CN213027845U - 无线测温装置的电能收集电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无线测温装置的电能收集电路，包括取电模块和电能处理模块，所述的取电模块包括取电环和取电环骨架，所述的取电环和取电环骨架均由坡莫合金制成，所述的取电环连接于低电量取电电路，所述的电能处理模块包括连接于所述低电量取电电路的能量聚集电路和变压稳压电路，电能收集电路通过所述变压稳压电路连接于无线测温装置的无线测温电路以为所述无线测温电路供电。本实用新型将整流与倍压通过整流倍压电路同时进行，且整流倍压电路直接输出至能量聚集电路，具有电路结构简单，且能够实现低电量取电等优点。

Description

无线测温装置的电能收集电路

技术领域

本实用新型属于无线测温技术领域，尤其是涉及一种无线测温装置的电能收集电路。

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。

在各种电气设备中，电力线缆容易发生因老化或接触电阻过大而发热的情况，尤其是对于线缆连接处，发热现象会更明显，对这些发热部位的温度检测并报警，可以避免火灾事故的发生，减少经济损失及大规模停电等社会影响。

目前电力系统对于环网柜的常规测温方法是依靠人力及红外测温仪进行定时巡检，这种方法不仅耗费大量人力，也不能对温度测量点部位的温度变化进行实时检测。并且现有技术中在进行温度测试的时候通常是由工作人员对准一个地方，或者实现在某个位置安装一温度传感器来测量相应位置的温度，前者存在人力耗费大，十分不方便，后者随意安装的温度传感器检测的温度很容易受外接或者附近其他设备的影响，并且随意安装的传感器导致线路线路杂乱，不便于后期维护和修检。

为了解决上述技术问题，人们进行了长期的探索，例如中国专利公开了一种无线温度传感器[申请号：CN201811520411.8]，包括壳体，以及安装在壳体内的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、整流电路、稳压保护模块和主控IC芯片，主控IC芯片内含微控单元和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，线圈骨架包括绕线筒，绕线筒的两端均设置有遮挡部，遮挡部远离绕线筒的一侧均开设有环形的凹槽，凹槽内卡接有密封圈，遮挡部固定安装在PCB板上，绕线筒上缠绕有若干匝金属线圈，通槽和线圈骨架的中空内穿设有合金带，合金带的两端固定连接；金属线圈的一端与整流电路的输入端电连接，金属线圈的另一端与稳压保护模块的负极输入端电连接，整流电路的输出端与稳压保护模块的正极输入端电连接；稳压保护模块的正极和负极均与主控IC芯片电连接。

上述传感器能够实现无线取电和无线测温，但是上述传感器的取电电路存在一定的缺陷，上述传感器的取电电路的取电电量高但输出电能小，存在取电效率低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种无线测温装置的电能收集电路。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

一种无线测温装置的电能收集电路，包括取电模块和电能处理模块，所述的取电模块包括取电环和取电环骨架，所述的取电环和取电环骨架均由坡莫合金制成，所述的取电环连接于低电量取电电路，所述的电能处理模块包括连接于所述低电量取电电路的能量聚集电路和变压稳压电路，电能收集电路通过所述变压稳压电路连接于无线测温装置的无线测温电路以为所述无线测温电路供电。

在上述的无线测温装置的电能收集电路中，所述的低电量取电电路包括输入输出分别连接于取电环和电能处理模块的整流倍压电路。

在上述的无线测温装置的电能收集电路中，所述整流倍压电路的输出端直接连接于所述能量聚集电路。

在上述的无线测温装置的电能收集电路中，所述的整流倍压电路包括分别连接在取电环两端的第一双二极管、第二双二极管、第三双二极管和第四双二极管，每个双二极管分别包括一个反向二极管和一个正向二极管，每个双二极管均连接有充电电容，且能量聚集电路的两端分别连接于第二双二极管的正向二极管输出端和第三双二极管的反向二极管输入端。

在上述的无线测温装置的电能收集电路中，每个双二极管的反向二极管和正向二极管的连接端处均通过一个充电电容连接于取电环一端；

第一双二极管的反向二极管和第四双二极管的正向二极管均连接于取电环另一端；

第二双二极管的反向二极管与第一双二极管的正向二极管一起通过一个充电电容连接于取电环另一端；第四双二极管的反向二极管与第三双二极管的正向二极管一起通过一个充电电容连接于取电环另一端；

