CN113009205A - 一种物联网智能电流温度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网智能电流温度传感器，其特征在于：包括主壳体，主壳体包括线缆基座、线缆卡座、环形腔和线缆卡槽，环形腔内部分别设置有罗氏线圈和取能线圈，还包括有带有弹簧机构的伸缩卡座，且线缆基座的伸缩卡座上还设置有温度传感器，主壳体上还设置控制腔，控制前内设置带有无线通讯的控制用电路板；本发明实现了低压配电网智能化、自动化的需求，具有全面的数据采集和监测，实时再现监测电缆、母排等的温度、电流、电压，获得早期隐患，保障用户安全用电，其设置取能线圈获取电能通过储能电池进行储能双电源供电，实现数据无线传输功能，通过电场感应检测线路是否带电，实现检测线路空载无电流通过时是否带电的功能。

Description

一种物联网智能电流温度传感器

技术领域

本发明涉及一种物联网传感器，尤其是涉及到一种物联网智能电流温度传感器。

背景技术

随着科技的不断进步和发展，互联网已经逐渐成为人们日常生活中不可或缺的一部分，而时下以互联网为基础的物联网技术也随之在社会的各个领域得到广泛应用，尤其是电力相关领域智能化的无线产品作为当前和未来的主要发展方向，基于当前低压配电网和自动化的需求，基于物联网的传感器的研发和设计产品逐渐的进入市场。

传统的电流互感器通常设置有铁芯，通过把原边的大电流变换为副边的小电流，然后经过I/V变换述路到ADC采样，而传统互感器的铁芯又存在着容易过饱和的问题，而且互感器的功能单一仅仅具备简单的电流采集功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于物联网技术研发设计的智能电流温度多功能的传感器，其具备有双线圈设计、双电源供电设计、数据采集传输一体，使得本发明具备有带取能、带采集、带测温、带电感知的强大功能。

针对上述，本发明公开了一种用于上述目的技术方案：一种物联网智能电流温度传感器，其特征在于：包括主壳体，所述主壳体包括带有半圆型开口的线缆基座和线缆卡座，所述线缆基座和线缆卡座配合构成环形腔和线缆卡槽，所述环形腔设置有两个且内部分别设置有罗氏线圈和取能线圈，所述的环形腔之间还设置有伸缩卡座，所述伸缩卡座分别设置有弹簧机构，且所述线缆基座的伸缩卡座上还设置有温度传感器，所述主壳体一侧延伸设置有控制腔，所述控制腔内设置有控制电路板，所述电路板与取能线圈电连接设置，所述电路板上还设置有433M芯片以及2.4G芯片。

作为上述方案的进一步设置，所述电路板还设置有储能电池，所述的储能电池用于蓄能以及为电路板供电。

作为上述方案的进一步设置，所述罗氏线圈呈C型，其在线缆基座和线缆卡座闭合时端部相抵接形成环状，所述罗氏线圈的端部相抵处设置有对接结构，所述对接结构用于控制罗氏线圈形成环状时形成正常工作状态。

作为上述方案的进一步设置，所述线缆基座和线缆卡座上还设置有对应的卡扣结构，所述卡扣结构用于在罗氏线圈对接形成环状时进行状态锁止。

作为上述方案的进一步设置，所述线缆基座和线缆卡座一侧铰接，其另一侧设置有相匹配的卡扣机构，用于卡扣式安装测试线缆。

作为上述方案的进一步设置，所述伸缩卡座上设置齿状的防滑橡胶,所述温度传感器的端部设置有弹性伸缩结构，且相对伸缩卡座表面其端部高于防滑橡胶的端部设置。

本发明的有益效果：本发明的带有罗氏线圈设计，可保护电流测量装置过载10-20倍不饱和电流，其设置的取能线圈以及储能电池，可实现双电源供电通过收集交流通电线路的电磁能量并将其转化成电能，为传感器提供优先工作电源，当被测物导体的通过电流大于0.5A时，传感器即可启动工作，并通过智能储能技术储存多余电能在储能电池中，确保传感器的连续稳定工作，当线路中的电流小于启动电流或电路出于无电停电状态时，通过传感器内部的储能电池供电，保持传感器的正常工作，传感器工作期间，根据设定的采集频率，通过温度传感器测量线缆的表面温度、罗氏线圈构成的电流测量流经电缆的电流，实现线缆温度和电流的同时在线监测，同时传感器可根据收集能量的多少自动调节测量时间间隔，并通过433MHz无线或2.4G无线通信将数据传输至带有接收装置的外设主机上，本发明实现了低压配电网智能化、自动化的需求，具有全面的数据采集和监测，通过实时再现监测电缆、母排等的温度、电流、电压，获得早期隐患，保障用户安全用电，取能线圈利用输电线周围感应的电磁能量获取电能，在线监测电缆的温度、电流，结合无线通讯，完成快速精准再现测量并省去线缆的束缚，实现数据无线传输功能，其伸缩卡座上设置的温度传感器通过与电气设备表面直接接触，通过其内置模拟温度传感器感知接触面环境温度得到对应的电压信号，也有电压信号感知的关系，确定带电设备表面的温度，以及采用非直接接触，采用电场感应检测线路是否带电，检测线路空载无电流通过时是否带电的功能。

