CN114062920A

CN114062920A - 一种用于电力开关柜的物联网检测电路

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Publication number: CN114062920A
Application number: CN202111443228.4A
Authority: CN
Inventors: 韩冬瑞; 李小强; 武同; 马青松; 高金宇; 李晨阳; 刘拥军
Original assignee: Henan Polytechnic Institute
Current assignee: Henan Polytechnic Institute
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2041-11-30
Also published as: CN114062920B

Abstract

本发明公开了一种用于电力开关柜的物联网检测电路，有效的解决了现有技术针对交流接触器的传感器不能全面的检测出交流接触器的异常进而导致电力开关柜受到影响的问题，本发明所述的检测电路包括声音计算电路和位移处理电路，所述声音计算电路利用话筒M1采集的交流接触器的电磁铁的声音信号，并将声音信号进行处理后得到噪音信号，并将噪音信号传输至电压处理电路，所述位移处理电路利用噪音信号开始接收交流接触器的磁系统的位移信号，并将位移信号进行判断后将磁系统进行调整，并延时检测噪音信号幅值，最后输出报警信号至控制中心，并同时启动电压检测器，避免电力开关柜的正常工作受到影响的问题。

Description

一种用于电力开关柜的物联网检测电路

技术领域

本发明涉及物联网检测领域，特别是一种用于电力开关柜的物联网检测电路。

背景技术

交流接触器作为电力开关柜的一个重要组成部分，其的安全性与电力开关柜的正常使用密切相关，故电力公司在使用物联网技术对电力开关柜进行检测的时候，也设置了传感器对交流接触器进行了检测，并将检测到的信号传输至控制中心进行分析，从而对电力开关柜与交流接触器的状态进行严密监控实现了较好的效果。

电力公司针对电力开关柜设置了多种传感器，如温度传感器、气味传感器、湿度传感器等等，但是在交流接触器的实际还用过程中发现，由于温度原因造成的交流接触器发生的故障较多，故针对交流接触器设置了温度传感器，即在温度升高时发送信号至控制中心进行处理，而交流接触器的电磁铁发出的噪声的虽声音大却没有令电力开关柜出现严重故障而未设置噪音传感器，但交流接触器的电磁铁一直发出噪音也会对交流接触器的功能造成影响，且交流接触器的电磁铁在工作时发出噪音的原因复杂，需要维修人员大量的时间去检修，进而影响到电力开关柜的安全使用。

因此本发明提供一种的新的方案来解决此问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种用于电力开关柜的物联网检测电路，有效的解决了现有技术针对交流接触器的传感器不能全面的检测出交流接触器的异常进而导致电力开关柜受到影响的问题。

其解决的技术方案是，一种用于电力开关柜的物联网检测电路，所述检测电路包括声音计算电路和位移处理电路，所述声音计算电路利用话筒M1采集的交流接触器的电磁铁的声音信号，并将声音信号进行处理后得到噪音信号，并将噪音信号传输至电压处理电路，所述位移处理电路利用噪音信号开始接收交流接触器的磁系统的位移信号，并将位移信号进行判断后将磁系统进行调整，并延时检测噪音信号幅值，最后输出报警信号至控制中心，并同时启动电压检测器。

进一步地，所述声音计算电路利用话筒M1采集的交流接触器的电磁铁的声音信号，并将声音信号进行乘法运算和滤波后得到噪音信号，并将噪音信号传输至位移处理电路。

进一步地，所述声音计算电路包括话筒M1，话筒M1的一端分别连接电阻R1的一端、电阻R11的一端、乘法器V2的1引脚，乘法器V2的2引脚与电阻R3的一端相连接，电阻R1的另一端分别连接电阻R3的另一端、三极管Q2的集电极、电阻R10的一端并连接正极性电源VCC，乘法器V1的输出端与电阻R6的一端相连接，电阻R6的另一端分别连接电容C3的一端、电阻R7的一端，电阻R7的另一端分别连接电容C5的一端、运放器U2B的同相端，运放器U2B的反相端分别连接电阻R8的一端、电阻R5的一端，运放器U2B的输出端与电阻R4的一端相连接，电阻R4的另一端分别连接电阻R10的另一端、三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极与电阻R9的一端相连接，电阻R9的另一端分别连接电阻R8的另一端、电容C3的另一端、电容C5的另一端、电阻R11的另一端、话筒M1的另一端并连接地。

