CN107748535A - 一种变压器实时监控线路板 - Google Patents

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王俊强
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Abstract

本发明公开了一种变压器实时监控线路板，包括CPU控制单元、DC/DC电源电路、稳压电源电路、基准电源电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、Profinet通讯模块、线路基板；所述CPU控制单元设置于线路基板的右上角，所述DC/DC电源电路设置于线路基板的左上角，所述稳压电路和基准电源电路分别设置在线路基板中间上部位置；所述线路基板的下部左至右侧依次设置有温度检测电路、电压检测电路、电流检测电路和Profinet通讯模块；所述变压器实时监控线路板内置有实时监控程序；本发明体积小、成本低、实时监控变压器关键技术参数，检测精度较高，适用于保护多种型号规格的变压器绝对安全工作。

Description

一种变压器实时监控线路板
技术领域
本发明涉及变压器监控技术设备领域，特别涉及一种变压器实时监控线路板。
背景技术
随着工业智能制造和自动化技术的不断发展，变压器的应用越来越广泛，而且，它是焊接自动化设备的核心部分。它的安全工作与否，直接关系到焊接设备的稳定工作。鉴于变压器在焊接设备中的重要性，变压器的有效保护是人们关注的焦点。
现有技术中，因为没有实时监控变压器的工作状态，所以变压器一旦出现故障，工作不正常，带来的后果是非常严重的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种变压器实时监控线路板，针对现有技术中的不足，设计带有双面屏蔽层的实时监控线路板，通过实时监控模块内置的实时监控程序，对变压器的运行参数和温度进行监控，监控线路板具有体积小、成本低、实时监控变压器关键技术参数。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种变压器实时监控线路板，包括CPU控制单元、DC/DC电源电路、稳压电源电路、基准电源电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、Profinet通讯模块、线路基板、固定孔、CPU芯片、屏蔽层、接地层、信号层、器件层，其特征在于：
所述线路基板设置有接地层、信号层和器件层，所述线路基板的上下面上还设置有屏蔽层，用于变压器运行环境中的抗干扰屏蔽；所述CPU控制单元设置于线路基板的右上角，所述DC/DC电源电路设置于线路基板的左上角，用于直流转直流电源供电；所述稳压电路和基准电源电路分别设置在线路基板中间上部位置；所述线路基板的下部左至右侧依次设置有温度检测电路、电压检测电路、电流检测电路和Profinet通讯模块；所述线路基板的四个角落处分别设置有固定孔；所述变压器实时监控线路板内置有实时监控程序。
所述CPU控制单元按照控制单元电路配置于线路基板上，所述电压检测电路按照电压检测电路图配置于线路基板上，所述电流检测电路按照电流检测电路图配置于线路基板上，所述温度检测电路按照温度检测电路图配置线路基板上。
所述基准电源电路、稳压电源电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、Profinet通讯模块分别与CPU控制单元连接；所述DC/DC电源电路与稳压电源电路、基准电源电路连接；所述DC/DC电源电路把输入的DC24V转换为DC5V，所述稳压电源电路把DC5V转换为DC3.3V,并为CPU芯片供电；所述基准电源电路把DC5V转换为DC3.3V，并为CPU的A/D转换模块提供基准电压。
所述变压器实时监控线路板的实时监控流程如下：
第一步：系统上电，实时监控程序开始运行；所述实时监控程序存放在实时监控模块——即监控线路板中的单片机内的Flash里；
每二步：系统初始化，开始初始化电压、电流、温度，检测外设模块及Profinet通讯模块；所述外设模块为实时监控模块的单片机芯片自带的内部功能模块；
第三步：电压采集，程序开始顺序采集电压参数，计算处理电压实际值；通过Profinet通讯模块发送给PLC或者机器人、上位机；
第四步：电流采集，程序开始顺序采集电流参数，计算处理电流实际值；通过Profinet通讯模块发送给PLC或者机器人、上位机；
第五步：温度采集，程序开始顺序采集温度参数，计算处理温度实际值；通过Profinet通讯模块发送给PLC或者机器人、上位机；
第六步：异常监测，PLC或者机器人、上位机收到电压、电流、温度之后，实时监控程序预先内置有电压、电流、温度正常域值参数范围，通过比较发现实时参数当中的某个数值出现异常状况，立即通知实时监控模块停止变压器工作，并发送报警信号；
第七步：实时监测，第三、四、五步收到的电压、电流、温度都正常，实时监控程序周而复始地循环采集、计算电压、电流、温度，通过Profinet通讯模块发送给PLC或者机器人、上位机。
