一种用于电缆终端在线检测的无线测温传感器制造技术

一种用于电缆终端在线检测的无线测温传感器，属测量领域。其包括温度传感器、低功耗单片机、无线发射模块和随机电源，其中，低功耗单片机通过串行总线与温度传感器的信号输出端连接；低功耗单片机通过I/O端口与温度传感器的电源端连接电源；无线发射模块为Zigbee无线通信模块；低功耗单片机经串行总线与Zigbee无线通信模块的信号输入端连接；在随机电源和Zigbee无线通信模块电源端之间，设置电子开关电路；电子开关电路的控制端与低功耗单片机的I/O端连接。其采用Zigbee无线网络的数据传输方式，来解决高压端与低电压系统电位的可靠隔离问题，采用数字温度传感器输出数字信号，通过串行总线直接与CPU接口，稳度性极高。可广泛用于电力系统的设备状态监测领域。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于测量领域，尤其涉及一种用于电力设备的在线状态监测装置。
技术介绍
为了确保电气设备应有的使用寿命、减少事故的发生，除了对设备的绝缘水平进行监测外，必须对运行中设备的发热点温度进行监测和保护。电力设备导电连接处、插接处的电接触状况不良是引起该处温度过高的重要原因。因此连接处和插接处是在线监测的主要部位。现有温度在线监测方式主要有两种:红外辐射的非接触式和采用热敏器件的接触式测温。非接触式红外传感器由于受环境、湿度、大气压的影响较大，红外辐射受遮挡就无法准确测量，使用有很大局限性。而接触式的传感器直接与测温点相接触，受环境因素干扰小，可实现准确、快速温度检测。现有接触式测温方案的不足:接触式测温方案通常采用热电偶、光纤传感器、电阻式传感器作为测温传感器，采用热电偶作传感器时，由于热电偶冷端不可能保持在0°c，在室温下测定要加冷端补偿，在实际测量中热端与冷端间距较远时，还需要采用补偿导线；采用光纤传感器作传感器(包括发射端、接收端、连接器和光纤)时，光纤传感器如何安装走线很成问题，光纤传输信号方案并不容易做到高低电位的完全隔离，当发射端安装高压端时，对地绝缘的问题也无法解决；采用电阻式传感器直接接触测量，在高电位用有线输送信号，简单运用空气间隙隔离高低电位，通过红外光电转换传输温度信号是一个不错的办法，但红外发射、接收管外露，长期使用会落灰尘、污秽，使得信号传输的可靠性逐渐变差影响测量值也是一个很难解 决的问题，另外还必须进行现场专业安装调试使用的便利性上不理相故温度在线监测装置的技术关键:对于低压系统检测主要技术是解决温度传感器绝缘又导热问题，对于高压系统检测必须有效解决高电压窜入低电压系统的问题。因为感温元件在高压端，检测处理的控制单元在低压系统，所以技术核心是实现高压端与低电压系统的电位可靠隔离。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种用于电缆终端在线检测的无线测温传感器，其采用Zigbee无线网络的数据传输方式，来解决高压端与低电压系统电位的可靠隔离问题，采用数字温度传感器输出数字信号，通过串行总线直接与CPU接口，相对于热电偶、热电阻等模拟量输出的传感器，无需校验，无需修正，因此稳度性极高。本技术的技术方案是:提供一种用于电缆终端在线检测的无线测温传感器，其特征是:所述的无线温度传感器包括温度传感器、低功耗单片机、无线发射模块和随机电源，所述的随机电源包括并接的锂电池和储能电容；其中，所述的低功耗单片机通过串行总线与温度传感器的信号输出端连接；所述的低功耗单片机通过I/o端口与温度传感器的电源端连接电源；所述的无线发射模块为Zigbee无线通信模块；所述的低功耗单片机经串行总线与Zigbee无线通信模块的信号输入端连接；在随机电源和Zigbee无线通信模块电源端之间，设置电子开关电路；所述电子开关电路的控制端，与低功耗单片机的I/O端连接。