CN203869730U - 基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，包括多个温度及压力采集节点模块和多个ZigBee终端模块，以及与多个ZigBee终端模块无线连接的ZigBee协调器模块；温度及压力采集节点模块包括内部集成有A/D转换器的MSP430单片机和与MSP430单片机的RS-232通信电路模块，A/D转换器的输入端接有信号调理电路模块，信号调理电路模块由依次相接的放大电路模块和滤波电路模块组成，放大电路模块的输入端接有压力传感器，MSP430单片机的输入端接有数字式温度传感器。本实用新型实现方便且成本低，使用时无需布线，使用操作方便，节省人力物力，数据传输可靠性高，信号衰减小。
Description
技术领域
本实用新型属于电力系统安全技术领域，具体涉及一种基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统。
背景技术
近年来，随着电力技术的发展，对电力系统供电可靠性的要求越来越高。影响电力系统安全运行的因素很多，其中一个重要的方面就是电力设备自身的安全运行问题。断路器操作机构中液压油的温度如果过低，液压油就会凝固，即液压油的浓度随着温度的变化会发生变化，这种变化可能导致液压油的压力值超出正常的范围，会直接影响断路器操动机构的正确动作。这个问题在北方寒冷地区的冬季尤为突出，运行人员也很重视。现有技术中的断路器操作机构温度压力控制装置通常由简单的U型管加热器、交流接触器、温度计等组成，运行实践表明，传统的控制方式存在以下不足：1)不具备监控功能，运行人员不容易巡检断路器操作机构中液压油的温度和压力；2)测温测压精度低。为了解决这些问题，有人提出了新型的基于RS-485总线的温度压力监控系统，但是，实际使用中发现，现场布线不方便，且信号衰减比较严重，导致测温测压精度还是不够高，不能很好地满足实际使用需求。而要实现断路器操动机构温度及压力的监控，温度及压力的实时检测及可靠传输是关键，现有技术中还没有结构简单、使用操作方便、工作可靠性高的断路器操动机构温度及压力检测传输系统。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其结构简单，实现方便且成本低，使用时无需布线，使用操作方便，节省人力物力，数据传输可靠性高，信号衰减小，实用性强。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：包括多个温度及压力采集节点模块和多个分别对应与多个温度及压力采集节点模块相接的ZigBee终端模块，以及与多个ZigBee终端模块无线连接且用于将其无线接收到的信号传输给上位计算机的ZigBee协调器模块；所述温度及压力采集节点模块包括内部集成有A/D转换器的MSP430单片机和与MSP430单片机的RS-232通信电路模块，所述A/D转换器的输入端接有用于对信号进行放大和滤波调理的信号调理电路模块，所述信号调理电路模块由依次相接的放大电路模块和滤波电路模块组成，所述放大电路模块的输入端接有用于对断路器操动机构中液压油的压力进行实时检测的压力传感器，所述MSP430单片机的输入端接有用于对断路器操动机构中液压油的温度进行实时检测的数字式温度传感器，所述ZigBee终端模块与RS-232通信电路模块相接，所述ZigBee协调器模块与上位计算机的USB接口相接。
上述的基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：所述MSP430单片机为芯片MSP430F149。
上述的基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：所述RS-232通信电路模块由芯片MAX232CSE，用于连接ZigBee终端模块的三脚接插件P1，以及电容C1、C2、C3和C4组成；所述芯片MAX232CSE的第1引脚通过电容C1与芯片MAX232CSE的第3引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第4引脚通过电容C3与芯片MAX232CSE的第5引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第11引脚与芯片MSP430F149的第32引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第12引脚与芯片MSP430F149的第33引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第15引脚接地，所述芯片MAX232CSE的第6引脚通过电容C4接地，所述芯片MAX232CSE的第2引脚通过电容C2与3.3V电源的输出端相接，所述芯片MAX232CSE的第16引脚与3.3V电源的输出端相接，所述芯片MAX232CSE的第14引脚与三脚接插件P1的第1引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第13引脚与三脚接插件P1的第2引脚相接，所述三脚接插件P1的第3引脚接地。
