CN212482562U - 一种卡环式传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卡环式传感器，包括环形PCB板，所述环形PCB板的下半部（1）设置有电流耦合模块（3）；所述环形PCB板的上半部（2）设置有数据采集传输装置（5）；所述数据采集传输装置（5）包括数字温湿度传感器、数字式气压传感器、数字式倾角传感器、微处理器、无线通讯模块和ADC采集端口；所述数字温湿度传感器、数字式气压传感器和数字式倾角传感器的输出端均与微处理器连接，所述电流耦合模块（3）的输出端通过所述的ADC采集端口与微处理器连接，所述微处理器与无线通讯模块连接。本实用新型通过环形PCB板可卡接在设备上，作为高压设备的一部分，实现高压设备的监测。

Description

一种卡环式传感器

技术领域

本实用新型涉及高压设备监测，特别是涉及一种卡环式传感器。

背景技术

传统的电力设备监测系统分离式安装，比如高频电流传感器采用高频电流互感器，电压传感器采用独立封装的电容器或分压器，采集器单独供电，采集器和通信模块通过有线电缆连接，通信模块又具备独立的供电系统。

这种方式导致现场出现问题时，不方便快速拆除传感器，必须等制造或安装厂家到现场统一查看，这对于现场管理人员而言是一种效率低，投资大，功耗大的技术手段。而且现有的这种技术手段发热量大，碳排放量大，占空空间较大，连接件之间暴露的薄弱环节多，可靠性偏差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种卡环式传感器，环形PCB板可卡接在设备上，作为高压设备的一部分，实现高压设备的监测。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种卡环式传感器，包括环形PCB板，所述环形PCB板的下半部设置有电流耦合模块；所述环形PCB板的上半部设置有数据采集传输装置；

所述数据采集传输装置包括数字温湿度传感器、数字式气压传感器、数字式倾角传感器、微处理器、无线通讯模块和ADC采集端口；所述数字温湿度传感器、数字式气压传感器和数字式倾角传感器的输出端均与微处理器连接，所述电流耦合模块的输出端通过所述的ADC采集端口与微处理器连接，所述微处理器与无线通讯模块连接。

优选地，所述环形PCB板为圆环或方环形状的PCB板。

优选地，所述电流耦合模块包括至少一个电流耦合线圈，所述电流耦合线圈印制于所述环形PCB板的下半部，且电流耦合线圈的匝数范围为1匝-2000匝。所述电流耦合模块还包括输出电极和信号接头；所述信号接头与输出电极并联，信号接头采用标准SMA或BNC接头，用于连接所述ADC采集端口。

优选地，所述环形PCB板的下半部还设置有取能模块，所述取能模块包括至少一个取能线圈，所述取能线圈印制于所述环形PCB板的下半部，且取能线圈的匝数范围为1匝-300匝。

所述取能模块还包括整流模块和充电电池，所述整流模块的输入端与取能线圈连接，所述整流模块的输出端充电电池连接，所述充电电池的输出端与数据采集传输装置连接，对数据采集传输装置进行供电。

优选地，所述无线通信模块为LORA、WIFI、 4G、5G、GPRS、ZIGBEE和蓝牙模块中的任意一种。所述数据采集传输装置还包括与微处理器连接的本地通信模块，所述本地通信模块为本地RS232、RS485和光耦隔离脉冲端口模块中的任意一种。

优选地，数据采集传输装置还包括DAC输出端口和PWM输出端口；所述DAC输出端口中设置有至少一路DA转换电路，用作扩展接口，对外输出模拟信号；所述PWM输出端口包括PWM脉冲发生器，用于对外输出脉冲信号。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用一体化、卡环的设计，既具备了一体化特点，又具备了低功耗，卡环式方便安装的特点，可应用于现场运行设备，也可以用于智能设备的制造。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的电气原理示意图；

图中，1-环形PCB板的下半部，2-环形PCB板的上半部，3-电流耦合模块，4-取能模块，5-数据采集传输装置。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种卡环式传感器，包括环形PCB板，所述环形PCB板的下半部1设置有电流耦合模块3；所述环形PCB板的上半部2设置有数据采集传输装置5；

