CN105185551A - 一种基于可见光通讯的变压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于可见光通讯的变压器，包括油柜、变压器本体、可见光通讯系统，通过可见光通讯系统检测变压器的电流，可见光通讯系统包括LED模块、采集模块、通讯模块、数据处理模块、显示终端，同时采集模块由光电探测器、滤波器、跨阻放大器和低噪声放大器组成，光电探测器将LED光信号转换为电流信号，跨阻放大器将此电流信号转换为电压信号，低噪声放大器再将此电压信号放大，使之能够满足后续处理模块的需要，滤波器包含一个高通滤波器和一个低通滤波器。

Description

一种基于可见光通讯的变压器

技术领域

本发明涉及一种基于可见光通讯的变压器，可用于检测变压器的输出电流，确保变压器的稳定运行，属于变压器的智能检测领域。

背景技术

开关电源是各类电子产品必备的部件之一，市场出货量巨大，而变压器是开关电源产品最关键的零件之一，在目前价格竞争激烈的市场环境下，能否有效地检测开关电源的工作与故障状态是各类电源配套厂家是否具备市场竞争力的关键，目前国内大型变电站的主变压器的电流检测一般采用接触器、中间继电器和时间继电器以及比较器及逻辑控制进行检测，虽然实现部分自动控制，但是所需的部件较多，且功能不完善，同时没有网络通讯功能，使变电站运行集控中心不能实时监控变压器的工作状态和故障情况。

为了减小变压器电流检测的模块的空间，且方便通讯，采用可见光通信的检测系统来检测变压器的电流，同时也能够节约能源。目前LED灯的功耗比目前的标准照明产品要低很多，巨大的市场已经激发几乎每个主要的电子研究组织投入可见光通信应用的开发行照明第一、通信第二的标准。可见光通信是能用肉眼看到的唯一一种无线通信信号，因此不能影响他人，通过可见光实现会更加方便或更加安全，因为LED照明早已在使用，而可见光通信又不会干扰传送重要任务的系统信号。

同时为了免去繁杂的布线步骤以及节约采样电路成本，且不受电路的空间位置的限制，在室内灯泡是必备的装置，依靠LED来传送数据得到了广泛的认可，即采用可见光束实现无线电设备与基于LED的照明设备之间的通信，同时LED灯具有低功耗。高可靠性、无电磁干扰，抗震性能好，适应性强等优点。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：一种基于可见光通讯的变压器，包括油柜、变压器本体、可见光通讯系统，所述油柜安装在变压器本体左侧，所述变压器本体包括骨架、磁芯、原边绕组、检测绕组、副边绕组，所述原边绕组、磁芯、检测绕组、副边绕组都固定在骨架内部，所述变压器外还设置可见光通讯系统。

发明内容

本发明主要是提供一种基于可见光通讯的变压器。

一种基于可见光通讯的变压器，包括油柜、变压器本体、可见光通讯系统，所述油柜安装在变压器本体左侧，所述变压器本体包括骨架、磁芯、原边绕组、检测绕组、副边绕组所述原边绕组、磁芯、检测绕组、副边绕组都固定在骨架内部，所述变压器外还设置可见光通讯系统。

其中所述可见光通讯系统包括LED模块、采集模块、通讯模块、数据处理模块、显示终端，所述采集模块与所述数据处理模块之间通过所述通讯模块无线通信，所述LED模块为纳米线的LED模块，所述采集模块由光电探测器、滤波器、跨阻放大器和低噪声放大器组成；所述变压器副边上嵌入所述检测绕组，所述检测绕组是用于检测变压器的电流，所述检测绕组的输出电流经滤波器输出至所述LED模块，然后经通讯模块传送给所述数据处理模块，经过所述数据处理模块进行数据处理与预定的数据对比，输出数据对比结果，然后将数据处理模块连接所述显示终端显示，所述检测绕组是与所述副边绕组相同的绕组，只是匝数不同，所述数据处理模块由DM642电流图像处理软件处理，在DM642中分配固定的缓冲区用于图像数据的传输，然后在显示终端保存该数据；所述LED灯波长为500-700μm。

所述LED模块、采集模块、通讯模块、数据处理模块、显示终端为级联方式连接，所述LED模块的输出端连接所述采集模块的输入端，所述采集模块的输出端连接通讯模块的输入端，所述通讯模块的输出端连接数据处理模块的输入端，所述数据处理模块的输出端连接所述显示终端的输入端。

