CN209197930U - 一种无线温度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线温度传感器，包括壳体和PCB板，壳体的两侧开设有相通的通槽，PCB板上设置有能量采集单元、整流二极管、稳压保护二极管和主控IC芯片，主控IC芯片上电连接有MCU微控单元和RF射频处理单元，主控IC芯片电连接有感温芯片，RF射频处理单元通讯连接有无线发射天线；能量采集单元包括线圈骨架，线圈骨架固定连接在PCB板上，线圈骨架上缠绕有若干匝金属线圈；金属线圈的一端与整流二极管的输入端电连接，金属线圈的另一端与稳压保护二极管的负极输入端电连接，整流二极管的输出端与稳压保护二极管的正极输入端电连接；稳压保护二极管的正极和负极均与主控IC芯片电连接。本实用新型超与外界物理隔绝、节省能源、安全可靠。

Description

一种无线温度传感器

技术领域

本实用新型涉及高压温度监测装备技术领域，尤其涉及一种无线温度传感器。

背景技术

近年来，随着经济的不断增长，电力需求越来越大，使电力系统向大容量、高电压和智能化的方向发展，并且电力系统的安全高效运营密切关系到社会经济的健康发展和人民生活的稳定。

在各种高低压开关柜触头及接点、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流柜等电气设备中，由于材料老化、接触不良、电流过载等因素引起的温升过高，且不宜探测的故障隐患，设备电气很容易被损坏，当电气设备不能工作时，将会造成电能需求的供应不足，以此造成的经济损失将不可估量。目前电气设备接点温度的测温技术有以下两种：人工测量和有线检测；人工测量带有很大的危险性，因为这些被检测的设备都是高压，不易接触的，很容易造成对测量人员的伤害，并且人工检测不能实时操作,检测温度精度低；有线检测即检测温度的传感器与主机是有线连接。这种方式加大了工程师的现场布线难度，测量的灵敏性低，且高低压隔离不彻底，抗干扰性差。

中国专利局于2008年1月16日公开了授权公告号为CN201007849Y的专利文献，名称为无线测温装置。它有无线测温终端、无线测温管理机组成。所述的无线测温终端的电源供电单元为测温终端提供4.5V的电源，阻值计算单元计算热敏电阻的阻值，数据处理单元将计算出的阻值换算为温度，地址控制单元控制终端的地址号，数据发射单元将温度值发给管理机，所述的无线测温管理机由供电和接收单元为管理机提供电源，并接收测温终端发来的数据，数据处理单元将接收到的温度数据进行处理，数据输出单元将处理后的温度数据输出到电脑。此方案的不足之处在于电源供电单元需要持续供电，对能源较为浪费，且无法做到无线测温终端与外界完全没有电缆连接。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种无线温度传感器，该传感器与外界物理隔绝、节省能源、安全可靠。

本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种无线温度传感器，包括壳体，以及安装在壳体内的PCB板，所述壳体的两侧开设有相通的通槽，所述PCB板上设置有能量采集单元、整流二极管、稳压保护二极管和主控IC芯片，所述主控IC芯片上电连接有MCU微控单元和RF射频处理单元，所述主控IC芯片电连接有感温芯片，所述RF射频处理单元通讯连接有无线发射天线；所述能量采集单元包括线圈骨架，所述线圈骨架固定连接在 PCB板上，所述线圈骨架上缠绕有若干匝金属线圈；所述金属线圈的一端与整流二极管的输入端电连接，所述金属线圈的另一端与稳压保护二极管的负极输入端电连接，所述整流二极管的输出端与稳压保护二极管的正极输入端电连接；所述稳压保护二极管的正极和负极均与主控IC芯片电连接。

进一步，所述PCB板上还设有储能电容，所述储能电容的正极与稳压保护二极管的正极电连接，所述储能电容的负极与稳压保护二极管的负极电连接。储能电容可以对收集的微弱电流进行储存，当电压检测芯片检测到电压达到一定值，再为后续的电器件进行供电。

进一步，所述PCB板上还设有电源阀，所述电源阀包括PMOS管，所述PMOS 管的源极与储能电容的正极电连接，所述PMOS管的漏极与MCU微控单元电连接，所述PMOS管的栅极电连接有电压检测芯片，所述电压检测芯片的正极与储能电容的正极电连接，所述电压检测芯片的负极与储能电容的负极电连接，所述电压检测芯片的正极与储能电容的正极的连接线上还电连接有单项稳压保护二极管，所述电压检测芯片与MCU微控单元通讯连接。电源阀的设置可以当检测芯片检测到储能电容的电压达到一定的电压后，电源阀才会打开对MCU微控单元供电，MCU 微控单元与电压检测芯片通讯连接，可以反过来通过MCU微控单元控制电源阀的关闭。

