基于電場感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了基于電場感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)，包括電場感應(yīng)模塊、帶電警示模塊、系統(tǒng)儲能模塊、主控模塊、無線收發(fā)模塊和溫度測量模塊；帶電警示模塊、系統(tǒng)儲能模塊均與電場感應(yīng)模塊連接，帶電警示模塊、主控模塊均與系統(tǒng)儲能模塊連接，無線收發(fā)模塊和溫度測量模塊均與主控模塊連接；電場感應(yīng)模塊用于獲取感應(yīng)電壓并輸出至帶電警示模塊和系統(tǒng)儲能模塊；帶電警示模塊用于當(dāng)感應(yīng)電壓高于預(yù)設(shè)值時進(jìn)行發(fā)光指示；系統(tǒng)儲能模塊用于對感應(yīng)電壓進(jìn)行存儲形成儲能電壓，并當(dāng)儲能電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值時控制主控模塊開啟或關(guān)閉；溫度測量模塊用于檢測溫度信號并發(fā)送至主控模塊。提高電場感應(yīng)取電效率，從而縮小傳感器系統(tǒng)的體積，簡化傳感器安裝與調(diào)試。
【專利說明】
基于電場感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于電場感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無線測溫傳感器通常由能量源、微處理器、感溫元件、無線傳輸模組構(gòu)成。能量源為整個傳感器的其他元件(微處理器、感溫元件、無線傳輸模組)提供工作能量。將傳感器安裝于目標(biāo)監(jiān)測設(shè)備上，微處理器以一定時間間隔采集測溫元件的溫度信息，通過無線傳輸模組把溫度信息傳送至在線監(jiān)測集中接收裝置，集中接收裝置對溫度狀況進(jìn)行分析、預(yù)警和報警等處理，達(dá)到在線監(jiān)測的目的。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無源無線傳感技術(shù)逐漸應(yīng)用于電力設(shè)備在線監(jiān)測。目前無源無線傳感器的能量獲取技術(shù)主要有:SAW聲表面波、TEG溫差發(fā)電、RFID標(biāo)簽、CT電磁感應(yīng)、電場親合感應(yīng)。
[0004]根據(jù)目前行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，上述無源無線傳感器均存在體積大、安裝調(diào)試?yán)щy、監(jiān)測參數(shù)單一，不能大面積推廣與應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于電場感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)，其能夠提高電場感應(yīng)取電效率從而縮小傳感器體積。
[0006]本實(shí)用新型的目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]基于電場感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)，包括電場感應(yīng)模塊、帶電警示模塊、系統(tǒng)儲能模塊、主控模塊、無線收發(fā)模塊和溫度測量模塊;所述帶電警示模塊、系統(tǒng)儲能模塊均與電場感應(yīng)模塊連接，帶電警示模塊、主控模塊均與系統(tǒng)儲能模塊連接，無線收發(fā)模塊和溫度測量模塊均與主控模塊連接;電場感應(yīng)模塊用于獲取感應(yīng)電壓并輸出至帶電警示模塊和系統(tǒng)儲能模塊;帶電警示模塊用于當(dāng)感應(yīng)電壓高于預(yù)設(shè)值時進(jìn)行發(fā)光指示；系統(tǒng)儲能模塊用于對感應(yīng)電壓進(jìn)行存儲形成儲能電壓，并當(dāng)儲能電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值時控制主控模塊開啟或關(guān)閉；溫度測量模塊用于檢測溫度信號并發(fā)送至主控模塊，主控模塊通過無線收發(fā)模塊將溫度值發(fā)送至外部的接收裝置。
[0008]優(yōu)選的，所述復(fù)合型傳感器系統(tǒng)還包括與主控模塊連接的電流測量模塊，該電流測量模塊用于檢測電磁強(qiáng)度信號并發(fā)送電流信號至主控模塊。
[0009]優(yōu)選的，所述溫度測量模塊包括感溫元件和信號處理模塊，感溫元件、信號處理模塊和主控模塊依次連接，所述感溫元件用于檢測溫度信號并發(fā)送至信號處理模塊，信號處理模塊用于對溫度信號進(jìn)行濾波，發(fā)送處理后的溫度信號至主控模塊。