其中所述LED模块包括放大器、电容、电感及LED灯，所述电容与电感产生共振。

所述放大器、电容、电感及LED灯采用级联方式连接，所述放大器的输出端连接电容的输入端，所述电容的输入端连接所述电感的输出端，所述电感的输出端连接所述LED灯的输入端，所述变压器的电流信号通过放大器、电容、电感传递给LED灯。

所述滤波器包含一个高通滤波器和一个低通滤波器，高通滤波器用来滤除光电探测器的直流电流，低通滤波器用来滤除高频噪声。

所述光电探测器、滤波器、跨阻放大器和低噪声放大器采用级联方式连接，所述光电探测器的输出端连接所述滤波器的输入端，所述滤波器的输出端连接跨阻放大器的输入端，所述跨阻放大器的输出端连接低噪声放大器的输入端。

所述通讯系统采用HPI通讯协议通讯，数据处理模块由DM642电流图像处理软件处理，数据处理模块通过通讯模块接收来自采集模块发送过来的消息，采集模块将采集到的数据发送到HPI通信任务，数据处理模块对消息进行解析处理。

附图说明：

下面结合附图对本发明专利做进一步的说明：

图1是基于可见光通讯的变压器的结构框图

图2是可见光通讯系统结构框图

图3是LED模块

图中符号说明：

100-变压器

200-油柜

300-可见光通讯系统

310-LED模块

320-采集模块

330-通讯模块

340-数据处理模块

350-显示终端

具体实施方式

本发明所要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种构造简单，降低成本，且方便监测的能检测设备实际电流的可见光通讯的变压器。

参照附图1、2，一种带无线监测系统的变压器，包括油柜200、变压器本体100、可见光通讯系统300，所述油柜安装在变压器本体左侧，所述变压器本体包括骨架、磁芯、原边绕组、检测绕组、副边绕组所述原边绕组、磁芯、检测绕组、副边绕组都固定在骨架内部，所述变压器外还设置可见光通讯系统300。所述放大器、电容、电感及LED灯采用级联方式连接，所述放大器的输出端连接电容的输入端，所述电容的输入端连接所述电感的输出端，所述电感的输出端连接所述LED灯的输入端，所述变压器的电流信号通过放大器、电容、电感传递给LED灯。所述LED灯波长为500-700μm。所述滤波器包含一个高通滤波器和一个低通滤波器，高通滤波器用来滤除光电探测器的直流电流，低通滤波器用来滤除高频噪声。所述光电探测器、滤波器、跨阻放大器和低噪声放大器采用级联方式连接，所述光电探测器的输出端连接所述滤波器的输入端，所述滤波器的输出端连接跨阻放大器的输入端，所述跨阻放大器的输出端连接低噪声放大器的输入端。

同时为了检测变压器的电流，为变压器设置副边绕组外还配设有一个检测绕组，所述检测绕组由铝线绕成，匝数为副边绕组的1/20～1/10，所述检测绕组由副边绕组自身的一部分绕线构成，检测绕组连接可见光LED，LED发出光信号经过采集模块320、通讯模块330、数据处理模块340，检测到的电流与预定的数据对比，输出数据对比结果，然后将数据处理模块连接显示终端显示，为了防止变压器电流突然的波动，将检测绕组输出的电流经过一个滤波器滤波，为了检测方便，在变压器副边上嵌入另一套检测绕组，检测绕组是与副边绕组相同的绕组，只是匝数不同。

通过可见光通讯的LED灯为纳米线的LED，通过LED灯的发光强度的信号的输出来检测变压器电流的输出，由于可见光光播中的带电粒子收到其电矢量的作用，在其光速透过近地面空气层时，会发生受迫振动，一部分可见光的光能就被转换成为带电粒子受迫振动的震动动能，当近地面空气中不同粒子之间发生激烈碰撞时，带电粒子受迫振动的震动动能又被转换成为粒子之间的平动动能，这种转换使分钟热运动变得剧烈，体现为物体发热现象。整体来看，可见光的光能最后变成了近地面空气信道中物体的热能释放出去，这就是光能的吸收作用。

近地面空气信道中充满了悬浮微粒和气体分子，所以空气信道中的吸收作用主要分为悬浮粒子的吸收作用和分子的吸收作用两类。如果空气信道中传输的可见光光波频率与空气分子固有频率相同则发生共振吸收作用，此时空气中信道中分子的吸收作用最大。然而，空气分子的复杂组成导致了不同空气分子的固有频率也大不相同，也就是说光谱吸收特性大不相同，根据空气分子对不同波长的传输光强的吸收，为了防止空气分子吸收该LED灯的光强，选用波长为500-700μm。

