CN219830119U - 一种仿真型变压器油面温度显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种仿真型变压器油面温度显示装置，包括主控板、通信单元、油温指示单元、指针驱动单元以及温度报警单元，所述油温指示单元包括温度刻度盘、温度指针以及指针位置检测单元，所述温度刻度盘设置在所述指针驱动单元上方，所述温度指针设置在所述温度刻度盘上方，并通过连接构件安装在所述指针驱动单元上，在所述指针驱动单元的带动下指向目标温度；所述连接构件上还设置有联动指针，所述联动指针与所述温度指针同步转动；所述指针位置检测单元包括槽型光耦，所述联动指针的活动端位于所述槽型光耦的内侧并可在所述槽型光耦内侧转动，所述槽型光耦与所述主控板连接，用于感知所述联动指针的位置信号，并发送至所述主控板。

Description

一种仿真型变压器油面温度显示装置

技术领域

本实用新型涉及电力设备技术领域，具体的说，涉及了一种仿真型变压器油面温度显示装置。

背景技术

在配电变压器的使用中，油温监控非常重要。适时准确地监控油浸式变压器的变压器油的油温，对于提高变压器的工作性能很有效果。同时还可以通过相应的扩展设备，在高温报警情况下对油温实施相应的控制措施，以保证变压器安全工作。

高压配电技术在不断的发展与改进过程中，作为检测性仪器仪表变压器油面温度显示装置就是其中一款经济性、可靠性较好的一种仪器，它可以直观的指示当前变压器内部油的温度，变压器运行温度对于判断变压器运行状态和绝缘老化程度具有重要作用,是变压器运维中需要密切关注的一项指标，因此其实现的功能、工作方式和原理、参数整定要求和标准、出现故障现象及危害等均需要运维人员需要熟练。

但在实际应用中，传统的油面温度控制器在使用时需要将检测单元放置到待检测油箱内，而待检测油箱内油温一般在85℃以下，高温的环境使得培训过程中学员的人身安全无法得到保证。

CN202122749545.0中提出了一种仿真油面温度控制器及油面温度控制器仿真系统，通过控制板、无线通信单元和动力传动结构取代真实油面温度控制器中的温度传感器、毛细管和驱动单元，控制板根据上位机发送的温度数据和故障指令直接控制油温指示单元以及温度报警单元动作，能够进行原理展示、部件组成、参数整定的教学。

然而，在使用时，驱动单元多采用步进马达，由于步进马达没有保持力矩，油温指示单元的指针受到使用过程中震动的影响，很容易就离开零位，因此需要在使用前进行指针的零位校准。另外，指针在控制过程中容易累积误差，从而在后续驱动单元驱动油温指示单元动作时，影响到最终的指针位置，造成误判。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种仿真型变压器油面温度显示装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种仿真型变压器油面温度显示装置，包括主控板、通信单元、油温指示单元、指针驱动单元以及温度报警单元，所述油温指示单元包括温度刻度盘、温度指针以及指针位置检测单元，所述温度刻度盘设置在所述指针驱动单元上方，所述温度指针设置在所述温度刻度盘上方，并通过连接构件安装在所述指针驱动单元上，在所述指针驱动单元的带动下指向目标温度；所述连接构件上还设置有联动指针，所述联动指针与所述温度指针同步转动；

所述指针位置检测单元包括槽型光耦，所述联动指针的活动端位于所述槽型光耦的内侧并可在所述槽型光耦内侧转动，所述槽型光耦与所述主控板连接，用于感知所述联动指针的位置信号，并发送至所述主控板。

进一步的，所述温度报警单元包括至少一个温度整定拨盘以及至少一个温度报警输出继电器，每个所述温度整定拨盘对应一个所述温度报警输出继电器；

每个温度整定拨盘上还设置有温度报警值检测单元，所述温度报警值检测单元包括齿轮I、齿轮II、电位器以及电位器信号采集电路，所述齿轮II与所述齿轮I啮合，所述齿轮I安装在所述温度整定拨盘上，所述齿轮II安装在所述电位器上，与所述电位器同轴连接；所述电位器通过所述电位器信号采集电路连接所述主控板，用于向所述主控板输出温度报警信号；

