CN209570220U - 一种无线温度倾角子机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无线温度倾角子机，包括电源模块、MCU模块、RF模块和传感器模块；所述电源模块连接到所述MCU模块、RF模块和传感器模块，进行供电；所述传感器模块连接到所述MCU模块，将采集数据传输至所述MCU模块；所述MCU模块连接到所述RF模块，通过所述RF模块将处理后的采集数据外发；所述电源模块包括DC‑DC电源转化电路、太阳能板和可充电电池；所述MCU模块包括控制单元和MCU数据处理单元，所述控制单元与所述RF模块和所述电源模块相连，控制所述电源模块为所述RF模块的供电通断；所述传感器模块包括倾角传感器和温度传感器。该无线温度倾角子机功耗低，能够在无光照条件下长时间工作，并且通过连续采样方式，保证测量数据的准确度。

Description

一种无线温度倾角子机

技术领域

本实用新型涉及输电线路技术领域，尤其涉及一种用于测量输电线路温度和倾角的无线温度倾角子机。

背景技术

在输电线路中，其温度及倾角数据是监测覆冰厚度的重要数据。温度倾角子机用于测量输电线路温度及倾角的数据，其安装位置通常处于输电线路高处，不便于更换或者维修，为了保证倾角子机长时间可靠运行，需要保证足够的供电电能或者保证倾角子机运行低功耗运行。

实用新型内容

为了长时间稳定地监测输电线路的参数，本实用新型提供了一种无线温度倾角子机，该无线温度倾角子机功耗低且能监测输电线路的温度及倾角。其具体采用的技术方案如下：

一种无线温度倾角子机，包括电源模块、MCU模块、RF模块和传感器模块；所述电源模块连接到所述MCU模块、RF模块和传感器模块，进行供电；所述传感器模块连接到所述MCU模块，将采集数据传输至所述MCU模块；所述MCU模块连接到所述RF模块，通过所述RF模块将处理后的采集数据外发；

所述电源模块包括DC-DC电源转化电路、太阳能板和可充电电池；

所述MCU模块包括控制单元和MCU数据处理单元，所述控制单元与所述RF模块和所述电源模块相连，控制所述电源模块为所述RF模块的供电通断；

所述传感器模块包括倾角传感器和温度传感器。

可选的，所述控制单元包括第一MOS管、第二MOS管，第一电阻、第二电阻；

所述第二MOS管的门极通过所述第二电阻连接到所述MCU数据处理单元中的MCU的一个控制引脚；所述第二MOS管的栅极连接到接地端；所述第二MOS管的漏极连接到所述第一MOS管的门极；所述第一MOS管的栅极连接到所述MCU模块的电源端，所述第一MOS管的门极通过第一电阻连接到所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的漏极连接到所述RF模块的电源端。

可选的，所述第一MOS管的漏极通过第二电容、第三电容连接到接地端；所述第二MOS管的门极通过第一电容连接到接地端。

可选的，所述倾角传感器为ADXL355传感器；所述ADXL355传感器实时不间断地采样倾角数据并通过SPI口传输给所述MCU模块。

可选的，所述温度传感器为STS35传感器，所述MCU模块通过I2C通信接口读取所述STS35传感器采集到的温度数据。

可选的，所述MCU数据处理单元包括MSP430FR5994芯片。

可选的，所述太阳能板包括具有MPPT功能的BQ25504太阳能采集芯片。

可选的，所述DC-DC电源转化电路包括tps62740芯片。

本实用新型提供的一种无线温度倾角子机增加太阳能板和可充电电池，并且通过控制RF模块供电的通断，可以延长整个子机的工作时间，且通过传感器模块实时采样，可以实现数据的实时采样，提高采样数据的准确度。

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为本实用新型一实施例提供的无线温度倾角子机的模块结构框图；

图2为本实用新型另一实施例提供的无线温度倾角子机的模块结构框图；

图3为本实用新型一实施例提供的无线温度倾角子机的控制单元的电路示意图。

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，本申请实施例提供了一种无线温度倾角子机，包括电源模块1、MCU模块2、RF模块3和传感器模块4；电源模块1连接到MCU模块2、RF模块3和传感器模块4，为MCU模块2、RF模块3和传感器模块4进行供电；传感器模块4连接到MCU模块2，将采集数据传输至MCU模块2；MCU模块2连接到RF模块3，通过RF模块3将处理后的采集数据外发。具体的，MCU模块先将接收到的采集数据进行数据处理，再将处理后的数据通过RF模块3发给主控，主控可以为远程智能终端。通过RF模块以无线传输的方式，使子机与主控进行数据传输，子机上传采样分析后的数据，主控也可以通过该模块对子机进行无线升级。

如图1所示，电源模块1包括DC-DC电源转化电路11、太阳能板12和可充电电池13；

如图2所示，MCU模块2包括控制单元22和MCU数据处理单元21，控制单元22与RF模块3和电源模块1相连，控制电源模块1为RF模块3的供电通断；本实施例中，通过在MCU模块设置控制单元22，利用控制单元22控制RF模块的通电与断电，能够在需要通信时才进行RF模块的供电，而在无需通信时，关闭RF模块，从而大大降低了整个无线温度倾角子机的能量消耗。MCU数据处理单元21可以采用MSP430FR5994芯片，本实施例中，采用MSP430FR5994作为核心器件、处理传感器所传输的倾角温度数据，该芯片功耗低。

