CN107727275A - 一种开关柜触点测温装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种开关柜触点测温装置，触点处无需布线，避免线路杂乱影响开关柜正常操作，防止安全距离减小，开关柜内无需电池供电，避免停电跟换电池；采用的技术方案为：一种开关柜触点测温装置，多个温度指示模块设置在触点上，温度接收模块设置在开关柜柜门上，用于接收温度指示模块指示的温度值，单片机与温度接收模块电连接，将温度接收模块获取温度信号通过无线发射模块发射至远处服务中心；电池与单片机电连接，作为单片机的电源；温度指示模块包括超级电容、温敏开关和测温模块，温敏开关用于设置报警温度开启阈值，即当达到设定的温度阈值时，温敏开关接通，超级电容给测温模块供电，测温模块用于指示该触点的温度。

Description

一种开关柜触点测温装置
技术领域
本发明一种开关柜触点测温装置，属于温度测量装置技术领域。
背景技术
开关柜因为触头接触不良、负载过流等问题会使触点温度过高，使触点损坏造成停电事故，因此需要实时监测触点的温度，当超过阈值时能够报警，以便及时维修处理。
目前常用的方法有采用红外测温仪定期巡检或者采用在线监测设备实时监测，因为定期巡检可能存在漏检、检测不及时等问题，因此目前多用在线监测的方式。在线监测主要采用光纤、红外探头、温度传感器等在线测量，然后通过无线模块等通信手段远程到调度中心，但是上述方法存在一些问题，如1）采用光纤、温度传感器等需要在开关柜内布线，线路出现故障时维修难度大、布线工作复杂且影响开关柜的正常操作、当线路上有较多灰尘时还有可能减小开关柜的安全距离；2）红外探头要求光路不可被阻挡和交叉，安装定位难度较大；3）有些传感器需要采用电池供电，当开关柜触点升温时有可能使电池损坏，或者需要停电开柜更换电池。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种开关柜触点测温装置，触点处无需布线，避免线路杂乱影响开关柜正常操作，防止安全距离减小，开关柜内无需电池供电，避免停电跟换电池。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种开关柜触点测温装置，包括温度指示模块、温度接收模块、单片机、无线发射模块和电池，多个所述温度指示模块设置在触点上，所述温度接收模块设置在开关柜柜门上，用于接收温度指示模块指示的温度值，所述单片机与温度接收模块电连接，将温度接收模块获取温度信号通过无线发射模块发射至远处服务中心；所述电池与单片机电连接，作为单片机的电源；
所述温度指示模块包括超级电容、温敏开关和测温模块，所述温敏开关用于设置报警温度开启阈值，即当达到设定的温度阈值时，温敏开关接通，所述超级电容给测温模块供电，所述测温模块用于指示该触点的温度；
所述测温模块的结构为：包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R1的一端依次并接电阻R2的一端、电阻R3的一端、电阻R4的一端、电阻R5的一端和电阻R6的一端后与正极电源VCC相连；
所述电阻R1的另一端并接电容C1的一端后与NPN型三极管Q1的基极相连；所述电阻R2的另一端与NPN型三极管Q1的集电极和二极管D1的正极后与电容C2的一端相连，所述NPN型三极管Q1的发射极并接二极管D1的负极后接地；
所述电阻R3的另一端并接电容C2的另一端后与NPN型三极管Q2的基极相连；所述电阻R4的另一端与NPN型三极管Q2的集电极和二极管D2的正极后与电容C3的一端相连，所述NPN型三极管Q2的发射极并接二极管D2的负极后接地；
所述电阻R5的另一端并接电容C3的另一端后与NPN型三极管Q3的基极相连；所述电阻R6的另一端与NPN型三极管Q3的集电极和二极管D3的正极后与电容C1的另一端相连，所述NPN型三极管Q3的发射极并接二极管D3的负极后接地。
所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6均为常规电阻，所述二极管D1和二极管D3为发光颜色不同的发光二极管，所述二极管D2为红外线发光管，所述NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2和NPN型三极管Q3均为开关型三极管，所述电容C1和电容C3均为高精度电容，所述电容C2为温敏电容。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明采用超级电容供电，无需体积较大的电池，且采用温敏开关，可保证超级电容长期待机，无需跟换，同时采用红外线通信，不受开关柜内电磁干扰，无需布线，提高安全性；与现有采用各类传感器相比，本发明结构简单、故障率低、成本低廉。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明的结构示意框架图。