[0010]優(yōu)選的，電流測量模塊包括磁阻元件和TRMS模塊，磁阻元件、TRMS模塊和主控模塊依次連接，所述磁阻元件用于檢測電磁場強(qiáng)度信號并發(fā)送至TRMS模塊，TRMS模塊用于根據(jù)該電磁場強(qiáng)度信號處理得到電流信號，發(fā)送該電流信號至主控模塊。
[0011]優(yōu)選的，所述電場感應(yīng)模塊包括高壓帶電體和PCB銅箔，所述系統(tǒng)儲能模塊包括整流橋堆B1、儲能電容Cl、儲能電容EC2、高壓觸發(fā)二極管Dl、二極管D2、變壓器Tl、電源管理芯片U1、電阻Rl和電阻R2;所述帶電警示模塊包括整流橋堆B2、儲能電容C3、高壓觸發(fā)二級管D3、發(fā)光二極管D4和限流電阻R3;
[0012]整流橋堆BI的第一交流端與高壓帶電體連接，第二交流端與整流橋堆B2的第一交流端連接;整流橋堆BI的第一直流端和儲能電容Cl的一端均與高壓觸發(fā)二極管Dl的一端連接，高壓觸發(fā)二極管的另一端連接變壓器Tl的初級線圈的一端，變壓器Tl初級線圈的另一端和儲能電容Cl的另一端均與整流橋堆BI的第二直流端連接;變壓器Tl的次級線圈的一端連接二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極和儲能電容EC2的一端均與電源管理芯片的輸入端連接;變壓器Tl的次級線圈的另一端、儲能電容EC2的另一端和電源管理芯片的地端均接地；電源管理芯片的輸出端連接主控模塊；電阻Rl的一端連接電源管理芯片的第一閾值調(diào)節(jié)端；電阻R2的一端連接電源管理芯片的第二閾值調(diào)節(jié)端；電阻Rl的另一端和電阻R2的另一端均接地；
[0013]整流橋堆B2的第二交流端連接PCB銅箔，整流橋堆B2的第一直流端和儲能電容C3的一端均與高壓觸發(fā)二極管D3的一端連接;高壓觸發(fā)二極管D3的另一端通過電阻R3連接發(fā)光二極管D4的正極;發(fā)光二極管D4的負(fù)極和儲能電容C3的另一端均與整流橋堆B2的第二直流端連接。
[0014]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0015]本實(shí)用新型能夠提高電場感應(yīng)取電效率，從而縮小傳感器系統(tǒng)的體積，簡化傳感器安裝與調(diào)試。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型基于電場感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的電場感應(yīng)模塊、系統(tǒng)儲能模塊和帶電警示模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面，結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述:
[0019]參見圖1，本實(shí)用新型提供一種基于電場感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)，能夠應(yīng)用于開關(guān)柜觸頭、母排連接處、輸電線路電氣接點(diǎn)等。包括電場感應(yīng)模塊、帶電警示模塊、系統(tǒng)儲能模塊、主控模塊、無線收發(fā)模塊和溫度測量模塊;所述帶電警示模塊、系統(tǒng)儲能模塊均與電場感應(yīng)模塊連接，帶電警示模塊、主控模塊均與系統(tǒng)儲能模塊連接，無線收發(fā)模塊和溫度測量模塊均與主控模塊連接。
[0020]電場感應(yīng)模塊用于獲取感應(yīng)電壓并輸出至帶電警示模塊和系統(tǒng)儲能模塊;電場感應(yīng)模塊可利用電容耦合的位移電流獲取感應(yīng)電壓。
[0021]帶電警示模塊用于當(dāng)感應(yīng)電壓高于預(yù)設(shè)值時進(jìn)行發(fā)光指示;高于該預(yù)設(shè)值時為高壓狀態(tài)，可對高壓設(shè)備帶電狀態(tài)進(jìn)行指示，能夠預(yù)防操作人員非法帶電作業(yè)。
[0022]系統(tǒng)儲能模塊用于對感應(yīng)電壓進(jìn)行存儲形成儲能電壓，并當(dāng)儲能電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值時控制主控模塊開啟或關(guān)閉;溫度測量模塊用于檢測溫度信號并發(fā)送至主控模塊。
[0023]復(fù)合型傳感器系統(tǒng)還包括與主控模塊連接的電流測量模塊，該電流測量模塊用于檢測電磁強(qiáng)度信號并發(fā)送電流值至主控模塊。通過電流測量模塊和溫度測量模塊，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)在線監(jiān)測的效果，既能測量溫度也能測量負(fù)荷電流，主控模塊根據(jù)電流值和溫度值能夠判斷電力設(shè)備異常是由于溫度升高還是線路負(fù)荷變大導(dǎo)致，提高了后續(xù)診斷系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。