第二双二极管的正向二极管通过一个充电电容连接于取电环另一端；第三双二极管的反向二极管通过一个充电电容连接于取电环另一端；

第二双二极管的正向二极管输出端和第三双二极管的反向二极管输入端分别连接于能量聚集电路的两端。

在上述的无线测温装置的电能收集电路中，所述的能量聚集电路包括能量聚集电容和用于检测能量聚集电容电压的电压检测电路，所述能量聚集电容连接于电能处理模块的输入端，所述电压检测电路的输出端连接于所述的电能处理模块的使能端。

在上述的无线测温装置的电能收集电路中，所述的能量聚集电路包括多个相互并连的能量聚集电容。

在上述的无线测温装置的电能收集电路中，所述的电压检测电路包括电压检测芯片，所述电能处理模块包括变压稳压芯片，电压检测芯片的输入端连接于能量聚集电容，输出端连接于变压稳压芯片的使能端，变压稳压芯片的电压输出端连接于无线测温电路和变压稳压芯片的使能端。

在上述的无线测温装置的电能收集电路中，所述电压检测电芯片与变压稳压芯片之间连接有第一保护二极管，变压稳压芯片的使能端与电压输出端之间连接有第二保护二极管；

在上述的无线测温装置的电能收集电路中，所述变压稳压芯片的电压输出端与地端之间连接有相互并联的第一电容和第二电容。

本实用新型的优点在于：将整流与倍压通过整流倍压电路同时进行，且整流倍压电路直接输出至能量聚集电路，具有电路结构简单，且能够实现低电量取电等优点。

附图说明

图1是本实用新型无线测温装置的电路结构框图；

图2是本实用新型无线测温装置的电能收集电路的取电模块电路图；

图3是本实用新型取电模块工作过程的电流流向示意图一；

图4是本实用新型取电模块工作过程的电流流向示意图二；

图5是本实用新型取电模块工作过程的电流流向示意图三；

图6是本实用新型取电模块工作过程的电流流向示意图四；

图7是本实用新型取电模块工作过程的电流流向示意图五；

图8是本实用新型无线测温装置的电能收集电路的电能处理模块的电路图。

附图标记：取电环1；低电量取电电路2；能量聚集电路3；变压稳压电路4；无线测温电路5。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1和图2所示，本实施例公开了一种无线测温装置的电能收集电路，包括取电模块和电能处理模块，取电模块包括取电环1和取电环骨架，取电环1连接在图2中的J1位置，取电环1连接于低电量取电电路2，电能处理模块包括连接于低电量取电电路2的能量聚集电路3和变压稳压电路4，本电能收集电路通过变压稳压电路4连接于无线测温装置的无线测温电路5以为无线测温电路5供电。

优选地，本实施例的取电环1和取电环骨架均由坡莫合金制成。取电环1和取电环骨架均由坡莫合金制成的方式使取电部分具有更好的导磁率，提高取电效率，为低电量取电提供支持。

本实施例通过采用由坡莫合金制成的取电环1和取电环骨架，同时采用低电量取电电路2及设置能量聚集电路3的方式能够有效提高取电效率，在低电量的情况下实现取电。

具体地，低电量取电电路2包括输入输出分别连接于取电环1和电能处理模块的整流倍压电路。且这里的整流倍压电路的输出端直接连接于能量聚集电路3，在既能够实现低电量取电，又能够对取电电压进行整流和倍压处理的基础上简化电路结构。

具体地，整流倍压电路包括分别连接在取电环1两端的第一双二极管D1、第二双二极管D2、第三双二极管D3和第四双二极管D4，每个双二极管分别包括一个反向二极管和一个正向二极管，每个双二极管均连接有充电电容，且能量聚集电路3的两端分别连接于第二双二极管D2中正向二极管的输出端和第三双二极管D3中反向二极管的输入端。

进一步地，每个双二极管的反向二极管和正向二极管的连接端处均通过一个充电电容C28、C30、C33、C35连接于取电环1一端；

第一双二极管D1的反向二极管和第四双二极管D4的正向二极管均连接于取电环1另一端；

第二双二极管D2的反向二极管与第一双二极管D1的正向二极管一起通过充电电容C29连接于取电环1另一端；第四双二极管D4的反向二极管与第三双二极管D3的正向二极管一起通过充电电容C34连接于取电环1另一端；

