CN112097945A - 一种温度检测仪及检测电能表端子座温度的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种温度检测仪及检测电能表端子座温度的测量装置，包括控制模块和至少两路温度检测模块，每路温度检测模块包括温度采集单元和温度传感器，检测电能表端子座温度的测量装置采用温度采集单元通过温度传感器采集电能表端子座温度的信号数据，温度采集单元对信号数据中的冷端温度信号数据和温度信号数据进行放大、转换、ADC编码处理，得到温度编码，控制模块将温度编码转换为摄氏度为单位的温度数据，此温度数据经过温度采集单元的冷短补偿和非线性修正，使得该检测电能表端子座温度的测量装置检测的电能表端子座的温度数据准确；解决了现有热电偶的温度传感器因非线性、冷端补偿现象使得检测电能表温度数据不准确的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电能表温度检测技术领域，尤其涉及一种温度检测仪及检测电能表端子座温度的测量装置。
背景技术
电能表现场安装使用时，如果接线端子上的压线螺丝没有拧紧夹住导线，或者使用的导线过细，造成接触面过小导致接触不良，从而导致接触电阻偏大或电路电流大于电能表最大电流等，电能表在存在大电流、长时间运行情况下，电能表的接线端子处会发热，严重时会烧毁接线端子和电能表，引发火灾、人身伤害等安全事故。
随着科学的进步，近年来智能电能表技术的高速发展，要求智能电能表满足越来越多的功能。在电子式智能电能表中，电能表的端子座温度监测保护功能是电能表表的新型功能，电子式智能电能表可对端子座上的电流端子铜棒的温度进行实时监测，并通过单片机对温度数据的整理分析，可对潜在的电能表接线接触不良故障、端子座过热烧毁故障、居民用电负载短路等故障进行预警或跳闸处理，确保电能表的安全，同时进行故障事件记录并主动上报事件记录，可对事后故障分析及溯源提供了可靠的分析数据。为了使端子温度测量更加准确、可靠，避免出现误报、漏报事件发生，需要对电能表接线端子温度检测进行校验。
现有对电能表接线端子温度检测是采用热电偶制作的温度传感器检测，由于热电偶是目前工业生产过程中常用的温度传感器，它可直接测量0～+1300℃范围内的液体蒸汽、气体介质和固体表面温度。但是热电偶输出信号微弱，且在测温范围内存在明显的非线性、冷端补偿等问题。此类温度传感器检测电能表的端子座温度过程中，需要将热电偶的热端与端子座紧密接触，电能表端子座本身要通电压和电流信号，就会在接触点处形成电位差，进而引入串模干扰电压，该串模干扰电压在几mV到几十mV。在温度传感器中，为增加绝缘强度，一般采用镁粉陶瓷管将热电偶测温端与接线片进行隔离，此类陶瓷管在高温下的绝缘性能也可能会降低。采用此类温度传感器检测电能表时电源电流就会通过套管、绝缘层等泄漏到电偶丝上，使热电偶与地之间形成共模干扰电压，共模干扰电压信号、串模干扰电压信号经过放大、非线性化修正以及模数转换后，都会造成温度传感器检测温度数据不准确。
发明内容
本发明实施例提供了一种温度检测仪及检测电能表端子座温度的测量装置，用于解决现有热电偶的温度传感器因非线性、冷端补偿现象使得检测电能表温度数据不准确的技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种检测电能表端子座温度的测量装置，包括控制模块以及与所述控制模块连接的至少两路温度检测模块，每路所述温度检测模块包括温度采集单元和与所述温度采集单元连接的温度传感器；
所述温度传感器，用于检测电能表端子座温度的信号数据并将检测的信号数据传送至所述温度采集单元；
所述温度采集单元，用于对所述信号数据进行放大、转换、ADC编码处理，得到检测电能表端子座温度的温度编码，并将所述温度编码传送至所述控制模块；
所述控制模块，用于对所述温度编码转换为摄氏度为单元的温度数据；
其中，所述信号数据包括检测电能表冷端的冷端温度信号数据和温度传感器的温度信号数据。
优选地，所述温度采集单元包括温度采集芯片以及与所述温度采集芯片连接的信号放大子单元、A/D转换子单元和ADC编码子单元；
所述信号放大子单元，用于采用放大器对所述信号数据进行放大并将放大后的温度信号传送至所述A/D转换子单元；
所述A/D转换子单元，用于对所述温度信号转换为19位的数值量数据并将所述数值量数据传送至所述ADC编码子单元；
所述ADC编码子单元，用于根据所述冷端温度信号数据和所述温度信号数据的所述数值量数值在所述温度采集芯片上查找对应的ADC编码，得到冷端编码和传感器编码；
