CN105181168A - 一种无线温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线温度传感器，主要由集成设置在同一印刷电路板上的感应取电单元、微处理单元及温度采集单元组成，所述感应取电单元分别与微处理单元和温度采集单元电连接，微处理单元与温度采集单元通过I2C总线连接，所述感应取电单元包括依次首尾电连接的感应取电电路、整流滤波电路、电压检测电路及稳压电路，所述微处理单元采用CC430芯片，为低功耗无线单片机，读取温度数据经电路发送至监测控制中心。本发明电路结构设计合理、集成度高、成本低、体积小、低功耗、安装应用维护方便，是一种在线测量精度高、发射效率高、工作安全可靠的无线温度传感器。
Description
技术领域
本发明涉及温度监测控制领域，具体涉及一种高压开关柜传感设备，尤其是涉及一种无线温度传感器。
背景技术
随着工业迅速发展，民用电量不断上升，高压变电站负荷不断加重，在高压大电流的设备上，由于人为或设备老化等原因使得电缆、高压开关柜内触头温升过高，而没有实时监控，导致设备严重损坏、事故频发，致使停工、停产、生产设备损坏，造成直接经济损失，甚至危及人民生命安全。因此对高压开关柜内电缆触头温度进行有效监测，可以有效防止此类事故的发生。然而由于开关柜是全封闭运行，被测量位置结构多样且环境恶劣，无法进行人工巡查柜内温度，因此需要一种高压开关柜温度监测设备对其进行监测。现有技术中有各类监测系统，有采用红外测温、光纤光栅及分布式光纤测温进行温度测量，红外温度传感器没有与被测试点直接接触，绝缘耐压性能高。但对安装空间有严格的要求，必须保证足够的安全距离，否则传感器较易损坏。光纤光栅测温及分布式光纤测温需要将光纤安装在被监测点上，安装时应注意要保持光纤在正常的弯曲半径内，而且光纤在安装过程中，需要专业设备进行熔接，熔接的质量直接影响了光的传输效果。因此在敷设和安装过程中对施工工艺要求较高。在运行维护中，由于光纤埋入地下或电缆沟内，维护工作量较大。也有设置在开关柜内的温度传感器，大多通过有线的方式传输温度数据，温度传感器不仅需要额外进行供电，功耗大，而且有线的通信方式在高压、高湿等恶劣环境下其稳定性及安全性不足，难以实现实时在线温度检测。专利号为201210122418.0，发明名称为“无线温度传感器”的发明专利，包括温度采集模块、微处理器模块、无线通信模块和为整个传感器供电的供电模块。该发明虽然具有自发电功能，并采用无线通信方式进行温度测量。但该发明仍然存在电路结构复杂、成本高、体积较大、功耗较高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有无线温度传感器技术中的不足，提供“一种无线温度传感器”，本发明电路结构设计合理、集成度高、成本低、体积小、低功耗、安装使用方便，是一种在线测量精度高，发射效率高的无线温度传感器。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的，主要的技术方案是，一种无线温度传感器，主要由集成在同一印刷电路板上的感应取电单元、微处理单元及温度采集单元组成，所述感应取电单元分别与微处理单元和温度采集单元电连接，微处理单元与温度采集单元通过I2C总线连接，所述感应取电单元包括依次首尾电连接的感应取电电路、整流滤波电路、电压检测电路及稳压电路，所述微处理单元采用CC430芯片，为低功耗无线单片机，读取温度数据经电路发送至监测控制中心。
进一步的技术方案是，所述感应取电电路由感应线圈部件和与之相并联连接的电压钳位保护电路构成，所述感应线圈部件由磁环和感应线圈组成，所述电压钳位保护电路由电容C01和稳压二极管D1、D2组成。
进一步的技术方案是，所述整流滤波电路由整流桥和与之相并联连接的电容C02、C03组成，整流桥与电容C02构成电压自举电路结构，所述整流桥采用MB6S芯片，为全桥式电路结构。
进一步的技术方案是，所述电压检测电路采用ME2802芯片，其输出信号连接稳压电路使能端。
进一步的技术方案是，所述稳压电路采用CAT6219芯片，并连接旁路电容C04、C05以降低噪声，其使能端由电压检测输出端控制。
进一步的技术方案是，所述温度采集单元采用ADT7410传感器芯片。
进一步的技术方案是，所述磁环其所用材质为薄膜合金材料。
本发明一种无线温度传感器电路设计的原理及理由如下：
由集成设置在同一印刷电路板上的感应取电单元、微处理单元、温度采集单元组成。集成度高，布局合理、紧凑，体积小。
感应取电单元包括感应取电电路、整流滤波电路、电压检测电路及稳压电路。以实现本发明自供电电源供电的稳定、安全、可靠性。
感应取电电路由感应线圈部件和与之相并联连接的电压钳位保护电路构成，所述感应线圈部件由磁环和感应线圈组成，所述电压钳位保护电路由电容C01和稳压二极管D1、D2组成。磁环其所用材质为薄膜合金材料，使用该电路结构其能量转换效率高，电压钳位在10V以下。
整流滤波电路其整流桥采用MB6S芯片，小尺寸，安装简单，具有高冲击电流能力，可达600V0.5A。
电压检测电路采用ME2802芯片，高精度：±1%，低功耗：TYP0.7微安。检测前端电路应输出5-6V电压。