上述的基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：所述放大电路模块由第一芯片LM324以及电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9组成，所述第一芯片LM324的第4引脚与5V电源的输出端相接，所述第一芯片LM324的第11引脚接地，所述第一芯片LM324的第3引脚为放大电路模块的正电压输入端V+in且与压力传感器的正电压输出端相接，所述第一芯片LM324的第5引脚为放大电路模块的负电压输入端V-in且与压力传感器的负电压输出端相接，所述第一芯片LM324的第2引脚与电阻R1的一端和电阻R2的一端相接，所述第一芯片LM324的第1引脚与电阻R2的另一端、电阻R3的一端和电阻R4的一端相接，所述电阻R3的另一端与5V电源的输出端相接，所述电阻R1的另一端与电阻R9的一端和第一芯片LM324的第6引脚相接，所述电阻R9的另一端与电阻R5的一端、电阻R6的一端和第一芯片LM324的第7引脚相接，所述电阻R5的另一端与5V电源的输出端相接，所述电阻R4的另一端与电阻R7的一端和第一芯片LM324的第12引脚相接，所述电阻R7的另一端接地，所述电阻R6的另一端与电阻R8的一端和第一芯片LM324的第13引脚相接，所述第一芯片LM324的第14引脚为放大电路模块的输出端Out1且与电阻R8的另一端相接。
上述的基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：所述滤波电路模块由第二芯片LM324，电容C5、C6和C7，以及电阻R10和R11组成；所述电阻R10的一端为滤波电路模块的输入端IN1且与放大电路模块的输出端Out1相接，所述电阻R10的另一端与电阻R11的一端、电容C5的一端和电容C7的一端相接，所述电阻R11的另一端与第二芯片LM324的第5引脚和电容C6的一端相接，所述电容C6的另一端接地，所述电容C5的另一端和电容C7的另一端均与第二芯片LM324的第6引脚和第7引脚相接，第二芯片LM324的第7引脚为滤波电路模块的输出端且与芯片MSP430F149的第59引脚相接。
上述的基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：所述数字式温度传感器为芯片DS18B20，所述芯片DS18B20的信号输出端引脚与芯片MSP430F149的第13引脚相接。
上述的基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：所述ZigBee终端模块和ZigBee协调器模块均为基于芯片CC2430的ZigBee无线通信模块。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型结构简单，实现方便且成本低。
2、本实用新型采用了ZigBee终端模块和ZigBee协调器模块进行压力和温度信号的无线传输，使用时无需布线，使用操作方便，节省人力物力，且数据传输可靠性高，信号衰减小。
3、本实用新型温度及压力采集节点模块的测温测压精度高，能够为断路器操动机构中液压油的温度及压力在上位计算机上的实时显示提供可靠性高的检测数据，基于本实用新型实现断路器操动机构温度及压力的监控，能够大大提高断路器操动机构运行与操作的安全可靠性，能够有效地提高变电站的自动化水平。
4、本实用新型的实用性强，使用效果好，推广应用价值高。
综上所述，本实用新型结构简单，实现方便且成本低，使用时无需布线，使用操作方便，节省人力物力，数据传输可靠性高，信号衰减小，实用性强。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型温度及压力采集节点模块的电路原理框图。
图3为本实用新型MSP430单片机的电路原理图。
图4为本实用新型RS-232通信电路模块的电路原理图。
图5为本实用新型放大电路模块的电路原理图。
图6为本实用新型滤波电路模块的电路原理图。
附图标记说明:
1—温度及压力采集节点模块； 2—ZigBee终端模块；
3—ZigBee协调器模块； 4—上位计算机； 5—MSP430单片机；
5-1—A/D转换器； 6—RS-232通信电路模块； 7—信号调理电路模块；
7-1—放大电路模块； 7-2—滤波电路模块； 8—压力传感器；
9—数字式温度传感器。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型包括多个温度及压力采集节点模块1和多个分别对应与多个温度及压力采集节点模块1相接的ZigBee终端模块2，以及与多个ZigBee终端模块2无线连接且用于将其无线接收到的信号传输给上位计算机4的ZigBee协调器模块3；所述温度及压力采集节点模块1包括内部集成有A/D转换器5-1的MSP430单片机5和与MSP430单片机5的RS-232通信电路模块6，所述A/D转换器5-1的输入端接有用于对信号进行放大和滤波调理的信号调理电路模块7，所述信号调理电路模块7由依次相接的放大电路模块7-1和滤波电路模块7-2组成，所述放大电路模块7-1的输入端接有用于对断路器操动机构中液压油的压力进行实时检测的压力传感器8，所述MSP430单片机5的输入端接有用于对断路器操动机构中液压油的温度进行实时检测的数字式温度传感器9，所述ZigBee终端模块2与RS-232通信电路模块6相接，所述ZigBee协调器模块3与上位计算机4的USB接口相接。
如图3所示，本实施例中，所述MSP430单片机5为芯片MSP430F149。