所述温度报警输出继电器与所述主控板连接，用于根据所述主控板下发的报警指令生成报警动作信号。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型通过设置指针位置检测单元来检测温度指针的位置，以进行指针校准，以及根据温度指针的当前位置调整指针驱动单元，消除累计误差，从而使设定示值更精准；

本实用新型通过设定温度报警值检测单元来实时检测通过温度整定拨盘设定的温度报警值，以便精确根据所述温度报警值进行报警动作；

本实用新型还通过有线或无线通讯的方式远程控制模拟变压器油面温度显示装置的各项功能，在低压安全的环境中让学员学会各种现象的理解，对各项故障指标的排查，便于故障的模拟。

附图说明

图1是本实用新型的设计原理框图。

图2是本实用新型的正视结构示意图。

图3是本实用新型的俯视结构示意图。

图4是本实用新型的指针位置检测电路的电路示意图。

图5是本实用新型温度报警输出继电器的电路示意图。

图6是本实用新型的指针驱动电路的示意图。

图7是本实用新型的RS485通信电路的电路示意图。

图8是本实用新型的无线通信电路的电路示意图。

图中，1.主控板；2.步进电机；3.温度指针；4. 最高温度记录指针；5. 温度刻度盘；6. 温度整定拨盘；7.齿轮I；8.齿轮II；9. 温度报警值检测单元；10. 指针位置检测单元；11.连接构件；12. 温度报警输出继电器。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图1-4所示，本实施例1提供一种仿真型变压器油面温度显示装置，包括主控板、通信单元、油温指示单元、指针驱动单元以及温度报警单元。

其中，所述主控板分别与所述通信单元、所述指针驱动单元以及所述温度报警单元连接。

在具体实施时，所述油温指示单元包括温度刻度盘、温度指针以及指针位置检测单元，所述温度刻度盘设置在所述指针驱动单元上方，所述温度指针设置在所述温度刻度盘上方，并通过连接构件安装在所述指针驱动单元上，在所述指针驱动单元的带动下指向目标温度；所述连接构件上还设置有联动指针，所述联动指针与所述温度指针同步转动；

所述指针位置检测单元包括槽型光耦，所述联动指针的活动端位于所述槽型光耦的内侧并可在所述槽型光耦内侧转动，所述槽型光耦与所述主控板连接，用于感知所述联动指针的位置信号，并发送至所述主控板。

其中，槽型光耦即槽型光电开关或者对射式光电开关，是以光为媒体，由发光体与受光体间的光路遮挡或由反射光的光亮变化为信号，检测物体的位置、有无等的装置，具体的，槽型光耦包括一个红外线发射管与一个红外线接收管。可以理解，由于检测物体需通过槽型光耦的槽，才能对红外光实现阻断，所以光电传感器的槽宽要宽于检测物体，并要有一定的余量，便于安装。

如图5所示，所述槽型光耦的阳极连接3V3电源，所述槽型光耦的阴极通过电阻R11连接J2端子的第四引脚，所述槽型光耦的集电极连接J2端子的第二引脚，所述槽型光耦的发射极连接J2端子的第三引脚，J2端子的第一引脚连接3V3电源，J2的第一引脚与第二引脚之间并联有电阻R10，J2端子的第三引脚接地。

当所述指针驱动单元驱动所述温度指针转动时，所述联动指针会随所述温度指针同步转动，所述槽型光耦发送和接收光信号，通过电路将光信号转换成电信号。当所述槽型光耦中间无遮挡时，产生低电平电信号，当所述槽型光耦中间有遮挡时产生高电平电信号；所述主控板根据所述槽型光耦输出的电信号的高低即可实现指针位置的检测。

本实施例的工作原理如下：

当所述主控板通过所述通信单元接收上位机下发的预设显示温度数据时，基于所述预设显示温度数据以及所述指针位置检测数据驱动所述指针驱动单元运动，以带动所述油温指示单元显示所述预设显示温度数据，并基于所述预设显示温度数据和预设报警阈值控制所述温度报警单元的报警动作；

