CN206146465U - 一种箱式变压器监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及箱式变压器监测技术领域，具体涉及一种箱式变压器监测装置，包括三轴加速度传感器、温湿度传感器、控制柜和排风扇，所述控制柜包括中央处理器、显示模块、时钟模块、数据存储模块、风扇驱动模块和电源模块，本实用新型结构简单，成本低廉，通过温湿度传感器和三轴加速度传感器能够检测出箱式变压器内部的温湿度和振动数据，并且可以通过自行启动排风扇来降低箱式变压器内部的温度，从而保证箱式变压器的正常运行，自动化程度高，功耗低，能够保证足够的使用时间，长期的控制、显示与记录信息，大大提高了对箱式变压器的监测保护，具有很好的实用性。

Description

一种箱式变压器监测装置

技术领域

本实用新型涉及箱式变压器监测技术领域，具体涉及一种箱式变压器监测装置。

背景技术

箱式变压器，又称为箱变，是将传统变压器集中设计在箱式壳体中，具有体积小、重量轻、低噪声、低损耗、高可靠性，广泛应用于住宅小区、商业中心、机场、厂矿、企业、医院、学校等场所。在箱式变压器运行过程中，如果内部温度过高，会导致铜排上的绝缘护套烧损，同时如果箱式变压器振动过大，会发生电缆脱落、短路接地等现象，从而造成箱式变压器的损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、监测精确的箱式变压器监测装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种箱式变压器监测装置，包括三轴加速度传感器、温湿度传感器、控制柜和排风扇，所述三轴加速度传感器位于箱式变压器内用于采集三维的加速度信号，所述温湿度传感器位于箱式变压器内用于采集温湿度信号，所述排风扇位于箱式变压器四周的一壳体上，所述控制柜位于箱式变压器的顶部，所述控制柜包括中央处理器、显示模块、时钟模块、数据存储模块、风扇驱动模块和电源模块，所述三轴加速度传感器的输出端与中央处理器的输入端连接，所述温湿度传感器的输出端与中央处理器的输入端连接，所述时钟模块与中央处理器连接用于提供实时时间，所述数据存储模块与中央处理器连接用于存储三维加速度数据、温湿度和对应的时间，所述显示模块与中央处理器连接用于显示监测的三维加速度数据、温湿度及对应的时间，所述中央处理器通过风扇驱动装置控制排风扇的启停，所述电源模块为控制柜提供电源。

如上所述的一种箱式变压器监测装置，进一步说明为，所述中央处理器采用MSP430F149芯片及其外围电路组成的最小系统。

如上所述的一种箱式变压器监测装置，进一步说明为，所述三轴加速度传感器的型号选用ADXL345。

如上所述的一种箱式变压器监测装置，进一步说明为，所述时钟模块采用DS1302芯片及外围电路组成。

如上所述的一种箱式变压器监测装置，进一步说明为，所述数据存储模块采用Micro SD卡。

如上所述的一种箱式变压器监测装置，进一步说明为，所述显示模块采用LCD液晶显示模块。

如上所述的一种箱式变压器监测装置，进一步说明为，所述电源模块包括电源和电压转换模块，所述电压转换模块用于将电源电压转化为若干不同数值的电压。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，成本低廉，通过温湿度传感器和三轴加速度传感器能够检测出箱式变压器内部的温湿度和振动数据，并且可以通过自行启动排风扇来降低箱式变压器内部的温度，从而保证箱式变压器的正常运行，自动化程度高，功耗低，能够保证足够的使用时间，长期的控制、显示与记录信息，大大提高了对箱式变压器的监测保护，具有很好的实用性。同时通过采用三轴加速度传感器来代替传统的一个方向的振动传感器，实现了在振动过程中对箱式变压器多方位振动数据的采集，全面的对振动进行检测，从而保证了监测的全面性和有效性。

附图说明

图1为本装置结构示意图。

图2为本装置原理框图。

图3为三轴加速度传感器结构示意图。

图4为温湿度传感器结构示意图。

图5为时钟模块结构示意图。

图6为数据存储模块结构示意图。

图7为显示模块结构示意图。

图8为电压转换模块结构示意图。

图中：1、三轴加速度传感器；2、温湿度传感器；3、控制柜；4、排风扇；5、箱式变压器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施方式做进一步的阐述。

如图1至图2所示，本实用新型提供的一种箱式变压器监测装置，包括三轴加速度传感器1、温湿度传感器2、控制柜3和排风扇4，所述三轴加速度传感器1位于箱式变压器5内用于采集三维的加速度信号，具体连接时，可以将三轴加速度传感器1设置在箱式变压器5的壳体上，也可以设置在箱式变压器5内的变压器上，根据使用情况自行决定。所述温湿度传感器2位于箱式变压器5内用于采集温湿度信号，所述排风扇4位于箱式变压器5四周的一壳体上，从而通过排风扇4降低箱式变压器5内的温度，所述控制柜3位于箱式变压器5的顶部，所述控制柜3包括中央处理器、显示模块、时钟模块、数据存储模块、风扇驱动模块和电源模块。