进一步地，所述位移处理电路包括判断器和控制器，所述判断器将接收声音计算电路输出的噪音信号，并利用噪音信号开始接收交流接触器的磁系统的位移信号，从而启动控制器，所述控制器根据位移信号的幅值对交流接触器的磁系统进行调整，然后延时开启对噪音信号的判断，最后输出报警信号至控制中心，并同时启动电压检测器。

进一步地，所述判断器包括二极管D2，二极管D2的正极与声音计算电路中的三极管Q2的发射极相连接，二极管D2的负极与继电器K1的一端相连接，开关S1的一端连接位移信号，开关S1的另一端与电阻R12的一端，电阻R12的另一端与运放器U3B的同相端相连接，运放器U3B的反相端分别连接运放器U3B的输出端、三极管Q3的基极、电阻R15的一端、二极管D1的正极，三极管Q3的发射极分别连接电阻R15的另一端、声音计算电路中的三极管Q2的集电极并连接正极性电源VCC，三极管Q3的集电极与电阻R16的一端相连接，电阻R16的另一端与电容C1的一端相连接，电容C1的另一端分别连接继电器K1的另一端、声音计算电路中的电阻R9的另一端并连接地。

进一步地，所述控制器包括电阻R17，电阻R17的一端与判断器中的二极管D1的负极相连接，电阻R17的另一端与电阻R18的一端相连接，电阻R18的另一端分别连接电容C6的一端、单结晶体管Q4的发射极，单结晶体管Q4的基极b1与电阻R19的一端相连接，电阻R19的另一端分别连接三极管Q1的发射极、电阻R13的一端、判断器中的三极管Q3的发射极、声音计算电路中的三极管Q2的集电极并连接正极性电源VCC，单结晶体管Q4的基极b2分别连接电阻R22的一端、电阻R21的一端，电阻R21的另一端分别连接电阻R20的一端、调整器，电阻R20的另一端分别连接继电器K2的一端、电容C4的一端，开关S2的一端分别连接判断器中的二极管D2的正极、声音计算电路中的三极管Q2的发射极，开关S2的另一端分别连接二极管D4的正极、电阻R13的另一端、三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极与电阻R14的一端相连接，二极管D4的负极分别连接电容C2的一端、二极管D5的正极、晶闸管Q5的控制极、判断器中的电容C1的一端，晶闸管Q5的阳极与声音计算电路中的二极管D2的负极相连接，晶闸管Q5的阴极与控制中心相连接，二极管D5的负极连接电压检测器，电容C2的另一端分别连接电阻R14的另一端、继电器K2的另一端、电容C4的另一端、电阻R22的另一端、电容C6的另一端、判断器中电容C1的另一端、声音计算电路中的电阻R9的另一端并连接地。

本发明实现了如下有益效果：

对交流接触器的电磁铁设置声音计算电路和位移处理电路，有效的解决了现有技术针对交流接触器的传感器不能全面的检测出交流接触器的异常进而导致电力开关柜受到影响的问题，利用声音计算电路对交流接触器在工作时发出的声音信号进行采集，并利用声音信号得出噪音信号，并利用噪音信号开始接收交流接触器的磁系统发生的位移信号，判断器中的位移信号被传输至控制器上，进而对磁系统进行调整，并且利用控制器判断出交流接触器的电磁铁在工作时发出噪音是否是由于磁系统发生位移导致的，并对磁系统的位置进行调整，避免噪音的产生，也避免交流接触器发生故障。

附图说明

图1为本发明的声音计算电路的原理图。

图2为本发明的位移处理电路的原理图。

具体实施方式

为有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1-2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

