CN220188647U - 一种弧光检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种弧光检测装置，方案包括：弧光检测模块5与第二光纤收发器3相连接，并通过第二光纤收发器3与光电转换模块2相连。光电转换模块2的作用是将微处理器模块1发送的心跳信号转换成光信号，并通过第二光纤收发器3发送至弧光检测模块5。同时，光电转换模块2还接收来自第二光纤收发器3的弧光信号和心跳信号，并将其转换成电信号发送至与其连接的微处理器模块1。有益效果在于：具有准确性、高灵敏度、快速响应、系统集成和安全保障等多项有益效果。它能够提供可靠的弧光监测和预警功能，为电力系统的安全运行提供重要支持和保障。

Description

一种弧光检测装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种弧光检测装置。

背景技术

在电力设备和系统中，弧光是一种常见的电弧现象，通常由于电气设备的故障或操作不当引起。弧光的存在可能导致电力系统的短路、过电压、电气设备的损坏甚至火灾等严重后果。因此，对弧光进行及时、准确的检测和监测对于保障电力系统的安全运行至关重要。

目前，已经提出了一些弧光检测装置和方法。其中一些方法使用光纤技术实现对弧光信号的传输和检测。然而，现有的技术存在一些问题和不足之处。首先，一些方法中的光纤连接结构复杂，需要大量的连接元件和附件，增加了系统的复杂性和成本。其次，一些方法对于弧光信号和心跳信号的处理不够灵活，可能会出现误报或漏报的情况。此外，一些方法的检测灵敏度和响应速度有待提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种弧光检测装置，旨在实现对弧光的准确检测和监测。该装置利用第二光纤收发器3和光电转换模块2实现了弧光信号和心跳信号的可靠传输和转换。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的弧光检测装置，包括弧光检测模块5、第二光纤收发器3、光电转换模块2以及微处理器模块1。

弧光检测模块5与第二光纤收发器3相连接，并通过第二光纤收发器3与光电转换模块2相连。光电转换模块2的作用是将微处理器模块1发送的心跳信号转换成光信号，并通过第二光纤收发器3发送至弧光检测模块5。同时，光电转换模块2还接收来自第二光纤收发器3的弧光信号和心跳信号，并将其转换成电信号发送至与其连接的微处理器模块1。

在弧光检测模块5中，包括检测探头、连接光纤502、第一光纤收发器4发送端以及接收端。检测探头采用透光材质，并在其中部设置有反射板501。反射板501用于反射心跳信号，并且其覆盖面积小于检测探头上反射板501所在的截面。光纤的两端分别插入检测探头进行固定连接，其中一端插入检测探头的正对反射板501的位置。

第二光纤收发器3包括收发器芯片、接收器和发射器。弧光检测模块5的发送端与第二光纤收发器3的接收器相连接，弧光检测模块5的接收端与第二光纤收发器3的发射器相连接。

光电转换模块2包括驱动单元和低通滤波单元。驱动单元和低通滤波单元都与微处理器模块1连接。驱动单元的作用是接收微处理器模块1的心跳信号，并驱动第二光纤收发器3的发射端，使其通过连接光纤502将心跳信号发送出去。低通滤波单元在接收第二光纤收发器3接收端的弧光信号和心跳信号后，将其发送至微处理器模块1。

微处理器模块1还包括外部晶体振荡器单元和看门狗单元，这两个单元分别与微处理器模块1连接。

对于驱动单元，它包括第一电阻R101、第二电阻R103、三极管Q6、第三电阻R105和第四电阻R107。第一电阻R101的两端分别连接微处理器和第二电阻R103的一端。第二电阻R103和第一电阻R101连接的一端与三极管Q6的基极连接，第二电阻R103的另一端与三极管Q6的发射极连接。第三电阻R105和第四电阻R107并联后，一端与三极管Q6的集电极连接，另一端与收发器芯片连接。