图2为本发明测温模块的电路图。
图中：1为温度指示模块、11为超级电容、12为温敏开关、13为测温模块、2为温度接收模块、3为单片机、4为无线发射模块、5为电池。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种开关柜触点测温装置，包括温度指示模块1、温度接收模块2、单片机3、无线发射模块4和电池5，多个所述温度指示模块1设置在触点上，所述温度接收模块2设置在开关柜柜门上，用于接收温度指示模块1指示的温度值，所述单片机3与温度接收模块2电连接，将温度接收模块2获取温度信号通过无线发射模块4发射至远处服务中心；所述电池5与单片机3电连接，作为单片机3的电源；
所述温度指示模块1包括超级电容11、温敏开关12和测温模块13，所述温敏开关12用于设置报警温度开启阈值，即当达到设定的温度阈值时，温敏开关接通，所述超级电容11给测温模块13供电，所述测温模块13用于指示该触点的温度；
所述测温模块13的结构为：包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R1的一端依次并接电阻R2的一端、电阻R3的一端、电阻R4的一端、电阻R5的一端和电阻R6的一端后与正极电源VCC相连；
所述电阻R1的另一端并接电容C1的一端后与NPN型三极管Q1的基极相连；所述电阻R2的另一端与NPN型三极管Q1的集电极和二极管D1的正极后与电容C2的一端相连，所述NPN型三极管Q1的发射极并接二极管D1的负极后接地；
所述电阻R3的另一端并接电容C2的另一端后与NPN型三极管Q2的基极相连；所述电阻R4的另一端与NPN型三极管Q2的集电极和二极管D2的正极后与电容C3的一端相连，所述NPN型三极管Q2的发射极并接二极管D2的负极后接地；
所述电阻R5的另一端并接电容C3的另一端后与NPN型三极管Q3的基极相连；所述电阻R6的另一端与NPN型三极管Q3的集电极和二极管D3的正极后与电容C1的另一端相连，所述NPN型三极管Q3的发射极并接二极管D3的负极后接地。
所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6均为常规电阻，所述二极管D1和二极管D3为发光颜色不同的发光二极管，所述二极管D2为红外线发光管，所述NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2和NPN型三极管Q3均为开关型三极管，所述电容C1和电容C3均为高精度电容，所述电容C2为温敏电容。
本发明由若干温度指示模块、温度接受模块和一个单片机及无线发射模块组成。其中每个触点上安装一个温度指示模块，用于指示触点的温度；开关柜内的柜门上安装若干温度接受模块，用于接收温度指示模块指示的温度值；单片机获取温度接收模块的温度后通过无线发射模块发送至远处服务中心。
温度指示模块由超级电容、温敏开关和测温模块组成，其中超级电容为模块提供电能、温敏开关用于设置报警温度开启阈值，即当达到设定的温度阈值时，温敏开关接通，超级电容给测温模块供电，测温模块用于指示该触点的温度。
测温模块的电路中C1、R1、R2、Q1、D1组成一个单元（如图2共有三个相同的单元），其中R1、R2、R3、R4、R5、R6为常规电阻，D1、D3为发光二极管（颜色不同）、D2为红外线发光管，Q1、Q2、Q3为开关型三极管C1、C3为高精度电容，C2为温敏电容。
本发明的工作原理为：当温度升高到预设值时，温敏开关通电，刚开始所有电容两端电压均为0，当接通电源后超级电容通过电阻给C1、C2、C3充电，电容两端电压升高，因为电阻和电容不完全相同（即使标的值相同，由于生产工艺也会有差异），总有一个电容两端电压先达到使三极管导通的电压，然后使电路循环工作，为描述方便，假设C1电压先升高到导通三极管。