进一步，所述壳体包括上盖和下盖，所述通槽设置在上盖上，所述上盖的内壁设置有上盖卡槽，所述下盖的周向上设置有与上盖卡槽匹配的卡脚，所述PCB 板靠近下盖的一侧卡接有屏蔽板，所述屏蔽板与感温芯片间隙配合，所述屏蔽板上开设有灌胶孔。在安装时，将PCB板装入上盖，再将屏蔽板卡接在PCB板上，然后将下盖的卡脚对准上盖卡槽，按压，卡脚卡入上盖卡槽内；在使用时，屏蔽板与发热导体紧贴，发热体将热量传递给屏蔽板，屏蔽板发热，感温芯片通过测量屏蔽板的温度，进而对发热导体的温度进行间接测量；在屏蔽板上设置灌胶孔，当将本传感器安装完之后，可以通过灌胶孔向壳体内部进行灌导热胶，将PCB板、线包进行密封，可以起到防水的目的。

进一步，所述金属线圈为铜漆包线，所述金属线圈在线圈骨架上的匝数为 4900-5100匝。

进一步，所述线圈骨架为开环的线圈骨架。线圈骨架开环，可以避免线圈骨架产生涡流，从而避免线圈骨架自身发热。

进一步，所述壳体内设置有泡棉贴片，所述泡棉贴片位于线圈骨架的两侧。在灌胶时，泡棉贴片可以将上盖的通槽以及线圈骨架的中空内部挡住，避免灌胶时，胶液从通槽流出，以及避免胶液将线圈骨架的中空内部堵塞。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型将电流流过产生的电磁能量转化为感温芯片和RF射频处理单元工作的电能，整个传感器不需要外部电源供电，节省能源，传感器与外界物理隔绝，安全可靠；

(2)本实用新型在PCB板上设置信号无线发射天线，传感芯片收集到的温度数据，可以通过无线发射天线传输到监控终端上，实现间歇性的、准确的测量；

(3)本实用新型采用超低功耗MCU微控制单元设计,并在程序上做电源和低功耗管理，只需收集电流流过的电磁能量就能给整个系统稳定供电。

附图说明

图1是本实用新型一种无线温度传感器的结构示意图；

图2是图1中能量采集单元的示意图；

图3是本实用新型的电流原理图。

其中，上盖1、下盖2、卡槽3、卡脚4、通槽5、PCB板6、线圈骨架7、铜漆包线8、整流二极管9、稳压保护二极管10、MCU微控单元11、感温芯片 12、RF射频处理器13、主控IC芯片14、储能电容15、PMOS管16、单向稳压二极管17、电压检测芯片18、屏蔽板19、灌胶孔20、泡棉贴片21、无线发射天线22。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型进行详细说明：

如图1-3所示：

一种无线温度传感器，包括壳体，壳体包括上盖1和下盖2，上盖1的内壁一体成型有上盖卡槽3，下盖2的周向上一体成型有与上盖卡槽3匹配的卡脚4，上盖1的两侧开设有相通的通槽5，壳体内设有PCB板6，PCB板6上焊接有能量采集单元、整流二极管9、稳压保护二极管10和主控IC芯片14，主控IC芯片14上电连接有MCU微控单元11和RF射频处理器13，主控IC芯片14电连接有感温芯片12，RF射频处理器13通讯连接有无线发射天线22；能量采集单元包括线圈骨架7，线圈骨架7为开环的线圈骨架7，线圈骨架7的两侧粘贴有泡棉贴片21，线圈骨架7焊接在PCB板6上，PCB板6靠近下盖2的一侧卡接有屏蔽板19，屏蔽板19与感温芯片12间隙配合，屏蔽板19上开设有灌胶孔20；线圈骨架7上缠绕有5000匝铜漆包线8；铜漆包线8的一端与整流二极管9的输入端电连接，铜漆包线8的另一端与稳压保护二极管10的负极输入端电连接，整流二极管9的输出端与稳压保护二极管10的正极输入端电连接；稳压保护二极管10的正极和负极与主控IC芯片14电连接。

