CN215897284U - 一种户外设备渗水保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种户外设备渗水保护装置，包括柜体和设置与柜体内的负载与渗水保护电路，负载的输入端接入市电，柜体内部靠近地面的一端设置有凹槽，凹槽沿着柜体的延伸方向设置；所述渗水保护电路包括MCU、渗水检测单元、温湿度检测单元、负载保护单元、通信单元和电源单元；渗水检测单元设置在凹槽内，渗水检测单元的输出端与MCU电性连接；温湿度检测单元设置在柜体内，温湿度检测单元的输出端与MCU电性连接；MCU还与负载保护单元的输入端和通信单元的输入端电性连接，负载保护单元的输出端与负载的输入端电性连接；电源单元向MCU、渗水检测单元、温湿度检测单元、负载保护单元及通信单元提供工作电压。

Description

一种户外设备渗水保护装置

技术领域

本实用新型涉及户外机柜的检测设备技术领域，尤其涉及一种户外设备渗水保护装置。

背景技术

随着城市的快速发展，城市环境污染问题越来越受到关注，对城市环境的监控包括水污染监控、噪声污染监控、粉尘污染监控以及机动车尾气排放等方面。以机动车尾气监控为例，通过在城市中设置户外监控设备不间断的进行PM2.5、PM10、氮氧化物等组分的含量的监测。由于监测设备设置在户外，受恶劣环境的影响，受环境侵蚀，可能导致户外监测设备的密封环境失效，导致雨水渗入户外设备内部，影响设备的正常使用，甚至带来安全隐患。因此，针对户外监测设备的机柜内渗水、积水情况进行检测，及时关闭重要设备防止短路或者触电事故，是很有必要的。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种性能可靠、可进行断电确认的户外设备渗水保护装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种户外设备渗水保护装置，包括柜体(100)和设置与柜体(100)内的负载(200)与渗水保护电路，负载(200)的输入端接入市电，柜体(100)内部靠近地面的一端设置有凹槽，凹槽沿着柜体(100)的延伸方向设置；所述渗水保护电路包括MCU、渗水检测单元(1)、温湿度检测单元(2)、负载保护单元(3)、通信单元(4)和电源单元(5)；

渗水检测单元(1)设置在凹槽内，渗水检测单元(1)的输出端与MCU的输入端电性连接；

温湿度检测单元(2)设置在柜体(100)内，温湿度检测单元(2)的输出端与MCU的输入端电性连接；

MCU还分别与负载保护单元(3)的输入端和通信单元(4)的输入端电性连接，负载保护单元(3)的输出端与负载(200)的输入端电性连接；

电源单元(5)，向MCU、渗水检测单元(1)、温湿度检测单元(2)、负载保护单元(3)及通信单元(4)提供工作电压；

其中，渗水检测单元(1)检测到柜体(100)内部凹槽内有积水后，渗水检测单元(1)向MCU的输入端发出低电平信号，MCU接收到该低电平信号后进一步驱动负载保护单元(3)的断开负载(200)与其工作电源的连接，MCU还检测负载(200)的进线电压。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述渗水检测单元(1)包括光电传感器U1和第一光耦U2；MCU具有若干输入端；光电传感器U1的引脚1和引脚2均与+5V电源电性连接，光电传感器U1的引脚4接地，光电传感器U1的引脚3与第一光耦U2的引脚1电性连接，第一光耦U2的引脚2和引脚3接地，第一光耦U2的引脚4与MCU的第一输入端电性连接。

进一步优选的，所述温湿度检测单元(2)包括温湿度传感器U3，温湿度传感器U3的引脚1接入+3.3V电压，并与电阻R7的一端电性连接；温湿度传感器U3的引脚2分别与电阻R7的另一端和MCU的第二输入端电性连接。

进一步优选的，所述负载保护单元(3)包括第二光耦U4、三极管Q2和继电器JD1，继电器JD1具有第一控制端和第二控制端；第二光耦U4的引脚1和引脚3分别接入+5V电压，第二光耦U4的引脚2与MCU的第三输入端电性连接，第二光耦U4的引脚3串联电阻R2后与三极管Q2的基极电性连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极分别与二极管D3的正极和继电器JD1的第一控制端电性连接，二极管D3的负极和继电器JD1的第二控制端均接入+5V电压；继电器JD1选择性的断开负载(200)与其工作电源的连接。