所述变压器实时监控线路板的电压检测精度小于5mV,电流检测精度小于500mA,温度检测精度小于0.1℃。
所述变压器实时监控线路板的电压检测范围为0至15V,电流检测范围为0至50KA，温度检测范围为0至150℃。
本发明的工作原理为：所述Profinet通讯模块上电后，按照实时监控程序，连续采集变压器的电压、电流、温度参数，并与预设域值对比，计算具体数据值偏差量，然后通过Profinet通讯模块实时发送给PLC或者机器人、上位机；PLC或者机器人、上位机收到电压、电流、温度值之后，如果发现异常，立即通过Profinet通讯模块跟实时监控变压器关键技术参数的通讯模块交互，采取相应的措施，避免变压器的损坏。
通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：设计带有双面屏蔽层的实时监控线路板，通过实时监控模块内置的实时监控程序，对变压器的运行参数和温度进行监控，监控线路板具有体积小、成本低、实时监控变压器关键技术参数，检测精度高的优点，适用于多种型号规格的变压器的实时安全监控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所公开的一种变压器实时监控线路板工作原理示意图；
图2为本发明实施例所公开的一种变压器实时监控线路板状态监控框图示意图；
图3为本发明实施例所公开的一种变压器实时监控线路板元器件布置图示意图；
图4为本发明实施例所公开的一种变压器实时监控线路板截面图示意图；
图5为本发明实施例所公开的一种变压器实时监控线路板控制单元示意图；
图6为本发明实施例所公开的一种变压器实时监控线路板控制单元电路示意图；
图7为本发明实施例所公开的一种变压器实时监控线路板电压电流单元示意图；
图8为本发明实施例所公开的一种变压器实时监控线路板电压电流电路示意图；
图9为本发明实施例所公开的一种变压器实时监控线路板温度检测单元示意图；
图10为本发明实施例所公开的一种变压器实时监控线路板温度检测电路示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
1.CPU控制单元 2.DC/DC电源电路 3.稳压电源电路
4.基准电源电路 5.电压检测电路 6.电流检测电路
7.温度检测电路 8.Profinet通讯模块 9.线路基板
10.固定孔 11.CPU芯片 12.屏蔽层
13.接地层 14.信号层 15.器件层
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1至图10，本发明提供了一种变压器实时监控线路板，包括CPU控制单元1、DC/DC电源电路2、稳压电源电路3、基准电源电路4、电压检测电路5、电流检测电路6、温度检测电路7、Profinet通讯模块8、线路基板9、固定孔10、CPU芯片11、屏蔽层12、接地层13、信号层14、器件层15。
所述线路基板9设置有接地层13、信号层14和器件层15，所述线路基板9的上下面上还设置有屏蔽层12，用于变压器运行环境中的抗干扰屏蔽；所述CPU控制单元1设置于线路基板9的右上角，所述DC/DC电源电路2设置于线路基板9的左上角，用于直流转直流电源供电；所述稳压电路3和基准电源电路4分别设置在线路基板9中间上部位置；所述线路基板9的下部左至右侧依次设置有温度检测电路7、电压检测电路5、电流检测电路6和Profinet通讯模块8；所述线路基板9的四个角落处分别设置有固定孔10；所述变压器实时监控线路板内置有实时监控程序。
所述CPU控制单元1按照控制单元电路配置于线路基板9上，所述电压检测电路5按照电压检测电路图配置于线路基板9上，所述电流检测电路6按照电流检测电路图配置于线路基板9上，所述温度检测电路7按照温度检测电路图配置线路基板9上。
所述基准电源电路4、稳压电源电路3、电压检测电路5、电流检测电路6、温度检测电路7、Profinet通讯模块8分别与CPU控制单元1连接；所述DC/DC电源电路2与稳压电源电路3、基准电源电路4连接；所述DC/DC电源电路2把输入的DC24V转换为DC5V，所述稳压电源电路3把DC5V转换为DC3.3V,并为CPU芯片11供电；所述基准电源电路4把DC5V转换为DC3.3V，并为CPU的A/D转换模块提供基准电压。
所述变压器实时监控线路板的实时监控流程如下：
第一步：系统上电，实时监控程序开始运行；所述实时监控程序存放在实时监控模块——即监控线路板中的单片机内的Flash里；
每二步：系统初始化，开始初始化电压、电流、温度，检测外设模块及Profinet通讯模块；所述外设模块为实时监控模块的单片机芯片自带的内部功能模块；
第三步：电压采集，程序开始顺序采集电压参数，计算处理电压实际值；通过Profinet通讯模块发送给PLC或者机器人、上位机；
第四步：电流采集，程序开始顺序采集电流参数，计算处理电流实际值；通过Profinet通讯模块发送给PLC或者机器人、上位机；
第五步：温度采集，程序开始顺序采集温度参数，计算处理温度实际值；通过Profinet通讯模块发送给PLC或者机器人、上位机；