对于低通滤波单元，它包括第五电阻R109、第六电阻R114和电容C88。第五电阻R109的两端分别连接收发器芯片和第六电阻R114的一端。第六电阻R114与电容C88并联，第六电阻R114和第五电阻R109连接的一端与微处理器模块1连接。

其中，弧光检测模块5与第二光纤收发器3相连接，并通过第二光纤收发器3与光电转换模块2相连。弧光检测模块5负责接收和发送光信号，以及转换光信号和电信号之间的转换。第二光纤收发器3实现光信号的收发功能，将光信号传输到弧光检测模块5，并将弧光检测模块5输出的电信号传输至光电转换模块2。光电转换模块2负责将光信号转换成电信号，并将其发送至与其连接的微处理器模块1。

弧光检测模块5包括检测探头、连接光纤502、第一光纤收发器4发送端以及接收端。检测探头采用透光材质，并在其中部设置有反射板501。反射板501用于反射心跳信号，以实现心跳信号的传输和检测，保证光纤断线及时发现。光纤的两端分别插入检测探头，确保光信号的传输。两根连接光纤502的其中一端的插入位置与反射板501对准，以确保光信号能够正确反射。

光电转换模块2包括驱动单元和低通滤波单元。驱动单元接收微处理器模块1发送的心跳信号，并驱动第二光纤收发器3的发射端，将心跳信号转换成光信号发送出去，以实现光纤的断线检测。低通滤波单元接收第二光纤收发器3的接收端传来的弧光信号和心跳信号，并将其转换成电信号发送至微处理器模块1，以供后续处理和分析。

微处理器模块1是整个装置的控制中心，负责控制各个模块的工作，并进行信号处理和分析。它还包括外部晶体振荡器单元和看门狗单元，以确保系统的稳定运行和故障监测。

通过以上的构造和连接，本实用新型的弧光检测装置能够准确地检测弧光的存在和强度，并将相关信息传输至微处理器模块1进行进一步处理和分析，从而实现对弧光行为的监测和控制。

本实用新型提供的弧光检测装置具有以下有益效果：

准确性：该装置能够对弧光进行准确的检测和监测，通过光纤传输和光电转换技术，实现了弧光信号和心跳信号的可靠传输和转换。它能够提供可靠的弧光信息，确保对电力系统中弧光的准确判断和监控。

高灵敏度：装置利用优化设计的检测探头和反射板501，能够对微弱的弧光信号进行敏感检测，实现高灵敏度的弧光监测。即使是弧光信号强度较低或环境光较强的情况下，仍能够可靠地捕捉和分析弧光信号。并且可以将微处理器模块1发送的心跳信号，通过反射板501反射到弧光检测模块5的接收端，使得微处理器模块1在收到心跳信号和湖光信号之后进行处理。

快速响应：装置具备快速响应的特性，能够迅速检测到弧光的出现并发出警报信号。微处理器模块1能够快速对接收到的信号进行处理和分析，实现弧光的实时监测和快速反应，为操作人员采取及时有效的措施提供了依据。

系统集成：该装置包括弧光检测模块5、第二光纤收发器3、光电转换模块2和微处理器模块1等多个组件，这些组件紧密配合，通过光信号和电信号的传输与转换实现了系统的高效集成。它们之间的连接和协作使得装置具备了较高的稳定性和可靠性。

安全保障：通过及时监测和检测弧光，该装置可以提供重要的安全保障措施。当弧光出现时，装置能够迅速发出警报信号，使操作人员能够立即采取适当的措施，避免或减少电力设备和系统的故障、损坏以及潜在的危险情况，确保电力系统的安全运行。

综上所述，本实用新型的弧光检测装置具有准确性、高灵敏度、快速响应、系统集成和安全保障等多项有益效果。它能够提供可靠的弧光监测和预警功能，为电力系统的安全运行提供重要支持和保障。