LED模块包括放大器、电容、电感及LED灯，所述电容与电感产生共振，参见图3，所述检测绕组的输出电流经过RC滤波器、放大器、电容、电感传送到LED灯，由于LED和驱动电路会引入一定的串联电感L，对LED工作特性产生不利的影响，通过共振驱动技术可以消除这种影响。共振驱动器有一个共振频率在该频率下共振驱动器可以获得最大的驱动电流。预均衡驱动电路通过三个并行的驱动器来均衡蓝光的频率响应。

采集模块由光电探测器、滤波器、跨阻放大器和低噪声放大器组成，光电探测器将LED光信号转换为电流信号，跨阻放大器将此电流信号转换为电压信号，低噪声放大器再将此电压信号放大，使之能够满足后续处理模块的需要，滤波器包含一个高通滤波器和一个低通滤波器，高通滤波器用来滤除光电探测器的直流电流，低通滤波器用来滤除高频噪声。

Claims (10)

1.一种基于可见光通讯的变压器，其特征在于：包括油柜、变压器本体、可见光通讯系统，所述油柜安装在变压器本体左侧，所述变压器本体包括骨架、磁芯、原边绕组、检测绕组、副边绕组所述原边绕组、磁芯、检测绕组、副边绕组都固定在骨架内部，所述变压器外还设置可见光通讯系统。

2.根据权利要求1所述的基于可见光通讯的变压器，其特征在于：其中所述可见光通讯系统包括LED模块、采集模块、通讯模块、数据处理模块、显示终端，所述采集模块与所述数据处理模块之间通过所述通讯模块无线通信，所述LED模块为纳米线的LED模块，所述采集模块由光电探测器、滤波器、跨阻放大器和低噪声放大器组成；所述变压器副边上嵌入所述检测绕组，所述检测绕组是用于检测变压器的电流，所述检测绕组的输出电流经滤波器输出至所述LED模块，然后经通讯模块传送给所述数据处理模块，经过所述数据处理模块进行数据处理与预定的数据对比，输出数据对比结果，然后将数据处理模块连接所述显示终端显示，所述数据处理模块由DM642电流图像处理软件处理，在DM642中分配固定的缓冲区用于图像数据的传输，然后在显示终端保存该数据。

3.根据权利要求2所述的基于可见光通讯的变压器，其特征在于：所述LED模块、采集模块、通讯模块、数据处理模块、显示终端为级联方式连接，所述LED模块的输出端连接所述采集模块的输入端，所述采集模块的输出端连接通讯模块的输入端，所述通讯模块的输出端连接数据处理模块的输入端，所述数据处理模块的输出端连接所述显示终端的输入端。

4.根据权利要求3所述的基于可见光通讯的变压器，其特征在于：其中所述LED模块包括放大器、电容、电感及LED灯，所述电容与电感产生共振。

5.根据权利要求4所述的基于可见光通讯的变压器，其特征在于：所述放大器、电容、电感及LED灯采用级联方式连接，所述放大器的输出端连接电容的输入端，所述电容的输入端连接所述电感的输出端，所述电感的输出端连接所述LED灯的输入端，所述变压器的电流信号通过放大器、电容、电感传递给LED灯。

6.根据权利要求5所述的基于可见光通讯的变压器，其特征在于：所述LED灯波长为500-700μm。

7.根据权利要求6所述的基于可见光通讯的变压器，其特征在于：所述滤波器包含一个高通滤波器和一个低通滤波器，高通滤波器用来滤除光电探测器的直流电流，低通滤波器用来滤除高频噪声。

8.根据权利要求7所述的基于可见光通讯的变压器，其特征在于：所述光电探测器、滤波器、跨阻放大器和低噪声放大器采用级联方式连接，所述光电探测器的输出端连接所述滤波器的输入端，所述滤波器的输出端连接跨阻放大器的输入端，所述跨阻放大器的输出端连接低噪声放大器的输入端。

9.根据权利要求8所述的基于可见光通讯的变压器，其特征在于：所述检测绕组是与所述副边绕组为相同的绕组，只是匝数不同。

10.根据权利要求9所述的基于可见光通讯的变压器，其特征在于：所述通讯系统采用HPI通讯协议通讯。