附图说明

图1为本发明传感器的结构示意图。

图2为本发明传感器的结构分解爆炸视角示意图。

附图说明：1、主壳体；11、线缆基座；12、线缆卡座；2、环形腔；21、罗氏线圈；22、取能线圈；25、对接结构；3、控制腔；4、电路板；41、储能电池；6、线缆卡槽；61、伸缩卡座；62弹簧机构；8、温度传感器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1-2所示一种物联网智能电流温度传感器，其特征在于：包括传感器的主壳体1，所述主壳体1包括带有半圆型开口的线缆基座11和线缆卡座12，所述线缆基座11和线缆卡座12配合构成环形腔2和线缆卡槽6，所述环形腔2设置有两个，且内部分别设置有罗氏线圈21和取能线圈22，所述的环形腔2之间还设置有伸缩卡座61，伸缩卡座61在线缆基座11和线缆卡座12均分别设置，所述伸缩卡座61还分别设置有弹簧机构62，且所述线缆基座11的伸缩卡座61上还设置有温度传感器8，当线缆放入线缆卡槽6中后，盖合线缆基座11和线缆卡座12，通过弹簧机构62的作用，伸缩卡座61基于弹力紧紧夹在线缆表面，不仅可以让传感器稳定的夹持线缆，且通过夹持使得温度传感器8紧紧贴于线缆表面，弹簧机构62可以让产品适用更多的线缆型号，所述主壳体1一侧延伸设置有控制腔3，所述控制腔3内设置有带控制程序的电路板4，所述电路板4与取能线圈22电连接设置，所述电路板4上还设置有433M芯片以及2.4G芯片。

作为上述方案的进一步设置，所述电路板4还设置有储能电池41，所述的储能电池41用于蓄能以及为电路板4供电。

通过上述方案设置，储能电池41可用于在交流通电线路的电磁能量受取能线圈22转化为电能后对其进行临时储存，一方面作为传感器的正常稳定的电源供应，另一方面可以智能存储多余电能，确保传感器连续工作和当传感器在无电状态下正常进行带电感应检测的数据传输和命令接收。

作为上述方案的进一步设置，所述罗氏线圈21呈C型，其在线缆基座11和线缆卡座12闭合时端部相抵接形成环状，所述罗氏线圈21的端部相抵处设置有对接结构25，所述对接结构25用于控制罗氏线圈21形成环状时形成正常工作状态。

作为上述方案的进一步设置，所述线缆基座11和线缆卡座12上还设置有对应的卡扣结构，所述卡扣结构用于在罗氏线圈21对接形成环状时进行状态锁止。

通过上述方案设置，罗氏线圈21在线缆基座11和线缆卡座12闭合呈环状后，才进行工作避免了在罗氏线圈21对带电导体检测过程中，当罗氏线圈21不完全闭合状态下，检测到不正常和不准确的电流信号亦反馈至主机。

作为上述方案的进一步设置，所述线缆基座11和线缆卡座12一侧铰接，其另一侧设置有相匹配的卡扣机构，用于卡扣式安装测试线缆。

作为上述方案的进一步设置，所述伸缩卡座61上设置齿状的防滑橡胶,所述温度传感器8的端部设置有弹性伸缩结构，且相对伸缩卡座61表面其端部高于防滑橡胶的端部设置。

工作原理：本发明的互感器在接入线缆后，基于伸缩卡座61的弹性伸缩结构，传感器的探测部件抵于待测线缆的表面，通过被测导体上的被测电流流过前端的取能线圈22产生电能启动并供给电路板4开始正常工作，此时电路板4得到电力供应，控制位于伸缩卡座61上与被测线缆紧贴的温度传感器8测出导体温度，通过当被测电流经过取能线圈22后端的罗氏线圈21，基于罗氏线圈21响应速度快的特点快速反馈输出电压信号，再经过电路板4上的积分放大信号得到真实输入电流检测值，基于罗氏线圈21的在空载的线上绕制回路的特点相对于现有技术的铁芯互感器，其可做到过载10倍20倍也不会饱和起到保护电路的效果。