第二双二极管D2的正向二极管通过充电电容C31连接于取电环1另一端；第三双二极管D3的反向向二极管通过充电电容C32连接于取电环1另一端；

第二双二极管D2的正向二极管输出端和第三双二极管D3的反向二极管输入端分别连接于能量聚集电路3的两端，即图2中的PZ2与PZ1分别连接于图8中的PZ2与PZ1。

这里各双二极管优选采用型号为BAT54SW的肖特基势垒(双)二极管。充电电容28-C35的电容值分别为2.2uf。

整流倍压电路的工作过程如下：

如图3，当取电环1上正下负时，电流经过充电电容C35和第四双二极管D4中的正向二极管形成回路对充电电容C35充电，电压为单位电压U；

如图4，当取电环1上负下正时，电流经过第一双二极管D1中的反向二极管和充电电容C28形成回路对充电电容C28充电，电压为单倍电压U，并且电流通过充电电容C34第四双二极管D4中的反向二极管、充电电容C35形成回路，充电电容C35上的电压与取电环1电压叠加对充电电容C34充电，充电电容C34的电压为2U；

如图5，当取电环1再次上正下负时，电流经过充电电容C28、第一双二极管D1中正向二极管、充电电容C29形成回路对充电电容C29充电，电压为2U，并且电流通过充电电容C33、第三双二极管D3中的正向二极管、充电电容C34形成回路，充电电容C34上的电压2U与取电环1电压叠加对充电电容C33充电，充电电容C33的电压为3U；

如图6，当取电环1再次下正上负时，电流经过充电电容C29、第二双二极管D2中反向二极管、充电电容C30形成回路，对充电电容C30充电，电压为3U；并且电流通过充电电容C32、第三双二极管D3反向二极管、充电电容C33形成回路，充电电容C33上的电压3U与取电环1电压叠加对充电电容C32充电，充电电容C32电压为4U；

如图7所示，当取电环1第三次上正下负时，电流经过充电电容C30、第二双二极管D2中正向二极管、充电电容C31形成回路对充电电容C31充电，电压为4U；因此PZ1、PZ2两端电压为充电电容C31、充电电容C32，电压的叠加为8U(八倍压)。

具体地，如图8所示，能量聚集电路3包括能量聚集电容和用于检测能量聚集电容电压的电压检测电路，能量聚集电容连接于电能处理模块的输入端，电压检测电路的输出端连接于电能处理模块的使能端。这里的能量聚集电路3包括三个相互并连的能量聚集电容C36、C37、C38，三个能量聚集电容的电容值均为220uF。

具体地，电压检测电路包括电压检测芯片U2，电能处理模块包括变压稳压芯片U5，电压检测芯片U2的输入端连接于能量聚集电容，输出端连接于变压稳压芯片U5的使能端，变压稳压芯片U5的电压输出端同时连接于无线测温电路5和变压稳压芯片U5的使能端。

变压稳压芯片U5的型号选用TPS7A0533，电压检测芯片U2的型号选用S-80844CLNB。

优选地，电压检测芯片U2与变压稳压芯片U5之间连接有第一保护二极管D6，变压稳压芯片U5的使能端EN与电压输出端之间连接有第二保护二极管D7。

变压稳压芯片U5的电压输出端与地端之间连接有相互并联的第一电容C40和第二电容C41，能够使变压稳压芯片U5输出的电压更加稳定。

投入使用时，电缆通电后取电环1取电，整流倍压电路对取电电压整流倍压处理后输出给能量聚集电路3(C36、C37、C38)，由能量聚集电路3聚集电能，同时电压检测芯片U2检测能量聚集电路3的电压，当检测电压达到电压阈值(这里设为4.4V)后，电压检测芯片U2的输出端输出高电平给变压稳压芯片U5的使能端，变压稳压芯片U5得到高电平后对电压进行变压稳压处理并输出3.3V电压。当变压稳压芯片U5输出3.3V电压后，后端电路(无线测温电路5)得电开始工作消耗电能，使得前端电压检测芯片U2的电压低于电压阈值时，电压检测芯片U2输出端关断，此时由变压稳压芯片U5的输出提供端给变压稳压芯片U5的使能端高电平从而保证继续工作，电路中的第一保护二极管D6用于防止第二保护二极管D7处的电压对电压检测芯片U2造成影响，第二保护二极管D7用于防止电压检测芯片U2输出端处的高电平对后端电路造成影响。这样在取电电路开始工作后，先由能量聚集电路3收集能量，在电压达到电压阈值后再启动供电，启动后变压稳压芯片U5的使能端由输出端提供高电平，避免了低电量取电的情况下难以启动后端电路的问题，因此进一步为低电量取电提供了支持。

