CN209326625U - 一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，包括无线模块、数据处理模块、数据采集模块和电源模块；电源模块连接到数据处理模块、数据采集模块和无线模块进行供电；电源模块包括太阳能电池板，超级电容和充电电池；太阳能电池板连接到超级电容和充电电池进行充电；数据采集模块连接到倾角传感器，采集倾角数据；数据处理模块连接到数据采集模块和无线模块，接收倾角数据，进行数据处理后，发送至无线模块，无线模块进行数据传输。该装置能够实现数据的无线传输、同时能够提高电源供电能力，增加了绝缘子串传感器传输数据的稳定性、安装维护的方便性，提高了绝缘子串倾角传感器在线实时监测的质量。

Description

一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置

技术领域

本实用新型涉及绝缘子串倾角监测技术领域，尤其涉及一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置。

背景技术

绝缘子串倾角是输电线路中的重要系统物理参数，为了保证输电线路的安全可靠运行，需要对其进行实时监测。绝缘子串倾角传感器作为一种前端传感器主要用于采集绝缘子串倾角的数据，将采集到的数据存储到前端传感器MCU（微控制单元）中，并可根据主控制器MCU的命令进行上传。

在实际工程应用中绝缘子串倾角传感器通常需通过线缆连接到主控单元进行供电才能工作。绝缘子串倾角传感器要将数据传输到数据监测终端也需通过连接线缆。然而连接线缆需要大量的人力和物力，在遇到一些特殊的环境时，将对布线工程有着极强的制约力，当线路出现故障时需沿线路检查，很难及时找出故障点。在恶劣环境下，绝缘子串倾角传感器的有线连接线缆不仅容易损坏，有线网络连接器还会因进水老化等问题发生故障，从而降低装置的可靠性。

实用新型内容

基于此，本实用新型实施例提供了一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，实现数据的无线传输、同时能够提高电源供电能力。具体采用的技术方案如下：

一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置， 包括无线模块、数据处理模块、数据采集模块和电源模块；

所述电源模块连接到所述数据处理模块、所述数据采集模块和所述无线模块进行供电；所述电源模块包括太阳能电池板，超级电容和充电电池；所述太阳能电池板连接到所述超级电容和所述充电电池进行充电；

所述数据采集模块连接到所述倾角传感器，采集倾角数据；

所述数据处理模块连接到所述数据采集模块和所述无线模块，接收所述倾角数据，进行数据处理后，发送至所述无线模块，所述无线模块进行数据传输。

可选的，所述无线模块包括天线和射频前端芯片，所述射频前端芯片连接到所述数据处理模块。

可选的，所述电源模块还包括DC-DC转换单元，超级电容充电单元、充电电池充电单元和电源控制单元，所述DC-DC转换单元输入端连接到所述太阳能电池板，所述DC-DC转换单元输出端连接到所述超级电容充电单元和所述充电电池充电单元的输入端；所述超级电容充电单元和所述充电电池充电单元的输出端分别连接到所述超级电容和所述充电电池；所述电源控制单元输入端连接到所述超级电容、所述充电电池和所述DC-DC转换单元，将所述超级电容、所述充电电池、所述太阳能电池板的供电电源进行使用分配。

可选的，所述充电电池为磷酸铁锂电池。

可选的，所述数据采集模块包括RS485通信单元，所述RS485通信单元通过RS485总线连接到所述倾角传感器，采集倾角数据；所述数据采集模块还包括485转换单元，将所述倾角数据进行电压转化后，输出至所述数据处理模块。

可选的，所述485转换单元包括MAX3485芯片。

可选的，所述数据处理模块包括单片机处理单元。

可选的，所述无线模块包括RF433无线通信单元，所述RF433无线通信单元包括CC1101芯片和射频天线。

可选的，所述DC-DC转换单元包括LTC3119芯片，所述超级电容充电单元包括LTC3625芯片，所述锂电池充电单元包括LTC4040芯片，所述电源控制单元包括CN301芯片。

可选的，其特征在于，所述电源模块还包括输入端连接到所述电源控制单元输出端的降压稳压单元和升压稳压单元，所述降压稳压单元的输出端连接到所述单片机处理单元、所述CC1101芯片和所述MAX3485芯片进行供电；所述升压稳压单元输出端连接到所述RS485通信单元，进行供电。

本实用新型提供的一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，包括无线模块、数据处理模块、数据采集模块和电源模块；包括无线模块、数据处理模块、数据采集模块和电源模块；其中，所述电源模块包括太阳能电池板，超级电容和充电电池；所述太阳能电池板连接到所述超级电容和所述充电电池进行充电，有效电源模块的供电能力，使得倾角传感器工作时间延长。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一个实施例中的绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置的电路框图；

图2为本实用新型另一个实施例中的绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置的电路框图；

图3为本实用新型另一个实施例中的绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置的主要芯片的电路框图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置， 包括无线模块4、数据处理模块3、数据采集模块2和电源模块1；