[0024]溫度測量模塊包括感溫元件和信號處理模塊，感溫元件、信號處理模塊和主控模塊依次連接，所述感溫元件用于檢測溫度信號并發(fā)送至信號處理模塊，信號處理模塊用于對溫度信號進(jìn)行濾波，發(fā)送處理后的溫度信號至主控模塊，主控模塊通過無線收發(fā)模塊將溫度值發(fā)送至外部的接收裝置。
[0025]電流測量模塊包括磁阻元件和TRMS模塊，磁阻元件、TRMS模塊和主控模塊依次連接，所述磁阻元件用于檢測電磁場強(qiáng)度信號并發(fā)送至TRMS模塊，TRMS模塊用于根據(jù)該電磁場強(qiáng)度信號處理得到電流信號，發(fā)送該電流信號至主控模塊。TRMS為True Root MeanSquare，也就是真有效值轉(zhuǎn)換，其將電磁場強(qiáng)度信號轉(zhuǎn)換為真有效值，依據(jù)電流的磁效應(yīng)，計算電流信號，該電流信號中包含了電流值。
[0026]主控模塊通過無線收發(fā)模塊發(fā)送信息至外部對應(yīng)的接收裝置。
[0027]具體的，參見圖2，電場感應(yīng)模塊包括高壓帶電體和PCB銅箔，所述系統(tǒng)儲能模塊包括整流橋堆B1、儲能電容Cl、儲能電容EC2、高壓觸發(fā)二極管Dl、二極管D2、變壓器Tl、電源管理芯片Ul、電阻Rl和電阻R2;所述帶電警示模塊包括整流橋堆B2、儲能電容C3、高壓觸發(fā)二級管D3、發(fā)光二極管D4和限流電阻R3;
[0028]整流橋堆BI的第一交流端a與高壓帶電體連接，第二交流端b與整流橋堆B2的第一交流端e連接;整流橋堆BI的第一直流端c和儲能電容Cl的一端均與高壓觸發(fā)二極管的一端連接，高壓觸發(fā)二極管Dl的另一端連接變壓器Tl的初級線圈的一端，變壓器Tl初級線圈的另一端和儲能電容Cl的另一端均與整流橋堆BI的第二直流端d連接;變壓器Tl的次級線圈的一端連接二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極和儲能電容EC2的一端均與電源管理芯片Ul的輸入端vin連接;變壓器Tl的次級線圈的另一端、儲能電容EC2的另一端和電源管理芯片Ul的地端gnd均接地；電源管理芯片UI的輸出端VOUt連接主控模塊；電阻Rl的一端連接電源管理芯片Ul的第一閾值調(diào)節(jié)端vh;電阻R2的一端連接電源管理芯片Ul的第二閾值調(diào)節(jié)端VI ；電阻Rl的另一端和電阻R2的另一端均接地；
[0029]整流橋堆B2的第二交流端f連接PCB銅箔，整流橋堆B2的第一直流端g和儲能電容C3的一端均與高壓觸發(fā)二極管D3的一端連接;高壓觸發(fā)二極管D3的另一端通過電阻R3連接發(fā)光二極管D4的正極;發(fā)光二極管D4的負(fù)極和儲能電容C3的另一端均與整流橋堆B2的第二直流端h連接。
[0030]電場感應(yīng)模塊的取電原理是通過高壓帶電體和PCB銅箔間的電容效應(yīng)的空間位移電流對電容器進(jìn)行脈沖處能來獲取感應(yīng)電壓。感應(yīng)電壓經(jīng)過整流橋堆BI對儲能電容Cl進(jìn)行一級儲能，當(dāng)儲能電容Cl中的儲能電壓達(dá)到高壓觸發(fā)二極管Dl的導(dǎo)通電壓時，儲能電容Cl中的電壓經(jīng)過變壓器實(shí)現(xiàn)阻抗變換，提高電場感應(yīng)模塊的感應(yīng)電流輸出能力，感應(yīng)脈沖周期性對儲能電容EC2進(jìn)行二次儲能。當(dāng)儲能電容EC2的儲能電壓高于電源管理芯片Ul的第一閾值時，通過電源管理芯片Ul的輸出端對后級電路提供能量，直至儲能電容EC2的儲能電壓低于電源管理芯片的第二閾值時，關(guān)閉能量輸出，也就是電源管理芯片Ul的輸出端不再對后級電路提供能量。第一閾值由電阻Rl進(jìn)行調(diào)節(jié)，第二閾值由電阻R2進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0031]感應(yīng)電壓經(jīng)過整流橋堆B2對儲能電容C3進(jìn)行儲能，當(dāng)儲能電容C3的儲能電壓達(dá)到高壓觸發(fā)二極管D3導(dǎo)通電壓時，驅(qū)動發(fā)光二極管D4發(fā)光，當(dāng)儲能電壓低于高壓觸發(fā)二極管D3截止電壓時，發(fā)光二極管D4熄滅。這樣，當(dāng)高壓帶電體帶電時，發(fā)光二極管D4會處于閃爍狀態(tài)，進(jìn)行高壓帶電預(yù)警。同時閃爍頻率越高，說明電壓等級越高。