所述温度采集芯片，用于对所述冷端编码和所述传感器编码求和，得到所述温度编码；还用于将所述温度编码传送至所述控制模块。
优选地，所述温度采集芯片为MAX31856芯片。
优选地，该检测电能表端子座温度的测量装置还包括与所述控制模块连接的无线收发通信模块，所述无线收发通信模块用于无线传输数据。
优选地，该检测电能表端子座温度的测量装置还包括与所述控制模块通过所述无线收发通信模块连接的上位机，所述上位机用于显示以及存储所述无线收发通信模块传输的温度数据。
优选地，所述无线收发通信模块为BB810-QI4A型号的无线蓝牙发送、接收模块。
优选地，所述温度传感器为热电偶制作的温度传感器，所述温度传感器中热电偶的连接线设置有三条，其中一条热电偶的连接线接地。
优选地，所述温度传感器中热电偶连接导线处设置有屏蔽层。
优选地，所述控制模块的控制芯片为STM32F103型号的单片机。
本发明还提供一种温度检测仪，用于检测电能表端子座温度，该温度检测仪包括上述所述的检测电能表端子座温度的测量装置。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：温度检测仪及检测电能表端子座温度的测量装置，通过控制模块对温度采集单元和温度传感器控制进行多路温度采集，并利用无线蓝收发通信单元进行点对点之间的传输，将温度数据实时、准确、稳定地传输给上位机(电脑或者平板)，控制方便、可靠性高。
该检测电能表端子座温度的测量装置采用温度采集单元通过温度传感器采集电能表端子座温度的信号数据，温度采集单元对信号数据中的冷端温度信号数据和温度信号数据进行放大、转换、ADC编码处理，得到温度编码，控制模块将温度编码转换为摄氏度为单位的温度数据，此温度数据经过温度采集单元的冷短补偿和非线性修正，使得该检测电能表端子座温度的测量装置检测的电能表端子座的温度数据准确；解决了现有热电偶的温度传感器因非线性、冷端补偿现象使得检测电能表温度数据不准确的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所述的检测电能表端子座温度的测量装置的框架图。
图2为本发明实施例所述的检测电能表端子座温度的测量装置温度采集单的框架图。
图3为本发明实施例所述的检测电能表端子座温度的测量装置另一的框架图。
图4为本发明实施例所述的检测电能表端子座温度的测量装置又一的框架图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种温度检测仪及检测电能表端子座温度的测量装置，通过控制模块对温度采集单元和温度传感器控制进行多路温度采集，并利用无线蓝收发通信单元进行点对点之间的传输，将温度数据实时、准确、稳定地传输给上位机(电脑或者平板)，控制方便、可靠性高。用于解决了现有热电偶的温度传感器因非线性、冷端补偿现象使得检测电能表温度数据不准确的技术问题。
实施例一：
图1为本发明实施例所述的检测电能表端子座温度的测量装置的框架图。
如图1所示，本发明实施例提供了一种检测电能表端子座温度的测量装置，包括控制模块10以及与控制模块10连接的至少两路温度检测模块20，每路温度检测模块20包括温度采集单元21和与温度采集单元21连接的温度传感器22；
温度传感器22，用于检测电能表端子座温度的信号数据并将检测的信号数据传送至温度采集单元21；
温度采集单元21，用于对信号数据进行放大、转换、ADC编码处理，得到检测电能表端子座温度的温度编码，并将温度编码传送至控制模块10；
控制模块10，用于对温度编码转换为摄氏度为单元的温度数据；
其中，信号数据包括检测电能表冷端的冷端温度信号数据和温度传感器的温度信号数据。
在本发明实施例中，温度传感器22为K型热电偶制作的温度传感器，温度传感器22中热电偶连接导线处设置有屏蔽层，屏蔽层外加耐热钢管或碳化硅管接地的措施减小温度传感器22检测的信号数据受到串模电压的干扰。
需要说明的是，温度传感器22中热电偶的连接线设置有三条，其中一条热电偶的连接线接地。该检测电能表端子座温度的测量装置的温度传感器22采用三线热电偶，在热电偶热端引出一条金属线接地来消除温度传感器22检测的信号数据受到共模干扰电压的影响。
在本发明实施例中，该检测电能表端子座温度的测量装置采用温度采集单元21通过温度传感器22采集电能表端子座温度的信号数据，温度采集单元21对信号数据中的冷端温度信号数据和温度信号数据进行放大、转换、ADC编码处理，得到温度编码，控制模块10将温度编码转换为摄氏度为单位的温度数据，此温度数据经过温度采集单元21的冷短补偿和非线性修正，使得该检测电能表端子座温度的测量装置检测的电能表端子座的温度数据准确。
