CN115237182A - 一种低功耗无线通讯的变压器温控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低功耗无线通讯的变压器温控系统，通过将电位器的旋钮固定在表盘式温度指针的主轴上，实现温度指针位置和模拟电位计电阻值线性关联，从而将与温度指针对应的电阻值转换为温度值，通过射频通讯模块发送至无线节点服务器。可使用470MHz波段或者2400MHz波段的低功耗无线传输模块的睡眠和定时唤醒功能实现超低功耗待机，使用无线传输模块通讯协议中的物理层加密保障数据安全，使用磁保持继电器取代机械开关输出动作触点信号。温度检测不受电磁干扰，具有低功耗、可远程配置开关动作值、传输距离远、现场显示和后台显示一致及数据信息安全性高等优势，特别适用于电力油浸式变压器的温度在线监测和控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种变压器温控设备，尤其是一种低功耗无线通讯的变压器温控系统。
背景技术
变压器温度控制器需要检测变压器绕组及油面温度。现有的变压器温度控制器设有由充满感温介质的感温包、传感导管及铜体构成的密封系统，传感导管通过拉杆、机芯与温度表盘上指针相接，在温度表盘上设有多个机械开关输出动作触点信号。当感温包所处环境温度变化时，感温介质的体积随之变化，产生推力通过传感导管带动表盘上的指针转动，同时推动机械开关产生不同温度下的报警触点输出信号，可以在无需外接电源的条件下实现变压器内部的温度检测和告警输出。但是，由于温度显示方式为指针式表盘，需要工作人员到现场观察数据，如果需要在后台监控室观察数据，则需要对仪表供电并且在感温包内放入电子式感温元件，将温度信号转化为模拟或者数字电信号，通过电缆传输至后台监控室。存在如下问题：一是需要外接电源，降低了使用方便性；二是现场的表盘指针和后台的温度数据分别对应感温介质检测的温度和电子式感温元件检测的温度，两者通常会存在一定误差，导致后台和现场观测结果不一致；三是通常使用RS485总线或者电流模拟量进行传输，传输距离近、安全性差且容易受到电磁干扰；四是无法通过后台修改仪表的机械开关触点动作温度值。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种低功耗无线通讯的变压器温控系统
本发明的技术解决方案是：一种低功耗无线通讯的变压器温控系统，有感温包、传感导管、拉杆、机芯及温度表盘，在温度表盘上设有与温度表盘的指针主轴固定相接的电位器，所述电位器的的线圈两端分别与电源负极及基准电压相接，电位器的触头随指针主轴转动并与单片机相接，与单片机相接有磁保持继电器，所述单片机通过射频通讯模块与无线节点服务器无线通讯，锂电池为单电机及射频通讯模块提供电源；
单片机通过测量电位器的分压比，得到电位器的电阻比值，进而将电位器的电阻比值换算为温度显示值，通过射频通讯模块发送至无线节点服务器。射频通讯模块发送数据后关闭电源，使射频通讯模块和单片机进入休眠，待定时休眠结束后，由单片机唤醒射频通讯模块再次工作；所述单片机根据开关动作的温度值控制磁保持继电器输出开关动作触点信号。
所述射频通讯模块为LORA无线通信模块，所述无线节点服务器将开关动作的温度值通过射频通讯模块输入至单片机。
本发明通过将电位器的旋钮固定在表盘式温度指针的主轴上，实现温度指针位置和模拟电位计电阻值线性关联，从而将与温度指针对应的电阻值转换为温度值，通过射频通讯模块发送至无线节点服务器。可使用470MHz波段或者2400MHz波段的低功耗无线传输模块的睡眠和定时唤醒功能实现超低功耗待机，使用无线传输模块通讯协议中的物理层加密保障数据安全，使用磁保持继电器取代机械开关输出动作触点信号且在零功耗的状态下保持开关状态。温度检测不受电磁干扰，具有低功耗、可远程配置开关动作值、传输距离远、现场显示和后台显示一致及数据信息安全性高等优势，特别适用于电力油浸式变压器的温度在线监测和控制。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例电位器的安装示意图。
图3是本发明实施例电位器的分压电路图。
具体实施方式