更进一步优选的，所述负载保护单元(3)还包括反馈回路，反馈回路包括霍尔电压传感器H1、三极管Q3和反相器U5，霍尔电压传感器H1设置在负载(200)的输入端，霍尔电压传感器H1的引脚1外接+3.3V电压，霍尔电压传感器H1的引脚2接地，霍尔电压传感器H1的引脚3与三极管Q3的基极电性连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与反相器U5的第一输入端电性连接，反相器U5的第一输出端与MCU的第四输入端电性连接。

再进一步优选的，所述通信单元(4)包括LoRa模块U6，LoRa模块U6的引脚1接地，引脚2外接+3.3V电压，引脚15连接天线ANT；引脚11和引脚12分别与MCU的第五输入端和第六输入端电性连接。

更进一步的优选的，所述LoRa模块U6为锐米通信公司的LoRaWAN模组。

更进一步的优选的，所述电源单元(5)包括第一稳压芯片U7、第二稳压芯片U8和第三稳压芯片U9和蓄电池BATT；蓄电池BATT提供+24V输出电压并与第一稳压芯片U7的引脚1电性连接，第一稳压芯片U7的引脚2分别与二极管D2的负极和电感L1的一端电性连接，二极管D2的正极接地，电感L1的一端的另一端输出+12V电压并与第一稳压芯片U7的引脚4电性连接，第一稳压芯片U7的引脚3和引脚5均接地；第二稳压芯片U8的引脚1接入+12V电压，第二稳压芯片U8的引脚2接地，第二稳压芯片U8的引脚3输出+5V电压；第三稳压芯片U9的引脚3接入+5V电压，第三稳压芯片U9的引脚2与引脚4并联后输出+3.3V电压，第三稳压芯片U9的引脚1接地；其中第一稳压芯片U7的引脚1和引脚2、第二稳压芯片的引脚1和引脚3以及第三稳压芯片U9的引脚3和引脚4上均并联有去耦电容。

本实用新型提供的一种户外设备渗水保护装置，相对于现有技术，具有以下有益效果：

(1)本实用新型通过检测柜体内最低处的积水情况判断柜体是否有渗水，判定有渗水后立即切断负载的供电，使负载处于断电状态，防止发生意外，并进一步通过负载保护单元断电后的负载输入状态，确认负载切断的执行状态，提高装置的可靠性；

(2)渗水检测单元设置在柜体的凹槽内，当水位超过光电传感器的检测部后，输出低电平，否则输出高电平，通过电平高低表示柜体内是否有渗水的状态；

(3)温湿度传感器检测相对封闭的柜体内的温湿度，可以辅助判断渗水检测单元是否处于正常的工作状态；

(4)负载保护单元根据渗水检测单元输出的异常状态，迅速将负载的供电切断，防止负载浸水短路或者引发事故；

(5)通信单元可以将柜体内负载的运行状态发送给其他远程的监控设备，便于维护人员异地获知柜体的密封状态；

(6)电压单元为各组件提供稳定的工作电压，可保障渗水保护电路的长期运行。

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为本实用新型一种户外设备渗水保护装置的结构框图；

图2为本实用新型一种户外设备渗水保护装置的渗水检测单元的接线图；

图3为本实用新型一种户外设备渗水保护装置的温湿度检测单元的接线图；

图4为本实用新型一种户外设备渗水保护装置的负载保护单元的接线图；

图5为本实用新型一种户外设备渗水保护装置的通信单元的接线图；

图6为本实用新型一种户外设备渗水保护装置的电源单元的接线图；

图7为本实用新型一种户外设备渗水保护装置的柜体的部分剖面前视图。

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结合图7所示，本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种户外设备渗水保护装置，包括柜体100和设置与柜体100内的负载200与渗水保护电路，负载200的输入端接入市电，柜体100内部靠近地面的一端设置有凹槽，凹槽沿着柜体100的延伸方向设置；该渗水保护电路具体包括MCU、渗水检测单元1、温湿度检测单元2、负载保护单元3、通信单元4和电源单元5；

渗水检测单元1设置在凹槽内，渗水检测单元1的输出端与MCU的输入端电性连接；

温湿度检测单元2的输出端与MCU的输入端电性连接；

MCU还分别与负载保护单元3的输入端和通信单元4的输入端电性连接，负载保护单元3的输出端与负载200的输入端电性连接；

电源单元5向MCU、渗水检测单元1、温湿度检测单元2、负载保护单元3及通信单元4提供工作电压；

本实用新型工作时，如柜体100内无积水，渗水检测单元1会向MCU输出高电平；当渗水检测单元1检测到柜体100内部凹槽内有积水后，渗水检测单元1向MCU的输入端发出低电平信号，MCU接收到该低电平信号后进一步驱动负载保护单元3的断开负载200与其工作电源的连接，MCU还检测负载200的进线电压，确认负载200已可靠断电。