所述数据采集传输装置5包括数字温湿度传感器、数字式气压传感器、数字式倾角传感器、微处理器、无线通讯模块和ADC采集端口；所述数字温湿度传感器、数字式气压传感器和数字式倾角传感器的输出端均与微处理器连接，所述电流耦合模块3的输出端通过所述的ADC采集端口与微处理器连接，所述微处理器与无线通讯模块连接。

在本申请的实施例中，所述环形PCB板为圆环或方环形状的PCB板；所述电流耦合模块3包括至少一个电流耦合线圈，所述电流耦合线圈印制于所述环形PCB板的下半部1，且电流耦合线圈的匝数范围为1匝-2000匝；所述电流耦合线圈带有输出接头，并通过所述输出接头与ADC采集端口连接；在该实施例中，所述输出接头为BNC接头、SMA接头或输出电极；其中输出电极可以采用插针式的接头，相应的，所述ADC采集端口包含与所述输出接头对应的输入端口，以及至少一路AD转换电路，每一路AD转换电路对应于一个电流耦合线圈，电流耦合线圈的输出接头通过ADC采集端口的输入端口连接到对应的AD转换电路。

在本申请的实施例中，所述环形PCB板的下半部1还设置有取能模块4，所述取能模块4包括至少一个取能线圈，所述取能线圈印制于所述环形PCB板的下半部1，且取能线圈的匝数范围为1匝-300匝。

所述取能模块4还包括整流模块和充电电池，所述整流模块的输入端与取能线圈连接，所述整流模块的输出端充电电池连接，所述充电电池的输出端与数据采集传输装置连接，对数据采集传输装置进行供电。

在本申请的实施例中，还可以在PCB板的下半部设置一个备用电池，并与所述充电电池连接到切换开关，由所述切换开关连接数据采集装置，以便于充电电池电量不足时的供电切换；其中切换开关可以采用单刀双掷开关。

在本申请的实施例中，所述无线通信模块为LORA、WIFI、 4G、5G、GPRS、ZIGBEE和蓝牙模块中的任意一种。所述数据采集传输装置还包括与微处理器连接的本地通信模块，所述本地通信模块为本地RS232、RS485和光耦隔离脉冲端口模块中的任意一种。

在本申请的实施例中，数据采集传输装置还包括DAC输出端口和PWM输出端口；所述DAC输出端口中设置有至少一路DA转换电路，用作扩展接口，对外输出模拟信号；所述PWM输出端口包括PWM脉冲发生器，用于对外输出脉冲信号，简单来说DAC和PWM是具有模拟/脉冲信号产生的作用，对外输出时，可用于现场调试、用于驱动其他控制模块如电机控制模块，驱动声纳信号发生器、驱动压电陶瓷传感器等可用于探测电缆振动信息的驱动信号源；也可以用于被监测电缆停电时的阻抗测试。

下面结合具体的实施例对本申请技术方案的应用加以说明：

实施例1：应用于电缆在线监测。

设传感器设计成开环结构的同心圆，数据采集传输装置包括STM32F103系列低功耗微处理器，ADC利用微处理器内部的12位，采样率1MHz的ADC，可实现8路ADC采样。设在数据采集传输装置的MCU处理器引出了6路ADC模拟量采集，通过合理的布局，采用排针结构，可供外部的杜邦线接口或插件接入。设数字式倾角传感器采用MPU6050三维倾角传感器，该传感器还具备三维振动，加速度的功能，并具备一路温度测量。设数字式气压传感器采用MS5540C数字气压传感器，设温湿度传感器采用SHT30温湿度一体化数字传感器，所述电磁耦合线圈匝数为20匝，取能线圈为同心圆10匝。电流耦合线圈输出接入到一路ADC模拟量采集端口。