当所述主控板通过所述通信单元接收上位机下发的报警故障模拟指令和预设显示温度数据时，基于所述预设显示温度数据以及所述指针位置检测数据驱动所述指针驱动单元运动，以带动所述油温指示单元显示所述预设显示温度数据，并基于所述报警故障模拟指令控制所述温度报警单元的报警动作。

具体的，油面温度控制器的实际现场典型故障包括传感器实际检测到的温度数据大于报警阈值，但所述温度报警单元并未报警；或者传感器实际检测到的温度数据小于报警阈值，而所述温度报警单元报警。

故而本实施例中所述的报警故障模拟指令包括强制报警和强制不报警。当所述控制板通过所述无线通信单元接收上位机下发的报警故障模拟指令为强制报警时，则控制所述温度报警单元执行报警动作，而不用管所述预设显示温度数据是否大于或等于预设报警阈值；同理，当所述控制板通过所述无线通信单元接收上位机下发的报警故障模拟指令为强制不报警时，则控制所述温度报警单元不进行报警动作，而不用管所述预设显示温度数据是否大于或等于预设报警阈值。

本实用新型所述的仿真型变压器油面温度显示装置通过主控板、通信单元、油温指示单元取代真实油面温度控制器中的温度传感器、毛细管和驱动单元，主控板根据上位机发送的温度数据和故障指令直接控制油温指示单元以及温度报警单元动作，能够进行原理展示、部件组成、参数整定的教学；使用该仿真教学装置可以达到提升变电站运维人员等相关人员的技能水平的目的。

所述指针位置检测单元的设置，使得所述主控板在驱动所述指针驱动单元工作前，可以及时获得温度指针的位置，以进行指针校准，或者直接根据温度指针的当前位置调整指针驱动单元，消除累计误差，从而使设定示值更精准，可以进一步提高学员的技能。

可以理解，所述仿真型变压器油面温度显示装置必然包括电源单元，具体的，所述电源单元包括电源接口、交流变直流电路、24V转5V电路、5V转3V3电路以及隔离电路，所述交流变直流电路与所述电源接口连接，用于将交流电转成24V直流电，所述24V转5V电路与所述交流变直流电路连接，用于将24V直流电转成5V直流电；所述5V转3V3电路与所述24V转5V电路连接，用于将5V直流电转成3V3直流电；所述隔离电路与所述24V转5V电路连接，用于进行电压隔离。

进一步的，在具体实施时，所述油温指示单元还包括最高温度记录指针，所述最高温度纪录指针设置在所述温度刻度盘上方，并通过传动连杆安装在所述指针驱动单元上，在所述指针驱动单元的带动下指向最高温度。

优选的，为了让学员有真实体验，如图1所示，所述仿真型变压器油面温度显示装置设计成符合国际技术规范的外观，具体的，其结构和组成参考真实油面温度控制器；因此，所述仿真型变压器油面温度显示装置还包括上壳和下壳组成的外壳，所述主控板、所述通信单元、所述指针位置检测单元以及所述温度报警单元均设置在所述外壳内，所述最高温度记录指针、所述温度指针以及所述温度刻度盘自上至下设置在所述上壳外部，所述下壳外部还通过导线连接有温度传感探头。使用时，所述温度传感探头并不工作，仅仅是为了使其与真实设备外形一致，增加学员的真实体验感觉。

实施例2

本实施例给出了所述的仿真型变压器油面温度显示装置中，所述温度报警单元的一个具体实施例。

在该实施例中，如图1-4所示，所述温度报警单元包括至少一个温度整定拨盘以及至少一个温度报警输出继电器，每个所述温度整定拨盘对应一个所述温度报警输出继电器；

每个温度整定拨盘上还设置有温度报警值检测单元，所述温度报警值检测单元包括齿轮I、齿轮II、电位器以及电位器信号采集电路，所述齿轮II与所述齿轮I啮合，所述齿轮I安装在所述温度整定拨盘上，所述齿轮II安装在所述电位器上，与所述电位器同轴连接；所述电位器通过所述电位器信号采集电路连接所述主控板，用于向所述主控板输出温度报警信号；