[0032]本實(shí)用新型電場感應(yīng)取電部分利益高壓觸發(fā)二極管元件的通斷特性，配合變壓器實(shí)現(xiàn)阻抗變換，將高壓端的微小電流變換成低壓端的較大電流向儲能電容充電，實(shí)現(xiàn)高效的能量累計，元件少體積小，適用電壓等級寬。
[0033]對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.基于電場感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)，其特征在于，包括電場感應(yīng)模塊、帶電警示模塊、系統(tǒng)儲能模塊、主控模塊、無線收發(fā)模塊和溫度測量模塊;所述帶電警示模塊、系統(tǒng)儲能模塊均與電場感應(yīng)模塊連接，帶電警示模塊、主控模塊均與系統(tǒng)儲能模塊連接，無線收發(fā)模塊和溫度測量模塊均與主控模塊連接；電場感應(yīng)模塊用于獲取感應(yīng)電壓并輸出至帶電警示模塊和系統(tǒng)儲能模塊;帶電警示模塊用于當(dāng)感應(yīng)電壓高于預(yù)設(shè)值時進(jìn)行發(fā)光指示；系統(tǒng)儲能模塊用于對感應(yīng)電壓進(jìn)行存儲形成儲能電壓，并當(dāng)儲能電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值時控制主控模塊開啟或關(guān)閉；溫度測量模塊用于檢測溫度信號并至主控模塊，主控模塊通過無線收發(fā)模塊將溫度信號發(fā)送至外部的接收裝置。2.如權(quán)利要求1所述的基于電場感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述復(fù)合型傳感器系統(tǒng)還包括與主控模塊連接的電流測量模塊，該電流測量模塊用于檢測電磁強(qiáng)度信號并發(fā)送電流信號至主控模塊。3.如權(quán)利要求2所述的基于電場感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度測量模塊包括感溫元件和信號處理模塊，感溫元件、信號處理模塊和主控模塊依次連接，所述感溫元件用于檢測溫度信號并發(fā)送至信號處理模塊，信號處理模塊用于對溫度信號進(jìn)行濾波，發(fā)送處理后的溫度信號至主控模塊。4.如權(quán)利要求2所述的基于電場感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)，其特征在于，電流測量模塊包括磁阻元件和TRMS模塊，磁阻元件、TRMS模塊和主控模塊依次連接，所述磁阻元件用于檢測電磁場強(qiáng)度信號并發(fā)送至TRMS模塊，TRMS模塊用于根據(jù)該電磁場強(qiáng)度信號處理得到電流信號，發(fā)送該電流信號至主控模塊。5.如權(quán)利要求1所述的基于電場感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述電場感應(yīng)模塊包括高壓帶電體和PCB銅箔，所述系統(tǒng)儲能模塊包括整流橋堆B1、儲能電容Cl、儲能電容EC2、高壓觸發(fā)二極管D1、二極管D2、變壓器Tl、電源管理芯片、電阻Rl和電阻R2;所述帶電警示模塊包括整流橋堆B2、儲能電容C3、高壓觸發(fā)二級管D3、發(fā)光二極管D4和限流電阻R3； 整流橋堆BI的第一交流端與高壓帶電體連接，第二交流端與整流橋堆B2的第一交流端連接;整流橋堆BI的第一直流端和儲能電容Cl的一端均與高壓觸發(fā)二極管的一端連接，高壓觸發(fā)二極管Dl的另一端連接變壓器Tl的初級線圈的一端，變壓器Tl初級線圈的另一端和儲能電容Cl的另一端均與整流橋堆BI的第二直流端連接;變壓器Tl的次級線圈的一端連接二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極和儲能電容EC2的一端均與電源管理芯片的輸入端連接；變壓器Tl的次級線圈的另一端、儲能電容EC2的另一端和電源管理芯片的地端均接地;電源管理芯片的輸出端連接主控模塊；電阻Rl的一端連接電源管理芯片的第一閾值調(diào)節(jié)端；電阻R2的一端連接電源管理芯片的第二閾值調(diào)節(jié)端；電阻Rl的另一端和電阻R2的另一端均接地； 整流橋堆B2的第二交流端連接PCB銅箔，整流橋堆B2的第一直流端和儲能電容C3的一端均與高壓觸發(fā)二極管D3的一端連接;高壓觸發(fā)二極管D3的另一端通過電阻R3連接發(fā)光二極管D4的正極;發(fā)光二極管D4的負(fù)極和儲能電容C3的另一端均與整流橋堆B2的第二直流端連接。
【文檔編號】G08C17/02GK205593673SQ201620381359
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】何運(yùn)村, 楊志強(qiáng)
【申請人】楊志強(qiáng)