本发明的一种低功耗无线通讯的变压器温控系统如图1、2、3所示，与现有技术相同有感温包1、传感导管2、拉杆3、机芯4及温度表盘5，温度表盘5上有指针主轴5-1和指针5-2，与现有技术不同的是在温度表盘5上设有与指针主轴5-1固定相接的电位器6（可采用圆盘可调电阻），电位器6的线圈6-1的A、B两端分别与电源负极（地）及基准电压（+3V）相接，线圈6-1被触头6-2分为两个电阻R1，R2，电位器6的触头6-2随指针主轴5-1转动并与单片机7的模数转换输入引脚相接，由单片机7读取公共点电压值UC，UC = 3V· R1 /（R1+R2），可计算得电位器的分压比R2/R1 = 3V / UC - 1；与单片机7相接有磁保持继电器10，所述磁保持继电器10是一种在通电控制时可以改变输出线圈开合状态，在不通电状态下能通过永磁力保持原状态的继电器，其开关状态输出动作触点信号。所述单片机7通过射频通讯模块8（LORA无线通信模块）与无线节点服务器11无线通信，锂电池9（耐低温一次性锂电池）与单电机7及射频通讯模块8相接；
单片机7通过测量电位器6的分压比，得到电位器6的电阻比值，进而将电位器6的电阻比值换算为温度显示值，通过射频通讯模块8发送至无线节点服务器11，射频通讯模块8发送数据后关闭系统电源，使射频通讯模块8和单片机7进入休眠，待定时休眠结束后，由单片机7唤醒射频通讯模块8再次工作；所述单片机7根据开关动作的温度值控制磁保持继电器10输出开关动作触点信号，所述无线节点服务器11可将开关动作的温度值通过射频通讯模块8输入至单片机7。
工作过程：
感温包1位于变压器油面处感应油温变化，在变压器油温变化的时候由于热胀冷缩效应，感温包1内感温介质的体积随温度变化，感温介质通过传感导管2到达温控器内部的拉杆3，由于体积变化产生的推力作用在拉杆3上，拉杆3在推动力的作用下推动机芯4内部的齿轮旋转，进而带动温度表盘5上的指针主轴5-1、指针5-2和固定于表盘指针主轴5-2上的电位器6同时旋转，指针5-2指示当前的测量温度值，同时电位器6在旋转后的电阻比值也和表盘温度显示值有唯一确定的线性关系。
单片机7待机时，整个系统的功耗等于单片机的休眠功耗，用电量处于极低水平，当休眠结束后，单片机7定时自动唤醒。首先单片机7通过分压原理测量电位器6的分压比，测量到的分压比和电位器6的电阻比值相同，进而通过电位器6的电阻比值换算出和表盘温度显示值一致的温度值。然后单片机7使能射频通讯模块8连接后台无线节点服务器11，无线上传本机的唯一标识ID和温度数据，发送完毕后再次关闭射频通讯模块8。单片机7比对当前的温度显示值和开关动作设定值判断当前开关动作状态，如果开关动作状态发生改变，则通过单片机7控制磁保持继电器10切换开关状态，最后单片机7再次进入休眠状态，等待下一次定时唤醒。后台无线节点服务器11可以在和射频通讯模块8连接成功时下发开关动作值以及测量间隔时间等配置信息，这些配置信息由射频通讯模块无8在成功接收之后转发给单片机7进而完成配置，后台无线节点服务器11是能够对470MHz频段以及2400MHz频段的射频通讯模块8进行数据交换和协议解析的基站，能够同时对多个所属无线通讯模块进行数据解析和交换处理。本发明的单片机6、射频通讯模块8可由耐低温一次性锂电池供电，由于单次测量和数据传输总时间极短，耐低温一次性锂电池无需充电，使用时间可达5年以上，可满足行业使用要求。
Claims (2)
1.一种低功耗无线通讯的变压器温控系统，有感温包（1）、传感导管（2）、拉杆（3）、机芯（4）及温度表盘（5），其特征在于：在温度表盘（5）上设有
与温度表盘（5）的指针主轴（5-1）固定相接的电位器（6），所述电位器（6）的线圈（6-1）两端分别与电源负极及基准电压相接，电位器（6）的触头（6-2）随指针主轴（5-1）转动并与单片机（7）相接，与单片机（7）相接有磁保持继电器（10），所述单片机（7）通过射频通讯模块（8）与无线节点服务器（11）无线通讯，锂电池（9）为单电机（7）及射频通讯模块（8）提供电源；
单片机（7）通过测量电位器（6）的分压比，得到电位器（6）的电阻比值，进而将电位器（6）的电阻比值换算为温度显示值，通过射频通讯模块（8）发送至无线节点服务器（11），射频通讯模块（8）发送数据后关闭电源，使射频通讯模块（8）和单片机（7）进入休眠，待定时休眠结束后，由单片机（7）唤醒射频通讯模块（8）再次工作；所述单片机（7）根据开关动作的温度值控制磁保持继电器（10）输出开关动作触点信号。
2.根据权利要求1所述的低功耗无线通讯的变压器温控系统，其特征在于：所述射频通讯模块（8）为LORA无线通信模块，所述无线节点服务器（11）将开关动作的温度值通过射频通讯模块（8）输入至单片机（7）。
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