如图3和图4所示，本实施例中，所述RS-232通信电路模块6由芯片MAX232CSE，用于连接ZigBee终端模块2的三脚接插件P1，以及电容C1、C2、C3和C4组成；所述芯片MAX232CSE的第1引脚通过电容C1与芯片MAX232CSE的第3引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第4引脚通过电容C3与芯片MAX232CSE的第5引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第11引脚与芯片MSP430F149的第32引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第12引脚与芯片MSP430F149的第33引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第15引脚接地，所述芯片MAX232CSE的第6引脚通过电容C4接地，所述芯片MAX232CSE的第2引脚通过电容C2与3.3V电源的输出端相接，所述芯片MAX232CSE的第16引脚与3.3V电源的输出端相接，所述芯片MAX232CSE的第14引脚与三脚接插件P1的第1引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第13引脚与三脚接插件P1的第2引脚相接，所述三脚接插件P1的第3引脚接地。
如图5所示，本实施例中，所述放大电路模块7-1由第一芯片LM324以及电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9组成，所述第一芯片LM324的第4引脚与5V电源的输出端相接，所述第一芯片LM324的第11引脚接地，所述第一芯片LM324的第3引脚为放大电路模块7-1的正电压输入端V+in且与压力传感器8的正电压输出端相接，所述第一芯片LM324的第5引脚为放大电路模块7-1的负电压输入端V-in且与压力传感器8的负电压输出端相接，所述第一芯片LM324的第2引脚与电阻R1的一端和电阻R2的一端相接，所述第一芯片LM324的第1引脚与电阻R2的另一端、电阻R3的一端和电阻R4的一端相接，所述电阻R3的另一端与5V电源的输出端相接，所述电阻R1的另一端与电阻R9的一端和第一芯片LM324的第6引脚相接，所述电阻R9的另一端与电阻R5的一端、电阻R6的一端和第一芯片LM324的第7引脚相接，所述电阻R5的另一端与5V电源的输出端相接，所述电阻R4的另一端与电阻R7的一端和第一芯片LM324的第12引脚相接，所述电阻R7的另一端接地，所述电阻R6的另一端与电阻R8的一端和第一芯片LM324的第13引脚相接，所述第一芯片LM324的第14引脚为放大电路模块7-1的输出端Out1且与电阻R8的另一端相接。
如图3和图6所示，本实施例中，所述滤波电路模块7-2由第二芯片LM324，电容C5、C6和C7，以及电阻R10和R11组成；所述电阻R10的一端为滤波电路模块7-2的输入端IN1且与放大电路模块7-1的输出端Out1相接，所述电阻R10的另一端与电阻R11的一端、电容C5的一端和电容C7的一端相接，所述电阻R11的另一端与第二芯片LM324的第5引脚和电容C6的一端相接，所述电容C6的另一端接地，所述电容C5的另一端和电容C7的另一端均与第二芯片LM324的第6引脚和第7引脚相接，第二芯片LM324的第7引脚为滤波电路模块7-2的输出端且与芯片MSP430F149的第59引脚相接。
本实施例中，所述数字式温度传感器9为芯片DS18B20，所述芯片DS18B20的信号输出端引脚与芯片MSP430F149的第13引脚相接。所述ZigBee终端模块2和ZigBee协调器模块3均为基于芯片CC2430的ZigBee无线通信模块。具体实施时，采用了西安达泰电子有限责任公司生产销售的基于芯片CC2430的ZigBee无线通信模块。
本实用新型的工作过程是：多个温度及压力采集节点模块1分别对应对多个断路器操动机构中液压油的温度和压力进行实时检测，并将所检测到的温度信号和压力信号分别通过多个ZigBee终端模块2实时传输给ZigBee协调器模块3，ZigBee协调器模块3接收到多个ZigBee终端模块2实时传输的信号后，通过上位计算机4的USB接口传输给上位计算机4，供上位计算机4作进一步分析处理及显示。
其中，温度及压力采集节点模块1对多个断路器操动机构中液压油的温度和压力进行实时检测的具体过程为：压力传感器8对断路器操动机构中液压油的压力进行实时检测，并将所检测到的压力信号实时传输给信号调理电路模块7，组成信号调理电路模块7的放大电路模块7-1和滤波电路模块7-2依次对压力传感器8输出的信号进行放大和滤波处理后输出给A/D转换器5-1，A/D转换器5-1对其接收到的信号进行A/D转换后，经由MSP430单片机5通过RS-232通信电路模块6传输给ZigBee终端模块2。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：包括多个温度及压力采集节点模块(1)和多个分别对应与多个温度及压力采集节点模块(1)相接的ZigBee终端模块(2)，以及与多个ZigBee终端模块(2)无线连接且用于将其无线接收到的信号传输给上位计算机(4)的ZigBee协调器模块(3)；所述温度及压力采集节点模块(1)包括内部集成有A/D转换器(5-1)的MSP430单片机(5)和与MSP430单片机(5)的RS-232通信电路模块(6)，所述A/D转换器(5-1)的输入端接有用于对信号进行放大和滤波调理的信号调理电路模块(7)，所述信号调理电路模块(7)由依次相接的放大电路模块(7-1)和滤波电路模块(7-2)组成，所述放大电路模块(7-1)的输入端接有用于对断路器操动机构中液压油的压力进行实时检测的压力传感器(8)，所述MSP430单片机(5)的输入端接有用于对断路器操动机构中液压油的温度进行实时检测的数字式温度传感器(9)，所述ZigBee终端模块(2)与RS-232通信电路模块(6)相接，所述ZigBee协调器模块(3)与上位计算机(4)的USB接口相接。