罗氏线圈的工作原理：其主要基于法拉第电磁感应定律和安培环路定律。当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时，在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场，强度为H，由安培环路定律得∮H·d l＝I(t)；由B＝μH，e(t)＝dΦ/dt，Ф＝N∫B·dS，e(t)＝M·di/dt得当其截面为矩形时，互感系数M＝μ0Nh l n(b/a)/2π，自感系数L＝μ0N^2h l n(b/a)/2π。由此可见，线圈一定时，M为定值，线圈的输出电压与d i/dt成正比，也就是说，罗氏线圈的输出电压与被测电流的微分成正比，只要将其输出经过的积分器，即可得到与一次电流成正比的输出，其中H-线圈内部的磁场强度；B-线圈内部的磁感应强度；μ0-真空磁导率；N-线圈匝数；e(t)-线圈两端的感应电压；a-线圈横截面的内径；b-线圈横截面的外径；h-截面高度。

本发明的带有罗氏线圈设计，可保护电流测量装置过载10-20倍不饱和电流，其设置的取能线圈以及储能电池，可实现双电源供电通过收集交流通电线路的电磁能量并将其转化成电能，为传感器提供优先工作电源，当被测物导体的通过电流大于0.5A时，传感器即可启动工作，并通过智能储能技术储存多余电能在储能电池中，确保传感器的连续稳定工作，当线路中的电流小于启动电流或电路出于无电停电状态时，通过传感器内部的储能电池供电，保持传感器的正常工作，传感器工作期间，根据设定的采集频率，通过温度传感器测量线缆的表面温度、罗氏线圈构成的电流测量流经电缆的电流，实现线缆温度和电流的同时在线监测，同时传感器可根据收集能量的多少自动调节测量时间间隔，并通过433MHz无线或2.4G无线通信将数据传输至带有接收装置的外设主机上。

本发明的在物联网智能无线无源电流温度传感器实现了低压配电网智能化、自动化的需求，具有全面的数据采集和监测，通过实时再现监测电缆、母排等的温度、电流、电压，获得早期隐患，保障用户安全用电，取能线圈利用输电线周围感应的电磁能量获取电能，在线监测电缆的温度、电流，结合无线通讯，完成快速精准再现测量并省去线缆的束缚，实现数据无线传输功能，其伸缩卡座上设置的温度传感器通过与电气设备表面直接接触，通过其内置模拟温度传感器感知接触面环境温度得到对应的电压信号，也有电压信号感知的关系，确定带电设备表面的温度，以及采用非直接接触，采用电场感应检测线路是否带电，检测线路空载无电流通过时是否带电。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种物联网智能电流温度传感器，其特征在于：包括主壳体(1)，所述主壳体(1)包括带有半圆型开口的线缆基座(11)和线缆卡座(12)，所述线缆基座(11)和线缆卡座(12)配合构成环形腔(2)和线缆卡槽(6)，所述环形腔(2)设置有两个且内部分别设置有罗氏线圈(21)和取能线圈(22)，所述的环形腔(2)之间还设置有伸缩卡座(61)，所述伸缩卡座(61)分别设置有弹簧机构(62)，且所述线缆基座(11)的伸缩卡座(61)上还设置有温度传感器(8)，所述主壳体(1)一侧延伸设置有控制腔(3)，所述控制腔(3)内设置有控制电路板(4)，所述电路板(4)与取能线圈(22)电连接设置，所述电路板(4)上还设置有433M芯片以及2.4G芯片。

2.根据权利要求1所述的一种物联网智能电流温度传感器，其特征在于：所述电路板(4)还设置有储能电池(41)，所述的储能电池(41)用于蓄能以及为电路板(4)供电。

3.根据权利要求1所述的一种物联网智能电流温度传感器，其特征在于：所述罗氏线圈(21)呈C型，其在线缆基座(11)和线缆卡座(12)闭合时端部相抵接形成环状，所述罗氏线圈(21)的端部相抵处设置有对接结构(25)，所述对接结构(25)用于控制罗氏线圈(21)形成环状时形成正常工作状态。

4.根据权利要求1所述的一种物联网智能电流温度传感器，其特征在于：所述线缆基座(11)和线缆卡座(12)上还设置有对应的卡扣结构，所述卡扣结构用于在罗氏线圈(21)对接形成环状时进行状态锁止。

5.根据权利要求1所述的一种物联网智能电流温度传感器，其特征在于：所述线缆基座(11)和线缆卡座(12)一侧铰接，其另一侧设置有相匹配的卡扣机构，用于卡扣式安装测试线缆。

6.根据权利要求1所述的一种物联网智能电流温度传感器，其特征在于：所述伸缩卡座(61)上设置齿状的防滑橡胶,所述温度传感器(8)的端部设置有弹性伸缩结构，且相对伸缩卡座(61)表面其端部高于防滑橡胶的端部设置。

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