所述三轴加速度传感器1的输出端与中央处理器的输入端连接，从而将采集三维的加速度信号传输给中央处理器，通过采用三轴加速度传感器来代替传统的一个方向的振动传感器，实现了在振动过程中对箱式变压器5多方位振动数据的采集，全面的对振动进行检测，从而保证了监测的全面性和有效性。三轴加速度传感器1是用来感受箱式变压器5监测过程的三维加速度并转换为相应的可处理的加速度信号。所述三轴加速度传感器1主要分为三种：压电式、容感式和热感式，这里不一一对其进行详细阐述，根据需要可以选择不同的三轴加速度传感器1。优选采用由ADXL345芯片组成的电容式三轴加速度传感器，该传感器灵敏度高、测量精度高、温度漂移小、稳定性好、功耗极低，并且具有较强的过载保护能力，同时它的输出为数字信号，减少了中央处理器把模拟量转换为数字量的过程，大大简化了该电路的电路设计，该芯片组成的传感器具体电路如图3所示，只需要连接必要的外围电路即可使用，结构简单，连接方便。该芯片内集成了用于采集三个方向加速度的传感部分、模数转换部分及存储部分，这里不做具体阐述。ADXL345芯片采集的数据可以通过中断来读取，当存储在芯片中的数据存满后，引脚INT1会产生一个下降沿中断，中央处理器接收到这个中断信号之后，通过连接总线读取芯片中存储的数据。等到存储的数据读取完，中央处理器在将该芯片中存储的数据清空，在重新来采集三维的加速度信号，循环进行。

所述中央处理器采用MSP430F149芯片及其外围电路组成的最小系统。本装置采用单片机MSP430F149作为中央处理器，它是一个性价比和集成度都很高的单片机。它具有诸多优点，其中最显著的特点就是它能够超低功耗运行，它的处理器功耗和接口线输入漏电流在业界都是最低的，并且体积较小，可以缩小产品设计的体积，给使用环境带来很多便利，并且大大降低了产品成本。使用时只需要在添加必要的外围电路使其正常工作即可，由于其外围电路为现有技术的常规手段，故其不做具体阐述说明。当然，所述中央处理器还可以采用ARM或DSP等处理器，这里不一一做具体说明。为了便于说明，下文都将采用MSP430F149芯片组成的中央处理器为例来对其他模块做具体说明。

所述温湿度传感器2的输出端与中央处理器的输入端连接，即温湿度传感器2将采集的箱式变压器5内的温湿度传输为中央处理器。所述温湿度传感器2为现有技术，这里不做具体限定。例如，所述温湿度传感器2可以采用DHT11，如图4所示，为该型号的温湿度传感器的结构示意图，DHT11的2管脚与中央处理器的管脚连接，将采集的温湿度信号传输给中央处理器。所述温湿度传感器DHT11具有可靠性高、稳定性好、响应快、抗干扰性强、性价比高等优点，无需外部电路，结构简单，连接方便，当然还可以采用其他型号的温湿度传感器。

所述时钟模块与中央处理器连接用于提供实时时间，让温湿度和振动数据能够体现监测的时效性，所以通过时钟模块能够便于事后的查找与分析，对整个装置也具有着十分重要的意义。为了使本装置结构更加简单，成本更加低，所述时钟模块采用DS1302芯片及外围电路组成。该芯片内部包括移位寄存器、控制逻辑、振荡器、实时时钟以及RAM这几个部分，具体连接电路图不做具体阐述，可以直接使用该芯片即可。如图5所示为该芯片组成的时钟模块的硬件电路设计图。VCCl为主电源，VCC2为备份电源。当VCC2>VCCl+0.2V时，由VCC2对DS1302供电；当VCC2<VCCl时，由VCCl对DS1302供电。XTl、C1、C2为时钟部分，为装置提供基本的时钟信号，C1、C2为起振电容，辅助晶振起振。DS1302与中央处理器的连接只需要三条线：时钟线SCLK、数据线I/O和复位线RST。当复位线RST为高电平时，数据传送被初始化，数据才能够进行传输；若复位线RST为低电平时，数据传输停止。时钟线SCLK可以决定数据的输入输出，当SCLK为上升沿时，数据线写入数据，反之，当SCLK为下降沿时，数据线读出数据，而只有SCLK为低电平时，才能够使得RST置为高电平。