其中，PCB板6上还设有储能电容15，储能电容15的正极与稳压保护二极管10的正极电连接，储能电容15的负极与稳压保护二极管10的负极电连接。

其中，PCB板6上还设有电源阀，电源阀包括PMOS管16，PMOS管16的源极与储能电容15的正极电连接，PMOS管16的漏极与MCU微控单元11电连接， PMOS管16的栅极电连接有电压检测芯片18，电压检测芯片18的正极与储能电容15的正极电连接，电压检测芯片18的负极与储能电容15的负极电连接，电压检测芯片18的正极与储能电容15的正极的连接线上还电连接有单向稳压二极管17，电压检测芯片18与MCU微控单元11通讯连接。

本实施例中的感温芯片采用高精度的(±0.5℃)，宽量程(-45～+125℃) 的采温芯片。

本实施例采用业内流行的超低功耗MCU设计,并在程序上做电源和低功耗管理，只需收集很少的太阳能收集能量就能给整个系统稳定供电。

本实施例采用高频无线电数据传输技术，数据接收装置与被测点无需任何物理连接，电气隔离更安全可靠。

本实施例采用循环冗余码校验技术，数据接收端对收到的数据进行CRC校验，进一步提高测量的可靠性，避免了数据错报和误报。

本实用新型的使用方法如下：

在使用本传感器的时候，使用一条扁长的导电带刺穿泡棉贴片21，使得导电带从上盖1上的通槽5以及线圈骨架7的通过孔穿过，然后将导电带两端固定连接，并将导电带套设在导体上，在对温度进行监测的时候，导体电流通过时，导电带产生磁场，电磁场通过线包，将电磁能转化成为微弱的电能，并通过整流二极管9，将交流电转化成为直流电，再通过稳压二极PMOS管16进行稳压、储能电容15的储能，为感温芯片12的测量以及无线发射天线22的信号发射提供电能；电流在导体中流过时，产生热量，因为传感器的的感温芯片12紧贴着屏蔽板19，而屏蔽板19又是紧贴着导体，所以导体上的温度可以传递给屏蔽板19，然后屏蔽板19又将温度传递到感温芯片12处，感温芯片12对温度进行精确的测量后，通过无线发射天线22将温度数据通过射频通讯，传输到监控终端上，实现间歇性的、准确的测量。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (7)

1.一种无线温度传感器，包括壳体，以及安装在壳体内的PCB板，其特征在于：所述壳体的两侧均开设有通槽，所述PCB板上设置有能量采集单元、整流二极管、稳压保护二极管和主控IC芯片，所述主控IC芯片上电连接有MCU微控单元和RF射频处理单元，所述主控IC芯片还电连接有感温芯片，所述RF射频处理单元通讯连接有无线发射天线；所述能量采集单元包括线圈骨架，所述线圈骨架固定连接在PCB板上，所述线圈骨架上缠绕有若干匝金属线圈；所述金属线圈的一端与整流二极管的输入端电连接，所述金属线圈的另一端与稳压保护二极管的负极输入端电连接，所述整流二极管的输出端与稳压保护二极管的正极输入端电连接；所述稳压保护二极管的正极和负极均与主控IC芯片电连接。

2.根据权利要求1所述的一种无线温度传感器，其特征在于：所述PCB板上还设有储能电容，所述储能电容的正极与稳压保护二极管的正极电连接，所述储能电容的负极与稳压保护二极管的负极电连接。

3.根据权利要求2所述的一种无线温度传感器，其特征在于：所述PCB板上还设有电源阀，所述电源阀包括PMOS管，所述PMOS管的源极与储能电容的正极电连接，所述PMOS管的漏极与MCU微控单元电连接，所述PMOS管的栅极电连接有电压检测芯片，所述电压检测芯片的正极与储能电容的正极电连接，所述电压检测芯片的负极与储能电容的负极电连接，所述电压检测芯片的正极与储能电容的正极的连接线上还电连接有单项稳压保护二极管，所述电压检测芯片与MCU微控单元通讯连接。

4.根据权利要求1所述的一种无线温度传感器，其特征在于：所述壳体包括上盖和下盖，所述通槽设置在上盖上，所述上盖的内壁设置有上盖卡槽，所述下盖的周向上设置有与上盖卡槽匹配的卡脚，所述PCB板靠近下盖的一侧卡接有屏蔽板，所述屏蔽板与感温芯片间隙配合，所述屏蔽板上开设有灌胶孔。

5.根据权利要求1所述的一种无线温度传感器，其特征在于：所述金属线圈为铜漆包线，所述金属线圈在线圈骨架上的匝数为4900-5100匝。

6.根据权利要求5所述的一种无线温度传感器，其特征在于：所述线圈骨架为开环的线圈骨架。

7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的一种无线温度传感器，其特征在于：所述壳体内设置有泡棉贴片，所述泡棉贴片位于线圈骨架的两侧。