如图2所示，传感器模块4包括倾角传感器41和温度传感器42。

本实施例中，电源模块由可充电电池和太阳能板组成，既可以通过可充电电池给整个无线温度倾角子机供电；在光照充足条件下，还能通过太阳能板片给整个无线温度倾角子机供电，且可以收集太阳能给可充电电池充电。在一个实施例中，所述太阳能板12包括具有MPPT功能的BQ25504太阳能采集芯片。DC-DC电源转化电路11包括tps62740芯片，将太阳能转化为无线温度倾角子机需要的电能。在光照条件充足的情况下，太阳能板通过MPPT技术高效率地收集太阳能给无线温度倾角子机供电并给可充电电池充电。如果电池电量充足，那么为了防止电池过充，能量转换芯片将不再给电池供电，电源由能量转换芯片或者电池直接输出后再经过DC-DC电源转换电路转化为稳定的电源输出给系统供电。

如图3所示，在一个实施例中，控制单元22包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2，第一电阻R1、第二电阻R2；

第二MOS管Q2的门极通过第二电阻R2连接到MCU数据处理单元中的MCU的一个控制引脚,该控制引脚可以根据设计需求输出高电平或低电平；第二MOS管Q2的栅极连接到接地端DGND；第二MOS管Q2的漏极连接到第一MOS管Q1的门极；第一MOS管Q1的栅极连接到MCU模块的电源端，也为电源模块的电源输出端，第一MOS管Q1的门极通过第一电阻R1连接到第一MOS管Q1的栅极，第一MOS管Q1的漏极连接到RF模块的电源端。通过MCU的控制引脚的高低电平，控制Q1、Q2状态，从而控制RF模块的供电与断电。具体的，电源模块的电源从DC-DC电源转化电路出来后分出两路，一路给MCU模块及传感器模块供电，另一路由MCU的控制引脚，如图2中的RF_POWER_ON端口直接控制RF模块供电的通断，当RF_POWER_ON输出高电平时，Q2导通，导致Q2的栅极电压被拉低成低电平，于是Q1导通，RF模块上电。当RF_POWER_ON输出低电平时，Q2截止，由于电阻R1的作用导致Q1的栅极电压接入电源成为高电平，于是Q1截止，RF模块掉电。通过以上的方法可以控制RF模块的工作状态，极大地降低了电路功耗。

进一步的，如图3所示，第一MOS管Q1的漏极通过第二电容C2、第三电容C3连接到接地端DGND；第二MOS管Q2的门极通过第一电容C1连接到接地端DGND。C1、C2、C3用于滤波。

在上述实施例中，可以设置倾角传感器为ADXL355传感器；ADXL355传感器实时不间断地采样倾角数据并通过SPI口传输给所述MCU模块。可以设置温度传感器为STS35传感器，所述MCU模块通过I2C通信接口读取所述STS35传感器采集到的温度数据。MCU模块将温度数据以及倾角数据进行数据处理，通过RF模块上传到主控。MCU模块中内含控制单元可以切断除传感器模块与MCU模块之外的其它模块的供电通断，使电路其它部分完全掉电，最大可能地减少了功耗。

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 (8)

1.一种无线温度倾角子机，其特征在于，包括电源模块、MCU模块、RF模块和传感器模块；所述电源模块连接到所述MCU模块、RF模块和传感器模块，进行供电；所述传感器模块连接到所述MCU模块，将采集数据传输至所述MCU模块；所述MCU模块连接到所述RF模块，通过所述RF模块将处理后的采集数据外发；

所述电源模块包括DC-DC电源转化电路、太阳能板和可充电电池；

所述MCU模块包括控制单元和MCU数据处理单元，所述控制单元与所述RF模块和所述电源模块相连，控制所述电源模块为所述RF模块的供电通断；

所述传感器模块包括倾角传感器和温度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种无线温度倾角子机，其特征在于，所述控制单元包括第一MOS管、第二MOS管，第一电阻、第二电阻；

所述第二MOS管的门极通过所述第二电阻连接到所述MCU数据处理单元中的MCU的一个控制引脚；所述第二MOS管的栅极连接到接地端；所述第二MOS管的漏极连接到所述第一MOS管的门极；所述第一MOS管的栅极连接到所述MCU模块的电源端，所述第一MOS管的门极通过第一电阻连接到所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的漏极连接到所述RF模块的电源端。

3.根据权利要求2所述的一种无线温度倾角子机，其特征在于，所述第一MOS管的漏极通过第二电容、第三电容连接到接地端；所述第二MOS管的门极通过第一电容连接到接地端。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种无线温度倾角子机，其特征在于，所述倾角传感器为ADXL355传感器；所述ADXL355传感器实时不间断地采样倾角数据并通过SPI口传输给所述MCU模块。

5.如权利要求4所述的一种无线温度倾角子机，其特征在于，所述温度传感器为STS35传感器，所述MCU模块通过I2C通信接口读取所述STS35传感器采集到的温度数据。

6.如权利要求5所述的一种无线温度倾角子机，其特征在于，所述MCU数据处理单元包括MSP430FR5994芯片。

7.如权利要求6所述的一种无线温度倾角子机，其特征在于，所述太阳能板包括具有MPPT功能的BQ25504太阳能采集芯片。

8.如权利要求7所述的一种无线温度倾角子机，其特征在于，所述DC-DC电源转化电路包括tps62740芯片。