结合图1和图2所示，渗水检测单元1包括光电传感器U1和第一光耦U2；MCU具有若干输入端；光电传感器U1的引脚1和引脚2均与+5V电源电性连接，光电传感器U1的引脚4接地，光电传感器U1的引脚3与第一光耦U2的引脚1电性连接，第一光耦U2的引脚2和引脚3接地，第一光耦U2的引脚4与MCU的第一输入端电性连接。第一光耦U2能够起到很好的隔离效果，防止干扰。光电传感器U1可以采用FS-IR02。

如图3结合图7所示，温湿度检测单元2包括温湿度传感器U3，温湿度传感器U3的引脚1接入+3.3V电压，并与电阻R7的一端电性连接；温湿度传感器U3的引脚2分别与电阻R7的另一端和MCU的第二输入端电性连接。温湿度传感器U3可以采用DHT22，直接输出数字信号至MCU。

如图4所示，负载保护单元3包括第二光耦U4、三极管Q2和继电器JD1，继电器JD1具有第一控制端和第二控制端；第二光耦U4的引脚1和引脚3分别接入+5V电压，第二光耦U4的引脚2与MCU的第三输入端电性连接，第二光耦U4的引脚3串联电阻R2后与三极管Q2的基极电性连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极分别与二极管D3的正极和继电器JD1的第一控制端电性连接，二极管D3的负极和继电器JD1的第二控制端均接入+5V电压；继电器JD1选择性的断开负载200与其工作电源的连接。当MCU的第三输入端为低电平时，第二光耦U4导通，继电器JD1的触点吸合，负载断电，实现渗水保护。

为了进一步验证断电后的负载200的输入端子的电压状态，负载保护单元3还包括反馈回路，反馈回路包括霍尔电压传感器H1、三极管Q3和反相器U5，霍尔电压传感器H1设置在负载200的输入端，霍尔电压传感器H1的引脚1外接+3.3V电压，霍尔电压传感器H1的引脚2接地，霍尔电压传感器H1的引脚3与三极管Q3的基极电性连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与反相器U5的第一输入端电性连接，反相器U5的第一输出端与MCU的第四输入端电性连接。霍尔电压传感器H1如果接收到电压信号，经三极管Q3放大和反相器U5后向MCU输入低电平信号，即可反映负载当前的工作状态。负载断电后，反相器U5的输出会发生跳变，以指示负载是否断电。

通信单元4包括LoRa模块U6，LoRa模块U6的引脚1接地，引脚2外接+3.3V电压，引脚15连接天线ANT；引脚11和引脚12分别与MCU的第五输入端和第六输入端电性连接。本实用新型的LoRa模块U6为锐米通信公司的LoRaWAN模组，兼容TTL电平，可以直接与MCU连接。

如图6所示，电源单元5包括第一稳压芯片U7、第二稳压芯片U8和第三稳压芯片U9和蓄电池BATT；蓄电池BATT提供+24V输出电压并与第一稳压芯片U7的引脚1电性连接，第一稳压芯片U7的引脚2分别与二极管D2的负极和电感L1的一端电性连接，二极管D2的正极接地，电感L1的一端的另一端输出+12V电压并与第一稳压芯片U7的引脚4电性连接，第一稳压芯片U7的引脚3和引脚5均接地；第二稳压芯片U8的引脚1接入+12V电压，第二稳压芯片U8的引脚2接地，第二稳压芯片U8的引脚3输出+5V电压；第三稳压芯片U9的引脚3接入+5V电压，第三稳压芯片U9的引脚2与引脚4并联后输出+3.3V电压，第三稳压芯片U9的引脚1接地；如图6所示，在第一稳压芯片U7的引脚1和引脚2、第二稳压芯片的引脚1和引脚3以及第三稳压芯片U9的引脚3和引脚4上均并联有去耦电容，去耦电容能够起到滤波效果。

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)

1.一种户外设备渗水保护装置，其特征在于：包括柜体(100)和设置与柜体(100)内的负载(200)与渗水保护电路，负载(200)的输入端接入市电，柜体(100)内部靠近地面的一端设置有凹槽，凹槽沿着柜体(100)的延伸方向设置；所述渗水保护电路包括MCU、渗水检测单元(1)、温湿度检测单元(2)、负载保护单元(3)、通信单元(4)和电源单元(5)；