一种用于电力开关柜的物联网检测电路，应用在电力开关柜的交流接触器上，所述检测电路包括声音计算电路和位移处理电路，所述声音计算电路利用话筒M1采集的交流接触器的电磁铁的声音信号，并将声音信号进行处理后得到噪音信号，并将噪音信号传输至电压处理电路，所述位移处理电路利用噪音信号开始接收交流接触器的磁系统的位移信号，并将位移信号进行判断后将磁系统进行调整，并延时检测噪音信号幅值，最后输出报警信号至控制中心，并同时启动电压检测器。

所述声音计算电路包括话筒M1，话筒M1的一端分别连接电阻R1的一端、电阻R11的一端、乘法器V2的1引脚，乘法器V2的2引脚与电阻R3的一端相连接，电阻R1的另一端分别连接电阻R3的另一端、三极管Q2的集电极、电阻R10的一端并连接正极性电源VCC，乘法器V1的输出端与电阻R6的一端相连接，电阻R6的另一端分别连接电容C3的一端、电阻R7的一端，电阻R7的另一端分别连接电容C5的一端、运放器U2B的同相端，运放器U2B的反相端分别连接电阻R8的一端、电阻R5的一端，运放器U2B的输出端与电阻R4的一端相连接，电阻R4的另一端分别连接电阻R10的另一端、三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极与电阻R9的一端相连接，电阻R9的另一端分别连接电阻R8的另一端、电容C3的另一端、电容C5的另一端、电阻R11的另一端、话筒M1的另一端并连接地；

所述声音计算电路利用话筒M1采集的交流接触器的电磁铁的声音信号，话筒M1输出的声音信号输出至乘法器V2上，与电阻R3提供的交流接触器的电磁铁正常时的正常声音信号进行乘法运算，得到声音信号与正常声音信号的频率差信号与频率和信号，利用电阻R6、电容C3、电阻R7、电容C5组成的低通滤波器进行低通滤波，从而得到频率差信号，此频率差信号即为噪音信号，即交流接触器的电磁铁在工作时发出了噪音，利用运放器U2B提高电阻R6、电容C3、电阻R7、电容C5组成的低通滤波器的Q值，减少噪音信号在进行低通滤波时造成的损耗，利用三极管Q2来降低噪音信号的导通损耗，进而实现减少噪音信号的损耗，三极管Q2还将噪音信号传输至位移处理电路，三极管Q2来加速位移处理电路的响应，从而降低噪音信号传输至位移处理电路中的导通损耗。

所述判断器包括二极管D2，二极管D2的正极与声音计算电路中的三极管Q2的发射极相连接，二极管D2的负极与继电器K1的一端相连接，开关S1的一端连接位移信号，开关S1的另一端与电阻R12的一端，电阻R12的另一端与运放器U3B的同相端相连接，运放器U3B的反相端分别连接运放器U3B的输出端、三极管Q3的基极、电阻R15的一端、二极管D1的正极，三极管Q3的发射极分别连接电阻R15的另一端、声音计算电路中的三极管Q2的集电极并连接正极性电源VCC，三极管Q3的集电极与电阻R16的一端相连接，电阻R16的另一端与电容C1的一端相连接，电容C1的另一端分别连接继电器K1的另一端、声音计算电路中的电阻R9的另一端并连接地；

所述控制器包括电阻R17，电阻R17的一端与判断器中的二极管D1的负极相连接，电阻R17的另一端与电阻R18的一端相连接，电阻R18的另一端分别连接电容C6的一端、单结晶体管Q4的发射极，单结晶体管Q4的基极b1与电阻R19的一端相连接，电阻R19的另一端分别连接三极管Q1的发射极、电阻R13的一端、判断器中的三极管Q3的发射极、声音计算电路中的三极管Q2的集电极并连接正极性电源VCC，单结晶体管Q4的基极b2分别连接电阻R22的一端、电阻R21的一端，电阻R21的另一端分别连接电阻R20的一端、调整器，电阻R20的另一端分别连接继电器K2的一端、电容C4的一端，开关S2的一端分别连接判断器中的二极管D2的正极、声音计算电路中的三极管Q2的发射极，开关S2的另一端分别连接二极管D4的正极、电阻R13的另一端、三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极与电阻R14的一端相连接，二极管D4的负极分别连接电容C2的一端、二极管D5的正极、晶闸管Q5的控制极、判断器中的电容C1的一端，晶闸管Q5的阳极与声音计算电路中的二极管D2的负极相连接，晶闸管Q5的阴极与控制中心相连接，二极管D5的负极连接电压检测器，电容C2的另一端分别连接电阻R14的另一端、继电器K2的另一端、电容C4的另一端、电阻R22的另一端、电容C6的另一端、判断器中电容C1的另一端、声音计算电路中的电阻R9的另一端并连接地；