2.按照权利要求1所述的基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：所述MSP430单片机(5)为芯片MSP430F149。
3.按照权利要求2所述的基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：所述RS-232通信电路模块(6)由芯片MAX232CSE，用于连接ZigBee终端模块(2)的三脚接插件P1，以及电容C1、C2、C3和C4组成；所述芯片MAX232CSE的第1引脚通过电容C1与芯片MAX232CSE的第3引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第4引脚通过电容C3与芯片MAX232CSE的第5引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第11引脚与芯片MSP430F149的第32引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第12引脚与芯片MSP430F149的第33引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第15引脚接地，所述芯片MAX232CSE的第6引脚通过电容C4接地，所述芯片MAX232CSE的第2引脚通过电容C2与3.3V电源的输出端相接，所述芯片MAX232CSE的第16引脚与3.3V电源的输出端相接，所述芯片MAX232CSE的第14引脚与三脚接插件P1的第1引脚相接，所述芯片MAX232CSE的第13引脚与三脚接插件P1的第2引脚相接，所述三脚接插件P1的第3引脚接地。
4.按照权利要求2所述的基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：所述放大电路模块(7-1)由第一芯片LM324以及电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9组成，所述第一芯片LM324的第4引脚与5V电源的输出端相接，所述第一芯片LM324的第11引脚接地，所述第一芯片LM324的第3引脚为放大电路模块(7-1)的正电压输入端V+in且与压力传感器(8)的正电压输出端相接，所述第一芯片LM324的第5引脚为放大电路模块(7-1)的负电压输入端V-in且与压力传感器(8)的负电压输出端相接，所述第一芯片LM324的第2引脚与电阻R1的一端和电阻R2的一端相接，所述第一芯片LM324的第1引脚与电阻R2的另一端、电阻R3的一端和电阻R4的一端相接，所述电阻R3的另一端与5V电源的输出端相接，所述电阻R1的另一端与电阻R9的一端和第一芯片LM324的第6引脚相接，所述电阻R9的另一端与电阻R5的一端、电阻R6的一端和第一芯片LM324的第7引脚相接，所述电阻R5的另一端与5V电源的输出端相接，所述电阻R4的另一端与电阻R7的一端和第一芯片LM324的第12引脚相接，所述电阻R7的另一端接地，所述电阻R6的另一端与电阻R8的一端和第一芯片LM324的第13引脚相接，所述第一芯片LM324的第14引脚为放大电路模块(7-1)的输出端Out1且与电阻R8的另一端相接。
5.按照权利要求4所述的基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：所述滤波电路模块(7-2)由第二芯片LM324，电容C5、C6和C7，以及电阻R10和R11组成；所述电阻R10的一端为滤波电路模块(7-2)的输入端IN1且与放大电路模块(7-1)的输出端Out1相接，所述电阻R10的另一端与电阻R11的一端、电容C5的一端和电容C7的一端相接，所述电阻R11的另一端与第二芯片LM324的第5引脚和电容C6的一端相接，所述电容C6的另一端接地，所述电容C5的另一端和电容C7的另一端均与第二芯片LM324的第6引脚和第7引脚相接，第二芯片LM324的第7引脚为滤波电路模块(7-2)的输出端且与芯片MSP430F149的第59引脚相接。
6.按照权利要求2所述的基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：所述数字式温度传感器(9)为芯片DS18B20，所述芯片DS18B20的信号输出端引脚与芯片MSP430F149的第13引脚相接。
7.按照权利要求1所述的基于无线通信的断路器操动机构温度及压力检测传输系统，其特征在于：所述ZigBee终端模块(2)和ZigBee协调器模块(3)均为基于芯片CC2430的ZigBee无线通信模块。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141008 Termination date: 20150508 |
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