CN213455863U - 一种可5g和lora无线输出的红外成像探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种可5G和LORA无线输出的红外成像探头，包括控制器、红外探测器、AD转换模块，红外探测器的输出端经AD转换模块连接探测器，所述红外成像探头还包括5G通信模块及LORA无线通信模块，5G通信模块及LORA无线通信模块分别连接控制器。本实用新型的红外成像信号进行处理后可选择通过5G通信模块或LORA无线通信模块发送至远程控制中心，这样可提供5G和LORA两种无线输出方式，相比于传统的有线方式，无线方式的应用环境受限制程度小，安装使用更加方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及红外成像技术领域，尤其涉及一种可5G和LORA无线输出的红外成像探头。
背景技术
一般电力设备出现故障前，都会发热使温度变高，如不及时处理，很容易造成严重后果。变电站在电力系统运行中起着很大的作用，通过对运行设备温度变化的测试就能监控设备是否正常运行。红外成像测温技术可以对运行中的电力设备热故障进行红外在线检测，不影响设备运行状态，是电力系统大力推行的一种新技术。
红外成像探头用于对运行中的电力设备热故障进行红外在线检测，目前大都通过有线方式将红外成像数据传送到监控中心，有线方式的应用环境限制较大且安装使用不便。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种可5G和LORA无线输出的红外成像探头，以解决传统红外成像探头通过有线方式传送数据导致应用环境限制大且安装使用不便的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种可5G和LORA无线输出的红外成像探头，包括控制器、红外探测器、AD转换模块，红外探测器的输出端经AD转换模块连接探测器；
所述红外成像探头还包括5G通信模块及LORA无线通信模块，5G通信模块及LORA无线通信模块分别连接控制器。
可选的，5G通信模块包括RG500Q模组、5G天线及SIM卡接口，SIM卡接口连接RG500Q模组的SIM接口，5G天线连接RG500Q模组的天线接口，控制器与RG500Q模组通信连接。
可选的，LORA无线通信模块包括ZM470SX-M芯片及LORA天线，ZM470SX-M芯片的I/O接口、SPI接口分别连接控制器，ZM470SX-M芯片的ANT接口连接LORA天线。
可选的，红外探测器包括固定偏置电压电路，固定偏置电压电路包括基准电压产生电路及电阻分压电路，电源依次经基准电压产生电路、电阻分压电路为红外探测器提供固定偏置电压。
可选的，固定偏置电压电路还包括二阶RC有源滤波电路，电源依次经基准电压产生电路、电阻分压电路、二阶RC有源滤波电路为红外探测器提供固定偏置电压。
可选的，基准电压产生电路包括ADR4520ARZ芯片，电源连接ADR4520ARZ芯片的VIN引脚，ADR4520ARZ芯片的VOUT引脚连接电阻分压电路的输入端。
可选的，电阻分压电路包括电阻R5～R6，基准电压产生电路的输出端依次经电阻R6、电阻R5接地，电阻R6与电阻R5的公共端连接二阶RC有源滤波电路的输入端。
可选的，二阶RC有源滤波电路包括电阻R1～R4、电容C3、C5及运放U3A；
电阻分压电路的输出端依次经电阻R1、电阻R2连接运放U3A的同相端，电阻R1与电阻R2的公共端经电容C3接地，电阻R2与运放U3A同相端的公共端经电容C5接地，运放U3A的输出端依次经电阻R4、电阻R3接地，电阻R4与电阻R3的公共连接运放U3A的反相端，运放U3A的输出端输出红外探测器所需的固定偏置电压。
本实用新型的可5G和LORA无线输出的红外成像探头相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)红外成像信号进行处理后可选择通过5G通信模块或LORA无线通信模块发送至远程控制中心，这样可提供5G和LORA两种无线输出方式，相比于传统的有线方式，无线方式的应用环境受限制程度小，安装使用更加方便；