所述位移处理电路包括判断器和控制器，所述将声音计算电路中输出的噪音信号利用二极管D2进行接收，二极管D2将继电器K1导通，继电器令开关S1闭合，将利用现有技术中任意一输出模拟位移信号的位移传感器来检测交流接触器的电磁铁的磁系统的位移信号，此为现有技术，在此不多做赘述，开关S1将位移信号通过电阻R12将位移信号传输至运放器U3B上进行缓冲，利用二极管D1和三极管Q3对位移信号进行判断，进而检测出交流接触器的电磁铁的磁系统发生的位移范围，当位移信号将三极管Q3导通时，表明此时磁系统发生的位移极小，不会使交流接触器的电磁铁在工作时发出噪音信号，则此时三极管Q3通过电阻R16、电容C1将晶闸管Q5导通，晶闸管Q5向控制中心输出噪音信号，提醒控制中心需对交流接触器进行全面检测才能发现交流接触器发出噪音的原因，而当噪音信号将二极管D1导通时，则表明磁系统发生的位移有可能使交流接触器的电磁铁在工作时发出噪音信号，此时二极管D1利用位移信号控制器导通，控制器利用位移信号和电阻R17、电阻R18、电容C6将单结晶体管Q4导通，单结晶体管Q4将调整器导通，调整器则根据位移信号的大小来调整交流接触器中电磁铁的磁系统的位置，使得磁系统恢复电磁铁没有噪音时的位置，并利用位移信号延时开启继电器，并利用继电器K1将开关S1闭合，此时二极管D4、三极管Q1延时对噪音信号进行检测，当噪音信号将三极管Q1导通时，表明此时噪音信号的幅值很弱甚至是消失，此表明交流接触器的电磁铁在工作时发出噪音是磁系统发生位移造成的，但由于噪音在磁系统调整后消失，则不启动其他检测器对交流接触器的电磁铁进行检测，而当噪音信号将二极管D4导通时，表明此时噪音信号依旧存在，则表明交流接触器的电磁铁在工作时发出噪音并不只是磁系统发生位移引起的，还有其他原因，此时位移信号将二极管D5导通，进而将电压检测器导通，从而开始检测交流接触器的电磁铁在工作时发出噪音是否是由电源提供的电压不足引起的，二极管D4同时利用电容C2将晶闸管Q5导通，晶闸管Q5则向控制中心输出报警信号，提醒工作人员需对交流接触器的电磁铁进行全面检测，以避免造成电力开关柜故障的问题出现。