另外，无线测温装置一般都是间断性检测温度并发送温度数据，例如每2分钟发送一次，并且为降低功耗，在两次发送温度数据之间通常会进入低功耗休眠状态，本实施例的无线测温装置同样采用这种间断性检测并发送温度及不时进入低功耗休眠状态的方式。在无线测温装置进入低功耗休眠状态期间，本实施例能量聚集电路3能够继续聚集能量，因此这样的方式也能够进一步为低电量提供支持。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了取电模块、电能处理模块、取电环1、取电环骨架、低电量取电电路2、能量聚集电路3、变压稳压电路4、整流被压电路、双二极管、无线测温电路5等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种无线测温装置的电能收集电路，包括取电模块和电能处理模块，其特征在于，所述的取电模块包括取电环(1)和取电环骨架，所述的取电环(1)和取电环骨架均由坡莫合金制成，所述的取电环(1)连接于低电量取电电路(2)，所述的电能处理模块包括连接于所述低电量取电电路(2)的能量聚集电路(3)和变压稳压电路(4)，电能收集电路通过所述变压稳压电路(4)连接于无线测温装置的无线测温电路(5)以为所述无线测温电路(5)供电。

2.根据权利要求1所述的无线测温装置的电能收集电路，其特征在于，所述的低电量取电电路(2)包括输入输出分别连接于取电环(1)和电能处理模块的整流倍压电路。

3.根据权利要求2所述的无线测温装置的电能收集电路，其特征在于，所述整流倍压电路的输出端直接连接于所述能量聚集电路(3)。

4.根据权利要求3所述的无线测温装置的电能收集电路，其特征在于，所述的整流倍压电路包括分别连接在取电环(1)两端的第一双二极管、第二双二极管、第三双二极管和第四双二极管，每个双二极管分别包括一个反向二极管和一个正向二极管，每个双二极管均连接有充电电容，且能量聚集电路(3)的两端分别连接于第二双二极管的正向二极管输出端和第三双二极管的反向二极管输入端。

5.根据权利要求4所述的无线测温装置的电能收集电路，其特征在于，每个双二极管的反向二极管和正向二极管的连接端处均通过一个充电电容连接于取电环(1)一端；

第一双二极管的反向二极管和第四双二极管的正向二极管均连接于取电环(1)另一端；

第二双二极管的反向二极管与第一双二极管的正向二极管一起通过一个充电电容连接于取电环(1)另一端；第四双二极管的反向二极管与第三双二极管的正向二极管一起通过一个充电电容连接于取电环(1)另一端；

第二双二极管的正向二极管通过一个充电电容连接于取电环(1)另一端；第三双二极管的反向二极管通过一个充电电容连接于取电环(1)另一端；

第二双二极管的正向二极管输出端和第三双二极管的反向二极管输入端分别连接于能量聚集电路(3)的两端。

6.根据权利要求5所述的无线测温装置的电能收集电路，其特征在于，所述的能量聚集电路(3)包括能量聚集电容和用于检测能量聚集电容电压的电压检测电路，所述能量聚集电容连接于电能处理模块的输入端，所述电压检测电路的输出端连接于所述的电能处理模块的使能端。

7.根据权利要求6所述的无线测温装置的电能收集电路，其特征在于，所述的能量聚集电路(3)包括多个相互并连的能量聚集电容。

8.根据权利要求7所述的无线测温装置的电能收集电路，其特征在于，所述的电压检测电路包括电压检测芯片，所述电能处理模块包括变压稳压芯片，电压检测芯片的输入端连接于能量聚集电容，输出端连接于变压稳压芯片的使能端，变压稳压芯片的电压输出端连接于无线测温电路(5)和变压稳压芯片的使能端。

9.根据权利要求8所述的无线测温装置的电能收集电路，其特征在于，所述电压检测电芯片与变压稳压芯片之间连接有第一保护二极管，变压稳压芯片的使能端与电压输出端之间连接有第二保护二极管。

10.根据权利要求9所述的无线测温装置的电能收集电路，其特征在于，所述变压稳压芯片的电压输出端与地端之间连接有相互并联的第一电容和第二电容。

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