在本发明实施例中，控制模块10的控制芯片优先采用STM32F103型号的单片机。
本发明提供的一种检测电能表端子座温度的测量装置采用温度采集单元通过温度传感器采集电能表端子座温度的信号数据，温度采集单元对信号数据中的冷端温度信号数据和温度信号数据进行放大、转换、ADC编码处理，得到温度编码，控制模块将温度编码转换为摄氏度为单位的温度数据，此温度数据经过温度采集单元的冷短补偿和非线性修正，使得该检测电能表端子座温度的测量装置检测的电能表端子座的温度数据准确；解决了现有热电偶的温度传感器因非线性、冷端补偿现象使得检测电能表温度数据不准确的技术问题。
图2为本发明实施例所述的检测电能表端子座温度的测量装置温度采集单的框架图。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，温度采集单元21包括温度采集芯片211以及与温度采集芯片211连接的信号放大子单元212、A/D转换子单元213和ADC编码子单元214；
信号放大子单元212，用于采用放大器对信号数据进行放大并将放大后的温度信号传送至A/D转换子单元213；
A/D转换子单元213，用于对温度信号转换为19位的数值量数据并将数值量数据传送至ADC编码子单元214；
ADC编码子单元214，用于根据冷端温度信号数据和温度信号数据的数值量数值在温度采集芯片211上查找对应的ADC编码，得到冷端编码和传感器编码；
温度采集芯片211，用于对冷端编码和传感器编码求和，得到温度编码；还用于将温度编码传送至控制模块10。其中，温度采集芯片211优先选为MAX31856芯片。
需要说明的是，MAX31856芯片是MAXIM公司生产的可以适用于任何类型的热电偶进行冷端补偿和模数转换的芯片，同时MAX31856芯片能独立完成信号放大、冷端补偿检测和修正、非线性修正、A/D转换、输入保护及SPI串口数字化输出功能，其输出数据以摄氏度为单位。MAX31856芯片的转换温度分辨率达0.0078125℃，允许读取最高﹢1800℃、最低-210℃(取决于所选热电偶的类型)的温度读数，热电偶的电压测量精度达到±0.15％。MAX31856芯片还可以将温度信号转换成19位数字量、最高温度分辨率达0.0078125℃，包含8种(K、J、N、R、S、T、E、B)热电偶的自动线性补偿，能提供±0.15％(最大值，-20℃至+85℃)满幅线性误差，内置冷端补偿检测和修正设计，能实现±0.7℃(最大值，-20℃至+85℃)的冷端补偿精度，热电偶输入端提供±45V的输入过压保护，有效保证系统性能的可靠性，自动检测热电偶开路、高温和低温故障，内置50Hz/60Hz电网频率抑制滤波器，提升系统抗干扰能力。
在本实施例中，温度采集单元21采用K型热电偶和集成度很高的热电偶MAX31856型号的测量芯片，使得温度采集单元21的设计简单稳定性好、测温精度高。
图3为本发明实施例所述的检测电能表端子座温度的测量装置另一的框架图。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，该检测电能表端子座温度的测量装置还包括与控制模块10连接的无线收发通信模块30，无线收发通信模块30用于无线传输数据。
需要说明的是，无线收发通信模块30优先选为BB810-QI4A型号的无线蓝牙发送、接收模块，该无线蓝牙发送、接收模块是基于Nordic公司原装进口的Nrf52810射频芯片研发的一款小体积、低功耗的蓝牙无线模块，该无线蓝牙发送、接收模块自带高性能
32bit内核，并拥有UART、I2C、SPI、ADC、DMA、PWM等丰富的外设资源，并尽可能多的引出了IO口，以便于多方位的开发。该无线蓝牙发送、接收模块采用DLT645的数据标识及数据包形式。
图4为本发明实施例所述的检测电能表端子座温度的测量装置又一的框架图。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，该检测电能表端子座温度的测量装置还包括与控制模块10通过无线收发通信模块30连接的上位机40，上位机40用于显示以及存储无线收发通信模块30传输的温度数据。
需要说明的是，上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC/hostcomputer/master computer/upper computer等屏幕上显示各种信号变化如温度。