本发明在进行使用的时候，所述声音计算电路利用话筒M1采集的交流接触器的电磁铁的声音信号，输出至乘法器V2上与正常声音信号进行乘法运算，得到声音信号与正常声音信号的频率差信号与频率和信号，利用电阻R6、电容C3、电阻R7、电容C5组成的低通滤波器进行低通滤波，从而得到噪音信号，即交流接触器的电磁铁在工作时发出了噪音，利用运放器U2B提高电阻R6、电容C3、电阻R7、电容C5组成的低通滤波器的Q值，减少噪音信号在进行低通滤波时造成的损耗，利用三极管Q2来降低噪音信号的导通损耗，进而实现减少噪音信号的损耗，三极管Q2还将噪音信号传输至位移处理电路，所述位移处理电路包括判断器和控制器，所述将声音计算电路中输出的噪音信号利用二极管D2进行接收，二极管D2将继电器K1导通，继电器令开关S1闭合，开关S1将位移信号通过电阻R12将位移信号传输至运放器U3B上进行缓冲，利用二极管D1和三极管Q3对位移信号进行判断，进而检测出交流接触器的电磁铁的磁系统发生的位移范围，当位移信号将三极管Q3导通时，表明此时磁系统不会使交流接触器的电磁铁在工作时发出噪音信号，则此时三极管Q3通过电阻R16、电容C1将晶闸管Q5导通，晶闸管Q5向控制中心输出噪音信号，提醒控制中心需对交流接触器进行全面检测，而当噪音信号将二极管D1导通时，则表明磁系统发生的位移有可能使交流接触器的电磁铁在工作时发出噪音信号，此时二极管D1利用位移信号控制器导通，控制器利用位移信号和电阻R17、电阻R18、电容C6将单结晶体管Q4导通，单结晶体管Q4将调整器导通，调整器则调整交流接触器中电磁铁的磁系统的位置，使得磁系统恢复电磁铁没有噪音时的位置，并利用位移信号延时开启继电器，并利用继电器K1将开关S1闭合，此时二极管D4、三极管Q1延时对噪音信号进行检测，当噪音信号将三极管Q1导通时，此表明交流接触器的电磁铁在工作时发出噪音是磁系统发生位移造成的，而当噪音信号将二极管D4导通时，表明此时噪音信号依旧存在，则表明交流接触器的电磁铁在工作时发出噪音并不只是磁系统发生位移引起的，还有其他原因，此时位移信号将二极管D5导通，进而将电压检测器导通，从而开始检测交流接触器的电磁铁在工作时发出噪音是否是由电源提供的电压不足引起的，二极管D4同时利用电容C2将晶闸管Q5导通，晶闸管Q5则向控制中心输出报警信号，提醒工作人员需对交流接触器的电磁铁进行全面检测，以避免造成电力开关柜故障的问题出现。

本发明实现了以下效果：

（1）对交流接触器的电磁铁设置声音计算电路和位移处理电路，有效的解决了现有技术针对交流接触器的传感器不能全面的检测出交流接触器的异常进而导致电力开关柜受到影响的问题，利用声音计算电路对交流接触器在工作时发出的声音信号进行采集，并利用声音信号得出噪音信号，并利用噪音信号开始接收交流接触器的磁系统发生的位移信号，判断器中的位移信号被传输至控制器上，进而对磁系统进行调整，并且利用控制器判断出交流接触器的电磁铁在工作时发出噪音是否是由于磁系统发生位移导致的，并对磁系统的位置进行调整，避免噪音的产生，也避免交流接触器发生故障；

（2）在声音计算电路中对声音信号进行乘法运算与滤波处理从而得到噪音信号，并利用运放器U2B提高低通滤波器的Q值，避免在得到噪音信号时，对噪音信号产生较大损耗，并利用三极管Q2来加速位移处理电路的响应，从而降低噪音信号传输至位移处理电路中的导通损耗；

（3）利用位移处理电路对位移信号进行判断，从而判断出交流接触器的电磁铁发出噪音是否是由于磁系统发生位移造成的，在判断出有可能是由于磁系统发生位移造成的，对交流接触器的磁系统的位置进行调整，即实现对噪音的处理，并延时开启对噪音信号的检测，进一步检测噪音的状态，也进一步提醒工作人员交流接触器的电磁铁在工作时发出噪声的不只是由于磁系统发生位移造成的，对工作人员进行提醒，进而减少维修人员的检修工作，也进一步保证电力开关柜的安全使用。

Claims

1.一种用于电力开关柜的物联网检测电路，其特征在于，所述检测电路包括声音计算电路和位移处理电路，所述声音计算电路利用话筒M1采集的交流接触器的电磁铁的声音信号，并将声音信号进行处理后得到噪音信号，并将噪音信号传输至电压处理电路，所述位移处理电路利用噪音信号开始接收交流接触器的磁系统的位移信号，并将位移信号进行判断后将磁系统进行调整，并延时检测噪音信号幅值，最后输出报警信号至控制中心，并同时启动电压检测器。

2.如权利要求1所述的一种基于物联网的电力开关柜检测电路，其特征在于，所述声音计算电路利用话筒M1采集的交流接触器的电磁铁的声音信号，并将声音信号进行乘法运算和滤波后得到噪音信号，并将噪音信号传输至位移处理电路。