所述温度报警输出继电器与所述主控板连接，用于根据所述主控板下发的报警指令生成报警动作信号。

可以理解，所述温度整定拨盘与所述电位器之间采用齿轮啮合的方式来传动，因此当拨动温度整定拨盘时，所述温度整定拨盘的转动通过齿轮啮合传动传到所述电位器上的齿轮II，从而带动所述电位器同步转动，进而改变所述温度报警值检测单元与所述主控板连接的ADC接口电压，所述主控板根据ADC接口电压即可获取具体的温度报警设置值。

可以看出，上述温度报警值检测单元结构简单，装配容易，使用方便，可以大大减少开支和安装的麻烦。

进一步的，在使用时，不同的温度报警输出继电器对应的报警阈值可以相同，也可以不同，在使用时，由用户通过该温度报警输出继电器关联的温度整定拨盘设定。不同的温度报警输出继电器也可以对外控制不同的报警设备，例如当温度报警输出继电器与变压器冷却系统电机连接时，则用于输出控制变压器冷却系统电机启停的报警动作信号；当温度报警输出继电器与变压器冷却系统电机连接时，则用于输出控制变压器冷却系统电机进行超温报警的报警动作信号；当温度报警输出继电器与变压器冷却系统报警跳闸装置连接时，则输出控制变压器冷却系统进行超温跳闸的报警动作信号。

可以看出，本实施例中温度报警采用的是与温度显示不同的工作方式，其中，温度显示由所述主控板驱动所述指针驱动单元动作实现，温度报警由所述主控板直接控制所述温度报警输出继电器实现，通过改变传统温度报警的方式，将温度显示与温度报警分离开，方便单独进行温度报警故障模拟。

进一步的，所述主控板对每个温度报警输出继电器提供1个外设控制接口，以控制所述温度报警输出继电器的常开常闭接点的通断。如图5所示，包括4个温度报警输出继电器JK1A-JK4 A,所述外设控制接口连接达林顿晶体管集成芯片U5的基极引脚PA3-JK1或PA5-JK2或PA7-JK3或PB1-JK4，所述继电器的通电线圈串联在+5V供电电源与所述达林顿晶体管集成芯片U5的集电极引脚JK1或JK2或JK3或JK4之间；当所述达林顿晶体管集成芯片U5根据相应外设控制接口输出的动作信号导通时，所述继电器JK1A/ K2A/ K3A/JK4 A的通电线圈得电；当所述达林顿晶体管集成芯片U5根据所述外设控制接口输出的动作信号截止时，所述继电器JK1A/ K2A/ K3A/JK4 A的通电线圈失电。

实施例3

本实施例给出了所述的仿真型变压器油面温度显示装置中其他电路的具体实施例。

在该实施例中，所述主控板包括微处理器，优选的，所述微处理器采用AT32F403ARCT7芯片。

进一步的，如图6所示，所述指针驱动单元包括限流电阻、H桥集成芯片和步进电机，所述限流电阻串接在所述主控板和H桥集成芯片之间，所述H桥集成芯片接收所述主控板下发的电机正反转信号，以驱动所述步进电机转动；所述步进电机通过所述连接构件与所述温度指针连接，带动所述温度指针旋转至目标温度处。

所述通信单元包括Zigbee无线通信单元和RS485有线通信电路。

具体的，所述RS485有线通信电路的电路示意图如图7所示，所述Zigbee无线通信单元的电路示意图如图8所示。

从图7中看出，所述RS485通信电路包括双通道数字隔离芯片和低功耗RS485收发器，优选的，所述双通道数字隔离芯片为荣湃2Pai_π121U31双通道数字隔离芯片，所述低功耗RS485收发器为SN65HVD3082。