附图说明

图1：本实用新型中的弧光检测装置的示意图；

图2：本实用新型中的微处理器模块1的示意图；

图3：本实用新型中的外部晶体振荡器单元的电路图；

图4：本实用新型中的看门狗单元的电路图；

图5：本实用新型中的光电转换模块2的电路图。

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说明。

如图1所示，根据本实用新型的弧光检测装置的技术方案，以下是一种具体实施方式的描述：

弧光检测装置的各个组件，包括弧光检测模块5、第二光纤收发器3、光电转换模块2和微处理器模块1。

将弧光检测模块5与第二光纤收发器3进行连接。确保光纤的一端插入到弧光检测模块5的连接光纤接口中，另一端插入到第一光纤收发器4的相应接口中，第一光纤收发器4和第二光纤收发器3对接。其中，将第二光纤收发器3的接收器与第一光纤收发器4的发送端相连。确保连接稳固并保持良好的信号传输。将第一光纤收发器4的接收端与第二光纤收发器3的发射器相连接。同样，确保连接的稳固性和信号传输的可靠性。第二光纤收发器3为收发器芯片接收器和发射器组成，收发器芯片为图5中的U15。第一光纤收发器4各连接一根光纤，光纤另一端伸入检测探头，探头内有相对光纤设置的反射板501，能够将发送端光纤发送的心跳信号通过反射板501反射入接收端光纤，并传入微处理器模块1。

光电转换模块2与微处理器模块1连接。具体的，驱动单元与微处理器模块1相连，低通滤波单元与微处理器模块1相连。光电转换模块2包括驱动单元和低通滤波单元。

对于驱动单元，将第一电阻R101的两端分别连接到微处理器模块1和第二电阻R103的一端。将第二电阻R103的另一端与第一电阻R101连接的一端，以及三极管Q6的基极相连。将第二电阻R103的另一端与三极管Q6的发射极连接。将第三电阻R105和第四电阻R107并联，一端与三极管Q6的集电极连接，另一端与收发器芯片U15连接。其中，第一电阻R101AP2－CRL端与微处理器模块1的39管脚连接，微处理器模块1发送的心跳信号，发送至AP2-CRL端口后，通过三极管Q6放大，驱动第二光纤收发器3的发射器，将电信号转换为光信号。

对于低通滤波单元，将第五电阻R109的两端分别连接到收发器芯片和第六电阻R114的一端。将第六电阻R114与电容C88并联，将第六电阻R114和第五电阻R109连接的一端与微处理器模块1相连。第二光纤收发器3的接收器收到弧光检测模块5检测到的光脉冲信号后，转换为模拟量，通过第五电阻R109，第六电阻R114和电容C88组成的低通滤波电路后，通过AP2端口送入微处理器模块1，进行处理；同时经过检测探头中反射板501的反射，心跳信号(光信号)也会传入第二光纤收发器3的接收器，通过光电转换后，随着弧光信号都通过低通滤波单元送入微处理器模块1，微处理器模块1对信号波形进行处理和分辨。

外部晶体振荡器单元与微处理器模块1连接，以提供稳定的时钟信号，参阅图4所示，将外部晶体振荡器单元的OSC－OUT端口和OSC－IN端口对应的与微处理器模块中的6脚和5脚连接，将看门狗单元与微处理器模块1连接，以进行故障监测和恢复，参阅图5所示，将看门狗单元的RESETB端口与微处理器模块中的7脚连接；微处理器模块的20脚和44脚为该装置保留的程序下载口。

经过以上具体实施，弧光检测装置的各个组件和模块均完成了正确的连接和配置。装置可以进行弧光的检测和信号转换，同时由微处理器模块1进行控制和处理。

一种实施本实用新型的弧光检测装置的方法包括以下步骤：

步骤1：将弧光检测模块5与第二光纤收发器3连接。将第二光纤收发器3的接收器与第一光纤收发器4的发送端相连接，将第二光纤收发器3的发射器与第一光纤收发器4的接收端相连接，确保信号的传输通路畅通。