渗水检测单元(1)设置在凹槽内，渗水检测单元(1)的输出端与MCU的输入端电性连接；

温湿度检测单元(2)设置在柜体(100)内，温湿度检测单元(2)的输出端与MCU的输入端电性连接；

MCU还分别与负载保护单元(3)的输入端和通信单元(4)的输入端电性连接，负载保护单元(3)的输出端与负载(200)的输入端电性连接；

电源单元(5)，向MCU、渗水检测单元(1)、温湿度检测单元(2)、负载保护单元(3)及通信单元(4)提供工作电压；

其中，渗水检测单元(1)检测到柜体(100)内部凹槽内有积水后，渗水检测单元(1)向MCU的输入端发出低电平信号，MCU接收到该低电平信号后进一步驱动负载保护单元(3)的断开负载(200)与其工作电源的连接，MCU还检测负载(200)的进线电压。

2.根据权利要求1所述的一种户外设备渗水保护装置，其特征在于：所述渗水检测单元(1)包括光电传感器U1和第一光耦U2；MCU具有若干输入端；光电传感器U1的引脚1和引脚2均与+5V电源电性连接，光电传感器U1的引脚4接地，光电传感器U1的引脚3与第一光耦U2的引脚1电性连接，第一光耦U2的引脚2和引脚3接地，第一光耦U2的引脚4与MCU的第一输入端电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种户外设备渗水保护装置，其特征在于：所述温湿度检测单元(2)包括温湿度传感器U3，温湿度传感器U3的引脚1接入+3.3V电压，并与电阻R7的一端电性连接；温湿度传感器U3的引脚2分别与电阻R7的另一端和MCU的第二输入端电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种户外设备渗水保护装置，其特征在于：所述负载保护单元(3)包括第二光耦U4、三极管Q2和继电器JD1，继电器JD1具有第一控制端和第二控制端；第二光耦U4的引脚1和引脚3分别接入+5V电压，第二光耦U4的引脚2与MCU的第三输入端电性连接，第二光耦U4的引脚3串联电阻R2后与三极管Q2的基极电性连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极分别与二极管D3的正极和继电器JD1的第一控制端电性连接，二极管D3的负极和继电器JD1的第二控制端均接入+5V电压；继电器JD1选择性的断开负载(200)与其工作电源的连接。

5.根据权利要求4所述的一种户外设备渗水保护装置，其特征在于：所述负载保护单元(3)还包括反馈回路，反馈回路包括霍尔电压传感器H1、三极管Q3和反相器U5，霍尔电压传感器H1设置在负载(200)的输入端，霍尔电压传感器H1的引脚1外接+3.3V电压，霍尔电压传感器H1的引脚2接地，霍尔电压传感器H1的引脚3与三极管Q3的基极电性连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与反相器U5的第一输入端电性连接，反相器U5的第一输出端与MCU的第四输入端电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种户外设备渗水保护装置，其特征在于：所述通信单元(4)包括LoRa模块U6，LoRa模块U6的引脚1接地，引脚2外接+3.3V电压，引脚15连接天线ANT；引脚11和引脚12分别与MCU的第五输入端和第六输入端电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种户外设备渗水保护装置，其特征在于：所述LoRa模块U6为锐米通信公司的LoRaWAN模组。

8.根据权利要求6所述的一种户外设备渗水保护装置，其特征在于：所述电源单元(5)包括第一稳压芯片U7、第二稳压芯片U8和第三稳压芯片U9和蓄电池BATT；蓄电池BATT提供+24V输出电压并与第一稳压芯片U7的引脚1电性连接，第一稳压芯片U7的引脚2分别与二极管D2的负极和电感L1的一端电性连接，二极管D2的正极接地，电感L1的一端的另一端输出+12V电压并与第一稳压芯片U7的引脚4电性连接，第一稳压芯片U7的引脚3和引脚5均接地；第二稳压芯片U8的引脚1接入+12V电压，第二稳压芯片U8的引脚2接地，第二稳压芯片U8的引脚3输出+5V电压；第三稳压芯片U9的引脚3接入+5V电压，第三稳压芯片U9的引脚2与引脚4并联后输出+3.3V电压，第三稳压芯片U9的引脚1接地；其中第一稳压芯片U7的引脚1和引脚2、第二稳压芯片的引脚1和引脚3以及第三稳压芯片U9的引脚3和引脚4上均并联有去耦电容。

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