通信模块为433M 的LORA。

整个卡环式传感器套接在电缆终端头上，设电缆电流为100A，取能线圈输出经整流模块处理后，可为电池充电，并由电池对整个传感器供电。

设MCU自动10分钟传输一次数据，包括倾角，振动，谐波，脉冲电流，温湿度，气压等。远端无线连接的终端可以依据这些数据对数据进行绘制和解读、监控等。

实施例2：

设该传感器用于绝缘子监测，卡环为闭环状态，将传感器套接在绝缘子底部，安装在高压杆塔上。

设正常情况下，绝缘子泄漏电流很小，无放电，无异常振动。

当绝缘子表面发生污垢时，泄漏电流增大，间歇性放电产生振动信号，因此，卡环传感器上的MPU6050姿态传感器能够感知振动信号，通过地面或远端的无线设备可以读取到相关信息。

类似的，本专利所述的传感器可用于氧化锌避雷器，高压分压传感器的底部或中间环状区域，实现状态监测。

显而易见，本卡环式的传感器不仅可用于现场已经投运的电气设备监测，也可用于生产环节的设备制造，将该传感器作为设备的一部分，实现智能装备的制造和应用。如将该传感器设计在绝缘子底座上，通过硅胶密封，既可以达到美观，和传统绝缘子外观无明显差别，又可以实现具备自主状态感知的智能绝缘子。同样，用于避雷器，变压器套管，电缆终端头，电缆中间接头，电缆防爆盒等智能装备的结合。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种卡环式传感器，其特征在于：包括环形PCB板，所述环形PCB板的下半部（1）设置有电流耦合模块（3）；所述环形PCB板的上半部（2）设置有数据采集传输装置（5）；

所述数据采集传输装置（5）包括数字温湿度传感器、数字式气压传感器、数字式倾角传感器、微处理器、无线通讯模块和ADC采集端口；所述数字温湿度传感器、数字式气压传感器和数字式倾角传感器的输出端均与微处理器连接，所述电流耦合模块（3）的输出端通过所述的ADC采集端口与微处理器连接，所述微处理器与无线通讯模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种卡环式传感器，其特征在于：所述环形PCB板为圆环或方环形状的PCB板，所述ADC采集端口包含至少一路AD转换电路。

3.根据权利要求1所述的一种卡环式传感器，其特征在于：所述电流耦合模块（3）包括至少一个电流耦合线圈，所述电流耦合线圈印制于所述环形PCB板的下半部（1），且电流耦合线圈的匝数范围为1匝-2000匝。

4.根据权利要求3所述的一种卡环式传感器，其特征在于：所述电流耦合线圈带有输出接头，并通过所述输出接头与ADC采集端口连接。

5.根据权利要求1所述的一种卡环式传感器，其特征在于：所述环形PCB板的下半部（1）还设置有取能模块（4），所述取能模块（4）包括至少一个取能线圈，所述取能线圈印制于所述环形PCB板的下半部（1），且取能线圈的匝数范围为1匝-300匝。

6.根据权利要求5所述的一种卡环式传感器，其特征在于：所述取能模块（4）还包括整流模块和充电电池，所述整流模块的输入端与取能线圈连接，所述整流模块的输出端充电电池连接，所述充电电池的输出端与数据采集传输装置连接，对数据采集传输装置进行供电。

7.根据权利要求1所述的一种卡环式传感器，其特征在于：所述无线通讯模块为LORA、WIFI、 4G、5G、GPRS、ZIGBEE和蓝牙模块中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种卡环式传感器，其特征在于：所述数据采集传输装置还包括与微处理器连接的本地通信模块。

9.根据权利要求8所述的一种卡环式传感器，其特征在于：所述本地通信模块为本地RS232、RS485和光耦隔离脉冲端口模块中的任意一种。

10.根据权利要求1所述的一种卡环式传感器，其特征在于：数据采集传输装置还包括DAC输出端口和PWM输出端口；所述DAC输出端口中设置有至少一路DA转换电路，用作扩展接口，对外输出模拟信号；所述PWM输出端口包括PWM脉冲发生器，用于对外输出脉冲信号。

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