(2)既可以从源头上采用基准电压芯片产生高精度低噪声的基准电压，又可以从传播途径上通过二阶RC有源滤波电路进行低通滤波，过滤基准电压产生电路产生的高频噪声信号，降低固定偏置电压的噪声系数，提高固定偏置电压的精准度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的可5G和LORA无线输出的红外成像探头的结构框图；
图2为本实用新型的LORA无线通信模块的电路图；
图3为本实用新型的固定偏置电压电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实施例的可5G和LORA无线输出的红外成像探头包括控制器、红外探测器、AD转换模块，红外探测器的输出端经AD转换模块连接探测器。红外成像探头还包括5G通信模块及LORA无线通信模块，5G通信模块及LORA无线通信模块分别连接控制器。其中，控制器可采用STM32F103C8T6芯片，红外探测器可采用UL03162芯片，AD转换模块可采用AD9240芯片。
具体的，本实施例优选5G通信模块包括RG500Q模组、5G天线及SIM卡接口，SIM卡接口连接RG500Q模组的SIM接口，5G天线连接RG500Q模组的天线接口，控制器与RG500Q模组通信连接。RG500Q是一款专为IoT/M2M应用而设计的5G Sub-6GHz模块，采用3GPP Release 15技术，同时支持5G NSA和SA模式。RG500Q包含两个版本：RG500Q-EA和RG500Q-NA，内置多星座高精度定位GNSS(GPS/GLONASS/BeiDou(Compass)/Galileo/QZSS)接收机，在简化产品设计的同时，还大大提升了定位速度和精度。
如图2所示，优选LORA无线通信模块包括ZM470SX-M芯片及LORA天线，LORA无线通信模块的I/O接口包括ZM470SX-M芯片的5、6、7、8、10号引脚，LORA无线模块的SPI接口包括ZM470SX-M芯片的14、15、16、17号引脚，STM32F103C8T6芯片的39、40、41、42、43号引脚分别与ZM470SX-M芯片的5、6、7、8、10号引脚一一对应相连，STM32F103C8T6芯片的15、17、16、14号引脚分别与ZM470SX-M芯片的14、15、16、17号引脚一一对应相连，ZM470SX-M芯片的ANT接口连接LORA天线。其中，ZM470SX-M芯片与传统调制技术相比，在抑制同频干扰的性能方面具有明显优势，解决了传统方案无法同时兼顾距离、抗干扰和功耗的弊端，芯片集成了+20dBm的可调功率放大器，可获得超过-148dBm的接收灵敏度，传输距离远、可靠性高。
本实施例中，红外探测器采集的红外成像信号经AD转换模块转化为数字信号后输送到控制器中，控制器对数字红外成像信号进行处理后可选择通过5G通信模块或LORA无线通信模块发送至远程控制中心，这样可提供5G和LORA两种无线输出方式，相比于传统的有线方式，无线方式的应用环境受限制程度小，安装使用更加方便。
一般的，由于红外探测器对于驱动电源有驱动能力和稳定性不同的要求，所以分别需要模拟电源和数字电源驱动红外探测器，探测器的工作电压需要的偏置电压信号值分为两类，分别是固定偏置电压和可调偏置电压。偏置电压常常采用电阻分压的方式完成，但是由于电阻分压容易导致电压精准度低、噪声大，且温度漂移较大，为了降低偏置电压的噪声系数，提高偏置电压的精准度，本实施例对可调偏置电压不作讨论，优选红外探测器的固定偏置电压电路包括基准电压产生电路及电阻分压电路，电源依次经基准电压产生电路、电阻分压电路为红外探测器提供固定偏置电压。这样可以从源头上采用基准电压芯片产生高精度低噪声的基准电压，降低偏置电压的噪声系数，提高偏置电压的精准度。
