一种用于微机电系统开关设备的位移传感装置制造方法及图纸

本公开揭示了一种用于微机电系统开关设备的位移传感装置，包括：模拟电路模块，模拟电路模块的输入端外接开关设备，输出端连接数字电路模块的输入端，数字电路模块的输出端连接上位机，且所述模拟电路模块和数字电路模块同时连接有电源。本公开将ARM微处理器、模拟电路、数字电路集成于传感器内，可以直接对原始信号做信号降噪、特征提取以及故障诊断，直接将特征值和故障诊断结果通过无线方式上传给上位系统，节省了通讯与诊断时间，大大提升了故障诊断效率。故障诊断效率。故障诊断效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于微机电系统开关设备的位移传感装置


[0001]本公开属于开关设备状态诊断领域，具体涉及一种用于微机电系统开关设备的位移传感装置。

技术介绍

[0002]开关类设备在电力系统中起着控制和保护双重作用，正常工况下关合电路使其投入电网运行，当线路出现过流、短路等故障时它能第一时间切断电路，避免给电网带来巨大损害。开关设备通常连接着电网与负荷，工作在高电压、大电流、封闭状态环境下，随着运行时长的增加，常会伴随有各种机电故障的发生。操动机构作为开关设备的重要组成部分，能够按照指令实现合闸、保持、分闸等一系列操作，为此，针对开关设备操动机构的在线监测是目前电网发展的一项极为重要的工作。
[0003]角位移作为表征开关设备运行状态的一个重要参数，是目前来说较为常用的一种监测手段。但传统的角位移传感器均是采用有线供电、有线输出的形式，现场安装与应用都较为困难；其次，现有角位移传感器抗干扰能力较差，输出信号多存在大量底噪，不利于特征提取和故障诊断；另外，现有角位移传感器的智能化水平不高，不适用于电气设备在线监测的就地组网与故障诊断，亟需智能化升级改造。
[0004]随着MEMS(微机电系统)的快速发展，智能化传感装置得以实现。传统监测模式下，角位移传感器输出数据给网关，网关再将数据进一步上传给上位系统，这无疑大大增加了传输时间、中心负荷压力以及诊断时长。本专利技术设计的一种基于MEMS的开关设备智能位移传感装置，直接集成微型ARM芯片、模拟电路、数字电路于传感器内，装置可以直接对原始信号做信号降噪、特征提取以及故障诊断，直接将特征值和故障诊断结果通过无线方式上传给上位系统，这节省了通讯与诊断时间，大大提升了故障诊断效率。同时，鉴于位移传感装置并非长时间工作，只有在监测信号来临时才会工作，所以取消了传统的有线供电方式，直接采用锂电池供电方式，这样整体装置即为无线设计，便于现场安装应用。另外，装置还配备有电源管理模块，可以大大提升装置的工作时长，正常情况可以支撑装置正常工作1年，只需在定期检修时作电池更换，满足现场使用要求。本专利技术为实现传感设备的智能化设计提供了崭新的思路，对于开关设备质量把控和电力系统最终的安全稳定运行具有重要意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种用于微机电系统开关设备的位移传感装置，该装置将ARM微处理器、模拟电路、数字电路集成于传感器内，可以直接对原始信号做信号降噪、特征提取以及故障诊断，直接将特征值和故障诊断结果通过无线方式上传给上位系统，节省了通讯与诊断时间，大大提升了故障诊断效率。
[0006]为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：
[0007]一种用于微机电系统开关设备的位移传感装置，包括：模拟电路模块，模拟电路模
块的输入端外接开关设备，输出端连接数字电路模块的输入端，数字电路模块的输出端连接上位机，且所述模拟电路模块和数字电路模块同时连接有电源。
[0008]优选的，所述模拟电路模块包括磁敏元件，磁敏元件依次连接有差分放大单元和低通滤波单元。
[0009]优选的，所述差分放大单元包括减法差分放大单元。
[0010]优选的，所述差分放大单元还包括加法差分放大单元。
[0011]优选的，所述低通滤波单元包括第一低通滤波单元和第二低通滤波单元。
[0012]优选的，所述数字电路模块包括ARM微处理器，ARM微处理器连接有无线传输单元和储存单元，且无线传输单元和储存单元同时连接有实时时钟单元。
[0013]优选的，所述装置还包括电源保护模块。
[0014]优选的，所述电源保护模块包括控制IC、控制IC分别连接有电阻R1、R3、R4、电容C1～C3以及MOSFET管VT1和VT2。
[0015]与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
[0016]1、本公开将ARM微处理器、模拟电路、数字电路集成于传感器内，可以直接对原始信号做信号降噪、特征提取以及故障诊断，直接将特征值和故障诊断结果通过无线方式上传给上位系统，节省了通讯与诊断时间，大大提升了故障诊断效率。
[0017]2、本公开取消了传统的有线供电方式，采用锂电池供电方式，整体装置为无线设计，便于现场安装应用。
[0018]3、本公开配备有电源管理模块，可以大大提升装置的工作时长和供电安全，正常情况可以支撑装置正常工作1年，只需在定期检修时作电池更换，满足现场使用要求。
附图说明
[0019]图1是本公开一个实施例提供的一种用于微机电系统开关设备的位移传感装置的结构示意图；
[0020]图2是模拟电路模块的电路结构图；
[0021]图3是磁敏元件的检测原理图；
[0022]图4是位移传感装置与开关设备的连接示意图；
[0023]图5(a)是ARM微处理器的结构示意图；
[0024]图5(b)是无线传输单元的结构示意图；
[0025]图5(c)是存储单元的结构示意图；
[0026]图5(d)是实时时钟单元的结构示意图；
[0027]图6是电源保护模块的电路结构图。
具体实施方式
[0028]下面将参照附图1至图6详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0029]需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领
域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本公开的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本公开的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0030]为便于对本公开实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本公开实施例的限定。
[0031]一个实施例中，如图1所示，本公开提供一种用于微机电系统开关设备的位移传感装置，包括：模拟电路模块，模拟电路模块的输入端外接开关设备，输出端连接数字电路模块的输入端，数字电路模块的输出端连接上位机，且所述模拟电路模块和数字电路模块同时连接有电源。
[0032]上述实施例所构成的传感装置的工作原理如下：该传感装置与一次设备相连，采集到的信号依次经历模拟电路模块和数字电路模块，最后上传给上位机。同时，在无外部供电时，装置供电来源于电源模块，该模块给模拟电路模块和数字电路模块供电；在有外部供电时，为延长电源模块寿命，外部供电需依次经过电源保护模块和电源模块，后再给模拟电路模块和数字电路模块供电。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于微机电系统开关设备的位移传感装置，其特征在于，所述位移传感装置包括：模拟电路模块，模拟电路模块的输入端外接开关设备，输出端连接数字电路模块的输入端，数字电路模块的输出端连接上位机，且所述模拟电路模块和数字电路模块同时连接有电源。2.根据权利要求1所述的传感装置，其中，所述模拟电路模块包括磁敏元件，磁敏元件依次连接有差分放大单元和低通滤波单元。3.根据权利要求2所述的传感装置，其中，所述差分放大单元包括减法差分放大单元。4.根据权利要求2所述的传感装置，其中，所述差分放大单元还包括加法差分放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡芮，孙荣豪，刘俊超，胡湘捷，曹彦双，任明，关浩斌，
申请(专利权)人：通号长沙轨道交通控制技术有限公司，
类型：新型
国别省市：