步骤2：将光电转换模块2与微处理器模块1连接。将光电转换模块2的驱动单元与微处理器模块1相连接，以实现信号的传输和控制。

步骤3：设置检测探头。将透光材质制成的检测探头插入弧光检测模块5，确保探头稳定连接。在检测探头中部设置反射板501，使其覆盖面小于检测探头上反射板501所在的截面。确保反射板501能够准确反射心跳信号。

步骤4：驱动光信号的发送。微处理器模块1发送心跳信号至驱动单元，驱动单元接收到心跳信号后，驱动第二光纤收发器3的发射端，将心跳信号转换成光信号发送至弧光检测模块5。确保光信号的准确发送和同步操作。

步骤5：接收和转换弧光信号。弧光检测模块5通过第二光纤收发器3和第一光纤收发器2接收弧光信号和心跳信号，并将其转换成电信号发送至光电转换模块2。光电转换模块2将光信号转换成电信号，以供后续处理和分析。

步骤6：微处理器模块1的处理和分析。微处理器模块1接收光电转换模块2输出的电信号，并进行信号处理和分析。根据弧光信号和心跳信号的特征，对弧光的存在和强度进行判定和监测。

通过以上步骤，本实用新型的弧光检测装置能够实现对弧光的准确检测和监测，提供可靠的弧光信息供后续处理和控制使用。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (7)

1.一种弧光检测装置，其特征在于，包括：弧光检测模块、第二光纤收发器、光电转换模块以及微处理器模块；弧光检测模块通过第二光纤收发器与光电转换模块相连接，光电转换模块用于将与其连接的微处理器模块发送的心跳信号转换成光信号，并通过第二光纤收发器发送至弧光检测模块，还用于通过第二光纤收发器接收弧光信号和心跳信号，并转换成电信号发送至与其连接的微处理器模块。

2.如权利要求1所述的弧光检测装置，其特征在于：弧光检测模块包括检测探头、连接光纤、第一光纤收发器发送端以及接收端；检测探头为透光材质，检测探头中部设置有反射板，反射板用于反射心跳信号，反射板覆盖面小于检测探头上反射板所在的截面，两根连接光纤的一端分别插入检测探头固定连接，插入检测探头的一端正对反射板安装。

3.如权利要求2所述的弧光检测装置，其特征在于：第二光纤收发器包括收发器芯片、接收器和发射器；弧光检测模块的发送端与第二光纤收发器的接收器相连接，弧光检测模块的接收端与第二光纤收发器的发射器相连接。

4.如权利要求1所述的弧光检测装置，其特征在于：光电转换模块包括驱动单元和低通滤波单元；驱动单元与低通滤波单元皆与微处理器模块连接，驱动单元用于接收到微处理器模块的心跳信号后，驱动第二光纤收发器的发射端，使其将心跳信号通过弧光检测模块的连接光纤将心跳信号发出；低通滤波单元在接收到第二光纤收发器接收端发来的弧光信号和心跳信号后，发送至微处理器模块。

5.如权利要求1所述的弧光检测装置，其特征在于：微处理器模块还包括外部晶体振荡器单元和看门狗单元，外部晶体振荡器单元与看门狗单元分别与微处理器模块连接。

6.如权利要求4所述的弧光检测装置，其特征在于，驱动单元包括：第一电阻、第二电阻、三极管、第三电阻和第四电阻；第一电阻两端分别连接微处理器和第二电阻一端，第二电阻和第一电阻连接的一端，和三极管的基极连接，第二电阻另一端与三极管的发射极连接，第三电阻和第四电阻并联后，一端与三极管集电极连接，另一端与收发器芯片连接。

7.如权利要求4所述的弧光检测装置，其特征在于，低通滤波单元包括：第五电阻、第六电阻和电容，第五电阻两端分别连接收发器芯片和第六电阻一端，第六电阻与电容并联，第六电阻和第五电阻连接的一端与微处理器模块连接。