稳压电路采用CAT6219芯片，并连接旁路电容C04、C05以降低噪声。CAT6219芯片为CMOS低压差稳压器，具有快速启动特性，工作稳定，体积小，是本发明适配的稳压电路结构。
温度采集单元采用ADT7410传感器芯片，可关断、低功耗，高精度:±0.5℃,工作范围宽:温度范围:-55℃至150℃,电压范围:2.7V至5.5V,使用该电路结构温度采集精度高,测量控制准确。
微处理单元采用CC430芯片，微安级低功耗、高性能、发射电流最大32mA,集成了8位430单片机内核和无线收发器，使用该电路结构数据处理速度快、精度高，传送信号强，有效提高并确保温度监测控制中心的工作可靠性和准确性。
本发明与现有无线温度传感器相比具有如下优点：
1.本发明电路结构设计合理、集成度高、成本低、体积小、低功耗、安装使用方便，是一种在线测量精度高，发射效率高的无线温度传感器。
2.因本发明由集成设置在同一印刷电路板上的感应取电单元、微处理单元、温度采集单元组成。集成度高，布局合理、紧凑，体积小。
3.由本发明所设计电路结构、芯片及材料的选择、印刷电路板电路单元位置设置决定，本发明成本低、体积小、低功耗，是一种在线测量精度高，发射效率高，工作稳定可靠的无线温度传感器。采用本发明设计电路结构所实施产品可有效提高对高压开关柜母线及触点温度监测控制的可靠性和准确性，消除高压大电流设备严重损坏、事故频发隐患。
附图说明
图1是本发明的连接结构方框示意图。
图2是本发明的感应取电单元的电原理方框示意图。
图3是本发明的微处理单元电原理方框示意图。
图4是本发明的温度采集单元电原理方框示意图。
具体实施方式
下面结合附图通过非限制性实施例对本发明作进一步说明。
实施例
本无线温度传感器如图1、图2、图3、图4所示，一种无线温度传感器，主要由集成设置在同一印刷电路板上的感应取电单元、微处理单元、温度采集单元组成，所述感应取电单元分别与微处理单元和温度采集单元电连接，微处理单元与温度采集单元通过I2C总线连接，所述感应取电单元包括依次首尾电连接的感应取电电路、整流滤波电路、电压检测电路及稳压电路，所述微处理单元采用CC430芯片，读取温度数据经电路发送至监测控制中心。
所述感应取电电路由感应线圈部件和与之相并联连接的电压钳位保护电路构成，所述感应线圈部件由磁环和感应线圈组成，所述电压钳位保护电路由电容C01和稳压二极管D1、D2组成。所述磁环其所用材质为薄膜合金材料。感应线圈所设置匝数及线径根据所需能量转换率设定。
所述整流滤波电路由整流桥和与之相并联连接的电容C02、C03组成，整流桥与电容C02构成电压自举电路结构，所述整流桥采用MB6S芯片，为全桥式电路结构。
所述电压检测电路采用ME2802芯片，其输出信号连接稳压电路使能端。
所述稳压电路采用CAT6219芯片，并连接旁路电容C04、C05以降低噪声，其使能端由电压检测输出端控制。
所述温度采集单元采用ADT7410传感器芯片。
电路中主要各器件均可在市场购买。
印刷电路板采用常规技术制作。本发明置于封闭外壳中。
感应线圈与发射天线需保持一定距离设置。
发射天线周围电路不覆同。
本发明中所述使能端为控制信号输入端，即为电路的一个输入端口。
本发明采用薄膜合金带与高压开关柜的母线和动触头捆扎连接。可多点同时设置。
综上所述，本发明电路结构设计合理、集成度高、成本低、体积小、低功耗、安装应用维护方便，是一种在线测量精度高、发射效率高、工作安全可靠的无线温度传感器。
Claims (7)
1.一种无线温度传感器，其特征在于，主要由集成在同一印刷电路板上的感应取电单元、微处理单元及温度采集单元组成，所述感应取电单元分别与微处理单元和温度采集单元电连接，微处理单元与温度采集单元通过I2C总线连接，所述感应取电单元包括依次首尾电连接的感应取电电路、整流滤波电路、电压检测电路及稳压电路，所述微处理单元采用CC430芯片，读取温度数据经无线电路发送至监测控制中心。
2.根据权利要求1所述的一种无线温度传感器，其特征在于，所述感应取电电路由感应线圈部件和与之相并联连接的电压钳位保护电路构成，所述感应线圈部件由磁环和感应线圈组成，所述电压钳位保护电路由电容C01和稳压二极管D1、D2组成。
3.根据权利要求1所述的一种无线温度传感器，其特征在于，所述整流滤波电路由整流桥和与之相并联连接的电容C02、C03组成，整流桥与电容C02构成电压自举电路结构，所述整流桥采用MB6S芯片，为全桥式电路结构。
4.根据权利要求1所述的一种无线温度传感器，其特征在于，所述电压检测电路采用ME2802芯片，其输出信号连接稳压电路使能端。
5.根据权利要求1所述的一种无线温度传感器，其特征在于，所述稳压电路采用CAT6219芯片，并连接旁路电容C04、C05以降低噪声，其使能端由电压检测输出端控制。
6.根据权利要求1所述的一种无线温度传感器，其特征在于，所述温度采集单元采用ADT7410传感器芯片。
7.根据权利要求2所述的所述的一种无线温度传感器，其特征在于，所述磁环其所用材质为薄膜合金材料。
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