所述数据存储模块与中央处理器连接用于存储三维加速度数据、温湿度和对应的时间，以方便及时的读取与查看。为了使结构更加优化，成本低，功耗低，所述数据存储模块采用Micro SD卡，Micro SD卡的优点并不仅仅是它的体积微小，它还有可靠性高、速度快、存储能力强、功耗低、性价比高等诸多优点。可以使装置设计节约成本，使设计精简，能够保证存储大量的数据，并且使得数据的读取方便，为之后数据处理和分析带来了便利。如图6所示，为Micro SD卡硬件电路图，其中R8、R9、R10、R11为上拉电阻，确保数据传输的正确性。Ql为MOS管，用于控制SD卡的电源。上电时打开SD卡的电源开关，供电电压为3.3V。SD CS、SDSIMO、SD SOMI、SD UCLK为中央处理器与SD卡进行通讯的引脚，SD CS为SD卡的片选，其工作原理为现有技术，这里不做具体阐述。当然所述数据存储模块还可以选用EEPROM存储器或是其他FLASH存储器，这里不一一进行阐述。

所述显示模块与中央处理器连接用于显示监测的三维加速度数据、温湿度及对应的时间，所述显示模块可以采用LCD液晶显示模块。LCD液晶显示在当今的应用颇为广泛，它有良好的可视化人机界面，具有可编程驱动、体积小、功耗低、接口控制方便等一系列的优点。例如可以采用JLX12864G-086芯片组成的LCD液晶显示屏，该液晶屏显示电路如图7所示，Q2为MOS管，Q2用于控制液晶屏电源。中央处理器通过LCD SCLK，LCD SDA，LCD RS，LCDCS四个引脚来控制液晶屏上显示的内容。通讯协议为简单的串行通讯，时钟为低时发送数据，时钟为高时数据保持不变，这里不对其具体工作原理做说明。

所述中央处理器通过风扇驱动装置控制排风扇4的启停，由于排风扇4的启动电压较高，所以中央处理器不能直接驱动排风扇4启动，需要设置一个驱动模块，从而以低电压控制高电压，在本技术领域中为现有技术，这里不做具体阐述，例如风扇驱动装置包括三极管和继电器，从而中央处理器通过控制三极管的通断来使继电器工作，从而根据继电器的开合来实现对排风扇4的控制。排风扇4用于降低箱式变压器5内的温度，和温湿度传感器2配合使用，例如，当温湿度传感器2采集的温度信号大于设定值时，这时中央处理器就会通过风扇驱动装置控制排风扇4的启动，从而降低箱式变压器5内的温度。

所述电源模块为控制柜提供电源。图2中电源模块并不单单只与中央处理器进行连接，只是为了便于说明，所述电源模块包括电源和电压转换模块，所述电压转换模块用于将电源电压转化为多个不同数值的电压，保证各个设备的正常使用。例如，电压转换模块包括HT7533芯片及外围电路组成，从而将12V电压转化为3.3V的稳定电压，从而保证工作电压为3.3V的设备正常使用，具体电路图如图8所示。还可以采用AS1117S-3.3稳压芯片将5V电压降到3.3V，当然该电压转换模块还包括其他转换芯片，这里不一一进行阐述。所述电源模块还可以采用多种不同的电压电源，即不采用电压转换模块，由不同的电源对不同的设备进行供电，这样结构会复杂化，但是依然能保证本装置的正常运行。

本实用新型并不限于上述实例，在本实用新型的权利要求书所限定的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种变形或修改均受本专利的保护。

Claims (7)

1.一种箱式变压器监测装置，其特征在于：包括三轴加速度传感器、温湿度传感器、控制柜和排风扇，所述三轴加速度传感器位于箱式变压器内用于采集三维的加速度信号，所述温湿度传感器位于箱式变压器内用于采集温湿度信号，所述排风扇位于箱式变压器四周的一壳体上，所述控制柜位于箱式变压器的顶部，所述控制柜包括中央处理器、显示模块、时钟模块、数据存储模块、风扇驱动模块和电源模块，所述三轴加速度传感器的输出端与中央处理器的输入端连接，所述温湿度传感器的输出端与中央处理器的输入端连接，所述时钟模块与中央处理器连接用于提供实时时间，所述数据存储模块与中央处理器连接用于存储三维加速度数据、温湿度和对应的时间，所述显示模块与中央处理器连接用于显示监测的三维加速度数据、温湿度及对应的时间，所述中央处理器通过风扇驱动装置控制排风扇的启停，所述电源模块为控制柜提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种箱式变压器监测装置，其特征在于：所述中央处理器采用MSP430F149芯片及其外围电路组成的最小系统。

3.根据权利要求1所述的一种箱式变压器监测装置，其特征在于：所述三轴加速度传感器的型号选用ADXL345。

4.根据权利要求1所述的一种箱式变压器监测装置，其特征在于：所述时钟模块采用DS1302芯片及外围电路组成。

5.根据权利要求1所述的一种箱式变压器监测装置，其特征在于：所述数据存储模块采用Micro SD卡。

6.根据权利要求1所述的一种箱式变压器监测装置，其特征在于：所述显示模块采用LCD液晶显示模块。

7.根据权利要求1所述的一种箱式变压器监测装置，其特征在于：所述电源模块包括电源和电压转换模块，所述电压转换模块用于将电源电压转化为若干不同数值的电压。