所述低功耗RS485收发器分别与所述双通道数字隔离芯片和485接口连接，用于通过所述485接口接收所述报警故障模拟指令和预设显示温度数据，并发送给所述双通道数字隔离芯片；所述双通道数字隔离芯片与所述微处理器连接，用于将接收的所述报警故障模拟指令和预设显示温度数据转换为数字信号发给所述微处理器。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种仿真型变压器油面温度显示装置，包括主控板、通信单元、油温指示单元、指针驱动单元以及温度报警单元，其特征在于：所述油温指示单元包括温度刻度盘、温度指针以及指针位置检测单元，所述温度刻度盘设置在所述指针驱动单元上方，所述温度指针设置在所述温度刻度盘上方，并通过连接构件安装在所述指针驱动单元上，在所述指针驱动单元的带动下指向目标温度；所述连接构件上还设置有联动指针，所述联动指针与所述温度指针同步转动；

所述指针位置检测单元包括槽型光耦，所述联动指针的活动端位于所述槽型光耦的内侧并可在所述槽型光耦内侧转动，所述槽型光耦与所述主控板连接，用于感知所述联动指针的位置信号，并发送至所述主控板。

2.根据权利要求1所述的仿真型变压器油面温度显示装置，其特征在于：所述温度报警单元包括至少一个温度整定拨盘以及至少一个温度报警输出继电器，每个所述温度整定拨盘对应一个所述温度报警输出继电器；

每个温度整定拨盘上还设置有温度报警值检测单元，所述温度报警值检测单元包括齿轮I、齿轮II、电位器以及电位器信号采集电路，所述齿轮II与所述齿轮I啮合，所述齿轮I安装在所述温度整定拨盘上，所述齿轮II安装在所述电位器上，与所述电位器同轴连接；所述电位器通过所述电位器信号采集电路连接所述主控板，用于向所述主控板输出温度报警信号；

所述温度报警输出继电器与所述主控板连接，用于根据所述主控板下发的报警指令生成报警动作信号。

3.根据权利要求1所述的仿真型变压器油面温度显示装置，其特征在于：所述指针驱动单元包括限流电阻、H桥集成芯片和步进电机，所述限流电阻串接在所述主控板和H桥集成芯片之间，所述H桥集成芯片接收所述主控板下发的电机正反转信号，以驱动所述步进电机转动；所述步进电机通过所述连接构件与所述温度指针连接，带动所述温度指针旋转至目标温度处。

4.根据权利要求1所述的仿真型变压器油面温度显示装置，其特征在于：所述油温指示单元还包括最高温度记录指针，所述最高温度纪录指针设置在所述温度刻度盘上方，并通过连接构件安装在所述指针驱动单元上，在所述指针驱动单元的带动下指向最高温度。

5.根据权利要求4所述的仿真型变压器油面温度显示装置，其特征在于：还包括上壳和下壳组成的外壳，所述主控板、所述通信单元、所述指针位置检测单元以及所述温度报警单元均设置在所述外壳内，所述最高温度记录指针、所述温度指针以及所述温度刻度盘自上至下设置在所述上壳外部，所述下壳外部还通过导线连接有温度传感探头。

6.根据权利要求1所述的仿真型变压器油面温度显示装置，其特征在于：所述通信单元包括Zigbee无线通信单元和RS485有线通信电路。

7.根据权利要求1所述的仿真型变压器油面温度显示装置，其特征在于：还包括电源单元，所述电源单元包括电源接口、交流变直流电路、24V转5V电路、5V转3V3电路以及隔离电路，所述交流变直流电路与所述电源接口连接，用于将交流电转成24V直流电，所述24V转5V电路与所述交流变直流电路连接，用于将24V直流电转成5V直流电；所述5V转3V3电路与所述24V转5V电路连接，用于将5V直流电转成3V3直流电；所述隔离电路与所述24V转5V电路连接，用于进行电压隔离。

8.根据权利要求1所述的仿真型变压器油面温度显示装置，其特征在于：所述主控板对每个温度报警输出继电器提供1个外设控制接口，用以控制所述温度报警输出继电器的常开常闭接点的通断。