第六步：异常监测，PLC或者机器人、上位机收到电压、电流、温度之后，实时监控程序预先内置有电压、电流、温度正常域值参数范围，通过比较发现实时参数当中的某个数值出现异常状况，立即通知实时监控模块停止变压器工作，并发送报警信号；
第七步：实时监测，第三、四、五步收到的电压、电流、温度都正常，实时监控程序周而复始地循环采集、计算电压、电流、温度，通过Profinet通讯模块发送给PLC或者机器人、上位机。
所述变压器实时监控线路板的电压检测精度小于5mV,电流检测精度小于500mA,温度检测精度小于0.1℃。
所述变压器实时监控线路板的电压检测范围为0至15V,电流检测范围为0至50KA，温度检测范围为0至150℃。
本发明的具体实施操作步骤是：所述Profinet通讯模块8上电后，按照实时监控程序，连续采集变压器的电压、电流、温度参数，并与预设域值对比，计算具体数据值偏差量，然后通过Profinet通讯模块8实时发送给PLC或者机器人、上位机；PLC或者机器人、上位机收到电压、电流、温度值之后，如果发现异常，立即通过Profinet通讯模块8跟实时监控变压器关键技术参数的通讯模块交互，采取相应的措施，避免变压器的损坏。
通过上述具体实施例，本发明的有益效果是：设计带有双面屏蔽层的实时监控线路板，通过实时监控模块内置的实时监控程序，对变压器的运行参数和温度进行监控，监控线路板具有体积小、成本低、实时监控变压器关键技术参数，检测精度高的优点，适用于多种型号规格的变压器的实时安全监控。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种变压器实时监控线路板，其特征在于，包括CPU控制单元、DC/DC电源电路、稳压电源电路、基准电源电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、Profinet通讯模块、线路基板、固定孔、CPU芯片、屏蔽层、接地层、信号层、器件层；所述线路基板设置有接地层、信号层和器件层，所述线路基板的上下面上还设置有屏蔽层，用于变压器运行环境中的抗干扰屏蔽；所述CPU控制单元设置于线路基板的右上角，所述DC/DC电源电路设置于线路基板的左上角，用于直流转直流电源供电；所述稳压电路和基准电源电路分别设置在线路基板中间上部位置；所述线路基板的下部左至右侧依次设置有温度检测电路、电压检测电路、电流检测电路和Profinet通讯模块；所述线路基板的四个角落处分别设置有固定孔；所述变压器实时监控线路板内置有实时监控程序；
所述CPU控制单元按照控制单元电路配置于线路基板上，所述电压检测电路按照电压检测电路图配置于线路基板上，所述电流检测电路按照电流检测电路图配置于线路基板上，所述温度检测电路按照温度检测电路图配置线路基板上；
所述基准电源电路、稳压电源电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、Profinet通讯模块分别与CPU控制单元连接；所述DC/DC电源电路与稳压电源电路、基准电源电路连接；所述DC/DC电源电路把输入的DC24V转换为DC5V，所述稳压电源电路把DC5V转换为DC3.3V,并为CPU芯片供电；所述基准电源电路把DC5V转换为DC3.3V，并为CPU的A/D转换模块提供基准电压。
2.根据权利要求1所述的一种变压器实时监控线路板，其特征在于，所述变压器实时监控线路板的实时监控流程如下：
第一步：系统上电，实时监控程序开始运行；所述实时监控程序存放在实时监控模块——即监控线路板中的单片机内的Flash里；
每二步：系统初始化，开始初始化电压、电流、温度，检测外设模块及Profinet通讯模块；所述外设模块为实时监控模块的单片机芯片自带的内部功能模块；
第三步：电压采集，程序开始顺序采集电压参数，计算处理电压实际值；通过Profinet通讯模块发送给PLC或者机器人、上位机；
第四步：电流采集，程序开始顺序采集电流参数，计算处理电流实际值；通过Profinet通讯模块发送给PLC或者机器人、上位机；
第五步：温度采集，程序开始顺序采集温度参数，计算处理温度实际值；通过Profinet通讯模块发送给PLC或者机器人、上位机；
第六步：异常监测，PLC或者机器人、上位机收到电压、电流、温度之后，实时监控程序预先内置有电压、电流、温度正常域值参数范围，通过比较发现实时参数当中的某个数值出现异常状况，立即通知实时监控模块停止变压器工作，并发送报警信号；
第七步：实时监测，第三、四、五步收到的电压、电流、温度都正常，实时监控程序周而复始地循环采集、计算电压、电流、温度，通过Profinet通讯模块发送给PLC或者机器人、上位机。
3.根据权利要求1所述的一种变压器实时监控线路板，其特征在于，所述变压器实时监控线路板的电压检测精度小于5mV,电流检测精度小于500mA,温度检测精度小于0.1℃。
4.根据权利要求1所述的一种变压器实时监控线路板，其特征在于，所述变压器实时监控线路板的电压检测范围为0至15V,电流检测范围为0至50KA，温度检测范围为0至150℃。
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