因为C1电压升高使Q1导通，Q1导通使C2两端电压为0，D1不亮，因为C2使Q2截止，这时D2亮，C3为高电平，因为C3使Q3导通，D3不亮；随着R3给C2充电，当C2电压能使Q2导通时，D2不亮，C3两端电压为0，Q3截止，D3亮，此时C1为高电平，Q1还是导通，D1还是不亮；随着R5给C3充电使Q3导通，同理可知D1亮，D2、D3不亮；通过测温模块电路可知，当接通电源后D1、D2、D3依次点亮，其点亮的时间取决于电容的充电时间，因此C2采用温敏电容，当其他元器件不变时，温度变化使电容变化，即可通过D2亮的时间计算温度，同时对于C1、C3采用不同的值，会使D1、D3亮的时间不同，用不同的C1、C3组合确定温度指示模块的地址，因为D1、D3亮时D2必然灭，所以可通过计算D2灭的时间获取温度指示模块的地址。其中D1、D3为不同颜色的LED灯，当温度超过阈值时，其闪烁可用于本地指示故障位置，D2采用红外线灯，用于发射红外线信号，被温度接收模块获取。
温度接收模块为一个红外线接收电路，采用公知电路或芯片即可，为避免开关柜内红外线干扰，可选择特定波长的红外线，且在红外线接收头上加装滤镜。因为红外线发射和接收都有一定的角度，因此可通过合理布局，使用少量温度接收模块即可覆盖所有温度指示模块的通信范围，确保能采集所有温度指示模块的信息。多个温度接收模块通过总线连接在单片机上。
单片机和无线发射模块安装在开关柜外部，通过总线与开关柜内的温度接受模块连接。单片机采用中断唤醒模式，当温度接受模块发出信号时唤醒单片机，并读取D2灯亮和灭的时间，换算成温度值和地址后，打开无线发射模块并将信息发送至控制中心，然后关闭无线发射模块，设置单片机T时间内唤醒则不操作，保证单片机等耗电量较少。
温度指示模块为体积较小的薄片，可采用耐高温胶、弹片卡等工具固定在触点上，温度接受模块也为体积较小的薄片，采用背胶固定在开关柜的柜门上，二者所占用空间较小且柜门和触点之间为无线通信。
本发明中将电路图部署在电路板上，背面为温敏电容和温敏开关，与导热材料镶嵌在一起，提高温度测量的准确性，正面为其他元器件和三个灯；导热材料和触点直接紧密连接。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种开关柜触点测温装置，其特征在于：包括温度指示模块（1）、温度接收模块（2）、单片机（3）、无线发射模块（4）和电池（5），多个所述温度指示模块（1）设置在触点上，所述温度接收模块（2）设置在开关柜柜门上，用于接收温度指示模块（1）指示的温度值，所述单片机（3）与温度接收模块（2）电连接，将温度接收模块（2）获取温度信号通过无线发射模块（4）发射至远处服务中心；所述电池（5）与单片机（3）电连接，作为单片机（3）的电源；
所述温度指示模块（1）包括超级电容（11）、温敏开关（12）和测温模块（13），所述温敏开关（12）用于设置报警温度开启阈值，即当达到设定的温度阈值时，温敏开关接通，所述超级电容（11）给测温模块（13）供电，所述测温模块（13）用于指示该触点的温度；
所述测温模块（13）的结构为：包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R1的一端依次并接电阻R2的一端、电阻R3的一端、电阻R4的一端、电阻R5的一端和电阻R6的一端后与正极电源VCC相连；
所述电阻R1的另一端并接电容C1的一端后与NPN型三极管Q1的基极相连；所述电阻R2的另一端与NPN型三极管Q1的集电极和二极管D1的正极后与电容C2的一端相连，所述NPN型三极管Q1的发射极并接二极管D1的负极后接地；
所述电阻R3的另一端并接电容C2的另一端后与NPN型三极管Q2的基极相连；所述电阻R4的另一端与NPN型三极管Q2的集电极和二极管D2的正极后与电容C3的一端相连，所述NPN型三极管Q2的发射极并接二极管D2的负极后接地；
所述电阻R5的另一端并接电容C3的另一端后与NPN型三极管Q3的基极相连；所述电阻R6的另一端与NPN型三极管Q3的集电极和二极管D3的正极后与电容C1的另一端相连，所述NPN型三极管Q3的发射极并接二极管D3的负极后接地。
2.根据权利要求1所述的一种开关柜触点测温装置，其特征在于：所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6均为常规电阻，所述二极管D1和二极管D3为发光颜色不同的发光二极管，所述二极管D2为红外线发光管，所述NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2和NPN型三极管Q3均为开关型三极管，所述电容C1和电容C3均为高精度电容，所述电容C2为温敏电容。
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