如图3所示，本实施例的基准电压产生电路包括ADR4520ARZ芯片，电阻分压电路包括电阻R5～R6。电源连接ADR4520ARZ芯片的VIN引脚，ADR4520ARZ芯片的VOUT引脚依次经电阻R6、电阻R5接地，电阻R6与电阻R5的公共端输出红外探测器所需的固定偏置电压。
本实施例对基准电压产生电路、电阻分压电路组成的固定偏置电压电路进行测试后，基准电压芯片会产生高频噪声信号，高频信号对探测器影响较大，为了减少高频噪声信号的干扰，偏置电压电路需要一个低通滤波器使高频信号急剧衰减，从而本实施例优先固定偏置电压电路还包括二阶RC有源滤波电路，电源依次经基准电压产生电路、电阻分压电路、二阶RC有源滤波电路为红外探测器提供固定偏置电压。
具体的，如图3所示，本实施例的二阶RC有源滤波电路包括电阻R1～R4、电容C3、C5及运放U3A，电阻R6与电阻R5的公共端依次经电阻R1、电阻R2连接运放U3A的同相端，电阻R1与电阻R2的公共端经电容C3接地，电阻R2与运放U3A同相端的公共端经电容C5接地，运放U3A的输出端依次经电阻R4、电阻R3接地，电阻R4与电阻R3的公共连接运放U3A的反相端，运放U3A的输出端输出红外探测器所需的固定偏置电压。这样可从传播途径上通过二阶RC有源滤波电路进行低通滤波，过滤基准电压产生电路产生的高频噪声信号，进一步降低固定偏置电压的噪声系数，提高固定偏置电压的精准度。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可5G和LORA无线输出的红外成像探头，包括控制器、红外探测器、AD转换模块，红外探测器的输出端经AD转换模块连接探测器，其特征在于：
所述红外成像探头还包括5G通信模块及LORA无线通信模块，5G通信模块及LORA无线通信模块分别连接控制器。
2.如权利要求1所述的可5G和LORA无线输出的红外成像探头，其特征在于，5G通信模块包括RG500Q模组、5G天线及SIM卡接口，SIM卡接口连接RG500Q模组的SIM接口，5G天线连接RG500Q模组的天线接口，控制器与RG500Q模组通信连接。
3.如权利要求1所述的可5G和LORA无线输出的红外成像探头，其特征在于，LORA无线通信模块包括ZM470SX-M芯片及LORA天线，ZM470SX-M芯片的I/O接口、SPI接口分别连接控制器，ZM470SX-M芯片的ANT接口连接LORA天线。
4.如权利要求1所述的可5G和LORA无线输出的红外成像探头，其特征在于，红外探测器包括固定偏置电压电路，固定偏置电压电路包括基准电压产生电路及电阻分压电路，电源依次经基准电压产生电路、电阻分压电路为红外探测器提供固定偏置电压。
5.如权利要求4所述的可5G和LORA无线输出的红外成像探头，其特征在于，固定偏置电压电路还包括二阶RC有源滤波电路，电源依次经基准电压产生电路、电阻分压电路、二阶RC有源滤波电路为红外探测器提供固定偏置电压。
6.如权利要求5所述的可5G和LORA无线输出的红外成像探头，其特征在于，基准电压产生电路包括ADR4520ARZ芯片，电源连接ADR4520ARZ芯片的VIN引脚，ADR4520ARZ芯片的VOUT引脚连接电阻分压电路的输入端。
7.如权利要求5所述的可5G和LORA无线输出的红外成像探头，其特征在于，电阻分压电路包括电阻R5～R6，基准电压产生电路的输出端依次经电阻R6、电阻R5接地，电阻R6与电阻R5的公共端连接二阶RC有源滤波电路的输入端。
8.如权利要求5所述的可5G和LORA无线输出的红外成像探头，其特征在于，二阶RC有源滤波电路包括电阻R1～R4、电容C3、C5及运放U3A；
电阻分压电路的输出端依次经电阻R1、电阻R2连接运放U3A的同相端，电阻R1与电阻R2的公共端经电容C3接地，电阻R2与运放U3A同相端的公共端经电容C5接地，运放U3A的输出端依次经电阻R4、电阻R3接地，电阻R4与电阻R3的公共连接运放U3A的反相端，运放U3A的输出端输出红外探测器所需的固定偏置电压。
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