电源模块1连接到数据处理模块3、数据采集模块2和无线模块4进行供电；电源模块1包括太阳能电池板11，超级电容12和充电电池13；太阳能电池板11连接到超级电容12和充电电池13进行充电；太阳能电池板11将光能转换成电能，为超级电容12和充电电池13充电。太阳能电池板11不仅能为超级电容12充电，也能为充电电池13进行充电，能增大储能系统的功率，降低充电电池13内部损耗，延长放电时间，增加使用寿命，还可缩小储能装置的体积。

数据采集模块2连接到倾角传感器，采集倾角数据；

数据处理模块3连接到数据采集模块2和无线模块4，接收倾角数据，进行数据处理后，发送至无线模块4，无线模块4进行数据传输。

其中，如图2所示，进一步的，所述数据处理模块3包括单片机处理单元31。具体的，可以采用低功耗单片机作为中央处理器，其特点为低功耗，低电压，运行速度快，内置硬件乘法器，乘除法运算都为单周期指令，片内集成资源丰富，有两组普通I\O口具有中断功能。

如图2所示，在一个实施例中，所述无线模块4包括天线42和射频前端芯片41，射频前端芯片41连接到数据处理模块3。本实施例倾角数据通过射频前端芯片41经天线发送接收数据，实现无线传输功能。

在一个实施例中，如图2所示，电源模块1还包括DC-DC转换单元14，超级电容充电单元15、充电电池充电单元16和电源控制单元17， DC-DC转换单元14输入端连接到所述太阳能电池板11， DC-DC转换单元14输出端连接到超级电容充电单元15和所述充电电池充电单元16的输入端；超级电容充电单元15和充电电池充电单元16的输出端分别连接到超级电容12和充电电池13；电源控制单元17输入端连接到超级电容12、充电电池13和DC-DC转换单元14，将超级电容12、充电电池13、太阳能电池板11的供电电源进行使用分配。在一个实施例中，充电电池13为磷酸铁锂电池，太阳能电池板不仅能够为超级电容充电，也可以为磷酸铁锂电池充电。

本实施例中，电路充电过程：

在一定的光照条件下，太阳能电池板11将光能转换为电能，通过DC-DC转换单元14输出稳定电压，而后，该稳定电源经过超级电容充电单元15和充电电池充电单元16分别对超级电容12和充电电池13进行充电。可选的，具有自动平衡功能的超级电容充电电路15为超级电容12优先充电，通过电源控制单元17判断超级电容12的储能情况，若超级电容12储能充足，则继续通过充电电池充电电路16为充电电池13电池充电。

在一个实施例中，如图2所示，数据采集模块2包括RS485通信单元21， RS485通信单元21通过RS485总线连接到倾角传感器，采集倾角数据；数据采集模块2还包括485转换单元22，将所述倾角数据进行电压转化后，输出至所述数据处理模块3。进一步的，485转换单元22可以包括MAX3485芯片。本实施例，通过RS485总线采集倾角传感器数据，具体可以采用工业标准MODBUS通讯协议传输数据，将数据信号通过485转换单元转换电压传输到单片机中。

举例说明，假设单片机处理单元31、射频前端芯片41和RS485转化单元22的需求供电电源为3.3V，而RS485通信单元21的需求供电电源为12V；本实施例中，电源模块1还包括输入端连接到电源控制单元17输出端的降压稳压单元18和升压稳压单元19，降压稳压单元18的输出端连接到单片机处理单元31、射频前端芯片41，和MAX3485芯片进行供电；升压稳压单元19输出端连接到RS485通信单元21，进行供电。则本实施例电路供电过程：

A.在满足一定的光照条件下，太阳能电池板11通过DC-DC转换单元14输出+5V电压，+5V电压经过电源控制单元后，经过降压稳压单元输出供电所需的+3.3V电路电源，同时升压稳压芯片将+5V电压转换成输出485传感器接口供电所需的+12V电压。

B.在光照条件不满足太阳能板工作的情况下，通过电源路径控制芯片判断超级电容12储能，若储能充足，则超级电容12为系统供电，磷酸铁锂电池供电电路关闭；若储能不充足，则磷酸铁锂电池为系统供电。

在一个实施例中，如图3所示，无线模块4包括RF433无线通信单元，RF433无线通信单元包括CC1101芯片和射频天线。DC-DC转换单元14包括LTC3119芯片，超级电容充电单元15包括LTC3625芯片，充电电池充电单元包括LTC4040芯片，电源控制单元包括CN301芯片。

如图3所示，本实施例中，电源模块1：采用5V电压、400MA电流的太阳能电池板11，经过LTC3119芯片稳定输出+5V电压，通过LTC3625芯片和LTC4040芯片为超级电容12和磷酸铁锂电池充电。超级电容12与磷酸铁锂电池同时使用，能增大储能系统的功率，降低磷酸铁锂电池内部损耗，延长放电时间，增加使用寿命，还可缩小储能装置的体积。