在本发明实施例中，该检测电能表端子座温度的测量装置的K型热电偶的温度传感器22将采集的模拟信号传送给MAX31856芯片的温度采集单元21，温度采集单元21的放大器和19位ADC对热电偶的输出信号数据(如电压)进行放大和数字转换。根据MAX31856芯片内存储的ADC编码查找对应的数据编码，确定所选K型热电偶类型与冷端温度对应的ADC编码。之后将冷端编码和传感器编码进行求和，产生与冷端补偿热电偶温度对应的温度编码，该温度编码传入控制模块10的STM32F103芯片，STM32F103芯片根据MAX31856芯片的时序控制MAX31856芯片获取温度编码数据并做相应处理，并将数据以℃为单位传给无线收发通信模块30，上位机的蓝牙接收模块接收来自无线收发通信模块30的数据后，进行显示、存储等处理
实施例二：
本发明实施例还提供一种温度检测仪，用于检测电能表端子座温度，该温度检测仪包括上述的检测电能表端子座温度的测量装置。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在设备中的执行过程。
设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，并不构成对设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以是计算机设备的内部存储单元，例如计算机设备的硬盘或内存。存储器也可以是计算机设备的外部存储设备，例如计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及计算机设备所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种检测电能表端子座温度的测量装置，其特征在于，包括控制模块以及与所述控制模块连接的至少两路温度检测模块，每路所述温度检测模块包括温度采集单元和与所述温度采集单元连接的温度传感器；
所述温度传感器，用于检测电能表端子座温度的信号数据并将检测的信号数据传送至所述温度采集单元；
所述温度采集单元，用于对所述信号数据进行放大、转换、ADC编码处理，得到检测电能表端子座温度的温度编码，并将所述温度编码传送至所述控制模块；
所述控制模块，用于对所述温度编码转换为摄氏度为单元的温度数据；
其中，所述信号数据包括检测电能表冷端的冷端温度信号数据和温度传感器的温度信号数据。
2.根据权利要求1所述的检测电能表端子座温度的测量装置，其特征在于，所述温度采集单元包括温度采集芯片以及与所述温度采集芯片连接的信号放大子单元、A/D转换子单元和ADC编码子单元；
所述信号放大子单元，用于采用放大器对所述信号数据进行放大并将放大后的温度信号传送至所述A/D转换子单元；
所述A/D转换子单元，用于对所述温度信号转换为19位的数值量数据并将所述数值量数据传送至所述ADC编码子单元；
所述ADC编码子单元，用于根据所述冷端温度信号数据和所述温度信号数据的所述数值量数值在所述温度采集芯片上查找对应的ADC编码，得到冷端编码和传感器编码；
所述温度采集芯片，用于对所述冷端编码和所述传感器编码求和，得到所述温度编码；还用于将所述温度编码传送至所述控制模块。
3.根据权利要求2所述的检测电能表端子座温度的测量装置，其特征在于，所述温度采集芯片为MAX31856芯片。
4.根据权利要求1所述的检测电能表端子座温度的测量装置，其特征在于，还包括与所述控制模块连接的无线收发通信模块，所述无线收发通信模块用于无线传输数据。
5.根据权利要求4所述的检测电能表端子座温度的测量装置，其特征在于，还包括与所述控制模块通过所述无线收发通信模块连接的上位机，所述上位机用于显示以及存储所述无线收发通信模块传输的温度数据。
6.根据权利要求4所述的检测电能表端子座温度的测量装置，其特征在于，所述无线收发通信模块为BB810-QI4A型号的无线蓝牙发送、接收模块。
7.根据权利要求1所述的检测电能表端子座温度的测量装置，其特征在于，所述温度传感器为热电偶制作的温度传感器，所述温度传感器中热电偶的连接线设置有三条，其中一条热电偶的连接线接地。
8.根据权利要求7所述的检测电能表端子座温度的测量装置，其特征在于，所述温度传感器中热电偶连接导线处设置有屏蔽层。
9.根据权利要求1所述的检测电能表端子座温度的测量装置，其特征在于，所述控制模块的控制芯片为STM32F103型号的单片机。
10.一种温度检测仪，用于检测电能表端子座温度，其特征在于，该温度检测仪包括如权利要求1-9任意一项所述的检测电能表端子座温度的测量装置。
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