3.如权利要求2所述的一种用于电力开关柜的物联网检测电路，其特征在于，所述声音计算电路包括话筒M1，话筒M1的一端分别连接电阻R1的一端、电阻R11的一端、乘法器V2的1引脚，乘法器V2的2引脚与电阻R3的一端相连接，电阻R1的另一端分别连接电阻R3的另一端、三极管Q2的集电极、电阻R10的一端并连接正极性电源VCC，乘法器V1的输出端与电阻R6的一端相连接，电阻R6的另一端分别连接电容C3的一端、电阻R7的一端，电阻R7的另一端分别连接电容C5的一端、运放器U2B的同相端，运放器U2B的反相端分别连接电阻R8的一端、电阻R5的一端，运放器U2B的输出端与电阻R4的一端相连接，电阻R4的另一端分别连接电阻R10的另一端、三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极与电阻R9的一端相连接，电阻R9的另一端分别连接电阻R8的另一端、电容C3的另一端、电容C5的另一端、电阻R11的另一端、话筒M1的另一端并连接地。

4.如权利要求1所述的一种用于电力开关柜的物联网检测电路，其特征在于，所述位移处理电路包括判断器和控制器，所述判断器将接收声音计算电路输出的噪音信号，并利用噪音信号开始接收交流接触器的磁系统的位移信号，从而启动控制器，所述控制器根据位移信号的幅值对交流接触器的磁系统进行调整，然后延时开启对噪音信号的判断，最后输出报警信号至控制中心，并同时启动电压检测器。

5.如权利要求4所述的一种用于电力开关柜的物联网检测电路，其特征在于，所述判断器包括二极管D2，二极管D2的正极与声音计算电路中的三极管Q2的发射极相连接，二极管D2的负极与继电器K1的一端相连接，开关S1的一端连接位移信号，开关S1的另一端与电阻R12的一端，电阻R12的另一端与运放器U3B的同相端相连接，运放器U3B的反相端分别连接运放器U3B的输出端、三极管Q3的基极、电阻R15的一端、二极管D1的正极，三极管Q3的发射极分别连接电阻R15的另一端、声音计算电路中的三极管Q2的集电极并连接正极性电源VCC，三极管Q3的集电极与电阻R16的一端相连接，电阻R16的另一端与电容C1的一端相连接，电容C1的另一端分别连接继电器K1的另一端、声音计算电路中的电阻R9的另一端并连接地。

6.如权利要求4所述的一种用于电力开关柜的物联网检测电路，其特征在于，所述控制器包括电阻R17，电阻R17的一端与判断器中的二极管D1的负极相连接，电阻R17的另一端与电阻R18的一端相连接，电阻R18的另一端分别连接电容C6的一端、单结晶体管Q4的发射极，单结晶体管Q4的基极b1与电阻R19的一端相连接，电阻R19的另一端分别连接三极管Q1的发射极、电阻R13的一端、判断器中的三极管Q3的发射极、声音计算电路中的三极管Q2的集电极并连接正极性电源VCC，单结晶体管Q4的基极b2分别连接电阻R22的一端、电阻R21的一端，电阻R21的另一端分别连接电阻R20的一端、调整器，电阻R20的另一端分别连接继电器K2的一端、电容C4的一端，开关S2的一端分别连接判断器中的二极管D2的正极、声音计算电路中的三极管Q2的发射极，开关S2的另一端分别连接二极管D4的正极、电阻R13的另一端、三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极与电阻R14的一端相连接，二极管D4的负极分别连接电容C2的一端、二极管D5的正极、晶闸管Q5的控制极、判断器中的电容C1的一端，晶闸管Q5的阳极与声音计算电路中的二极管D2的负极相连接，晶闸管Q5的阴极与控制中心相连接，二极管D5的负极连接电压检测器，电容C2的另一端分别连接电阻R14的另一端、继电器K2的另一端、电容C4的另一端、电阻R22的另一端、电容C6的另一端、判断器中电容C1的另一端、声音计算电路中的电阻R9的另一端并连接地。