485通信单元21：通过RS485总线采集倾角传感器数据，采用工业标准MODBUS通讯协议传输数据，将数据信号通过MAX3485芯片转换电压传输到单片机中；

单片机处理单元31：采用MSP430F149芯片处理数据，其特点为低功耗，低电压，运行速度快，内置硬件乘法器，乘除法运算都为单周期指令，片内集成资源丰富，有两组普通I\O口具有中断功能。

RF433无线模块：通过RF433（CC1101）芯片经RF（射频）天线发送接收数据，实现无线传输功能。

该实施例中，电路充电过程：

在一定的光照条件下，太阳能电池板11将光能转换为电能，通过LTC3119芯片输出+5V稳定电压，具有自动平衡功能的超级电容充电管理芯片为超级电容12优先充电。通过CN301芯片判断超级电容12的储能情况，若超级电容12储能充足，则继续通过充电电池充电管理芯片LTC3119为磷酸铁锂电池充电。

电路供电过程：

A.在满足一定的光照条件下，太阳能电池板11通过LTC3119转换芯片输出+5V电压，+5V电压经过MAX1724EZK33转换芯片降压输出系统供电所需的+3.3V电压，同时TLV61046转换芯片将+5V电压升压输出485传感器接口供电所需的12V电压。

B.在光照条件不满足太阳能板工作的情况下，通过CN301芯片判断超级电容12储能，若储能充足，则超级电容12为系统供电，磷酸铁锂电池供电电路关闭；若储能不充足，则磷酸铁锂电池为系统供电。

数据的采集与传输：

由RS485总线采集绝缘子串倾角传感器的数据，由MAX3485芯片将485总线信号转换为3.3VTTL串口信号，通过MSP430F149单片机处理数据，将数据通过无线传输模块传输到数据监测终端。

由RS485总线采集绝缘子串倾角传感器的数据，由485转换芯片将485总线信号转换为3.3VTTL串口信号，经过低功耗单片机处理数据，将数据通过无线模块传输到数据监测终端。

本申请提供的一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，针对输电线路绝缘子串倾角传感器传输数据的需求，通过太阳能和蓄电池的供电方案实现绝缘子串倾角传感器与数据监测终端无线通讯的供能。太阳能和蓄电池的供电方案和无线通讯功能增加了绝缘子串传感器传输数据的稳定性、安装维护的方便性，提高了绝缘子串倾角传感器在线实时监测的质量，从而避免因绝缘子串故障时引发的一系列重大事故。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，其特征在于，包括无线模块、数据处理模块、数据采集模块和电源模块；

所述电源模块连接到所述数据处理模块、所述数据采集模块和所述无线模块进行供电；所述电源模块包括太阳能电池板，超级电容和充电电池；所述太阳能电池板连接到所述超级电容和所述充电电池进行充电；

所述数据采集模块连接到所述倾角传感器，采集倾角数据；

所述数据处理模块连接到所述数据采集模块和所述无线模块，接收所述倾角数据，进行数据处理后，发送至所述无线模块，所述无线模块进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，其特征在于，所述无线模块包括天线和射频前端芯片，所述射频前端芯片连接到所述数据处理模块。

3.根据权利要求1所述的一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，其特征在于，所述电源模块还包括DC-DC转换单元，超级电容充电单元、充电电池充电单元和电源控制单元，所述DC-DC转换单元输入端连接到所述太阳能电池板，所述DC-DC转换单元输出端连接到所述超级电容充电单元和所述充电电池充电单元的输入端；所述超级电容充电单元和所述充电电池充电单元的输出端分别连接到所述超级电容和所述充电电池；所述电源控制单元输入端连接到所述超级电容、所述充电电池和所述DC-DC转换单元，将所述超级电容、所述充电电池、所述太阳能电池板的供电电源进行使用分配。

4.根据权利要求1所述的一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，其特征在于，所述充电电池为磷酸铁锂电池。

5.根据权利要求3所述的一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，其特征在于，所述数据采集模块包括RS485通信单元，所述RS485通信单元通过RS485总线连接到所述倾角传感器，采集倾角数据；所述数据采集模块还包括485转换单元，将所述倾角数据进行电压转化后，输出至所述数据处理模块。

6.根据权利要求5所述的一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，其特征在于，所述485转换单元包括MAX3485芯片。

7.根据权利要求6所述的一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，其特征在于，所述数据处理模块包括单片机处理单元。

8.根据权利要求7所述的一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，其特征在于，所述无线模块包括RF433无线通信单元，所述RF433无线通信单元包括CC1101芯片和射频天线。

9.根据权利要求3所述的一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，其特征在于，所述DC-DC转换单元包括LTC3119芯片，所述超级电容充电单元包括LTC3625芯片，所述充电电池充电单元包括LTC4040芯片，所述电源控制单元包括CN301芯片。

10.根据权利要求8所述的一种绝缘子串倾角传感器的通信及电源装置，其特征在于，所述电源模块还包括输入端连接到所述电源控制单元输出端的降压稳压单元和升压稳压单元，所述降压稳压单元的输出端连接到所述单片机处理单元、所述CC1101芯片和所述MAX3485芯片进行供电；所述升压稳压单元输出端连接到所述RS485通信单元，进行供电。