其所述的无线温度传感器经绝缘导热胶粘结或高温扎带捆绑固定在电缆接头或电缆终端的表面。具体的，所述的无线温度传感器包括带有上盖的无线温度传感器壳体，所述无线温度传感器的温度传感器、低功耗单片机、无线发射模块集成在一块线路板上，安装固定在无线温度传感器壳体的腔体中，随机电源设置在电池仓中，无线发射模块的无线信号发射天线固定在上盖上，温度传感器的测温探头设置在无线温度传感器的底面上，与被测物体的表面紧密接触。具体的，所述的电子开关电路包括开关管D1，所述开关管Dl的第一、第二输出端分别与锂电池的正极和无线发射模块的电源输入端对应连接；所述开关管Dl的控制端与低功耗单片机的I/O端口连接。与现有技术比较，本技术的优点是:1.采用Zigbee无线网络的数据传输方式，来解决高压端与低电压系统的电位可靠隔离问题；2.采用锂电池和储能电容的电源方案，并通过低功耗单片机控制Zigbee无线通信模块是否进入工作状态，藉此最大限度的降低电能消耗，延长无线温度传感器的使用寿命O3.无线温度传感器的输出是数字信号，通过串行总线直接与CPU接口，相对于热电偶、热电阻等模拟量输出的传感器，无需校验，无需修正，因此稳度性极高。附图说明图1是本技术的无线温度传感器的机械结构示意图；图2是本技术无线温度传感器的电路结构示意图。图中2-1为无线温度传感器壳体，2-2为上盖，2-3为温度传感器的测温探头，2_4为腔体，2-5为电池仓，2-6为无线信号发射天线。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步说明。图1中，无线温度传感器包括温度传感器、低功耗单片机、无线发射模块和随机电源，其温度传感器、低功耗单片机、无线发射模块集成在一块线路板上，安装固定在无线温度传感器壳体2-1的腔体2-4中，随机电源设置在电池仓2-5中，无线发射模块的无线信号发射天线2-6固定在上盖2-2上，温度传感器的测温探头2-3设置在无线温度传感器的底面上，与被测物体的表面紧密接触。其传感器壳体的机械结构采用阻燃耐高温PE塑料制成，由壳体和盖板组成，壳体下面开孔以便露出温度探头。传感器的线路板焊接、调试好以后，装配于结构的底部，确保探头从壳体底部露出。然后进行环氧灌封。灌封好以后，盖好上盖，并经过屏蔽处理、绝缘处理工序后变成最终的成品。本技术方案中数字温度传感器紧贴于电缆终端测温点放置，用于感应待测点的温度，超低功耗CPU定时采集温度传感器的温度，并通过Zigbee无线发射模块以无线的方式向外发送。图2中，所述的无线温度传感器包括温度传感器S1、低功耗单片机U1、无线发射模块Zl和随机电源，所述的随机电源包括并接的锂电池BI和储能电容Cl。其中，所述的低功耗单片机通过串行总线与温度传感器的信号输出端连接；所述的低功耗单片机通过I/o端口与温度传感器的电源端连接电源；所述的无线发射模块为Zigbee无线通信模块；所述的低功耗单片机经串行总线与Zigbee无线通信模块的信号输入端连接；在随机电源和Zigbee无线通信模块电源端之间，设置有电子开关电路；所述电子开关电路的控制端，与低功耗单片机的I/O端连接。其并接的锂电池BI和储能电容Cl的正、负极，分别与低功耗单片机的正、负电源输入端对应连接。 其所述的电子开关电路包括开关管D1，所述开关管Dl的第一、第二输出端分别与锂电池的正极和无线发射模块的电源输入端对应连接；所述开关管Dl的控制端与低功耗单片机的I/O端口连接。本技术方案中，单片机Ul为本装置的核心，其通过I/O管脚给温度传感器供电，并通过串行总线(SPI)读取温度传感器的实时温度值，当采集到的温度值与上次的采集值之差大于设定值时，单片机通过I/o脚控制开关管Dl的通/断，通过导通Dl (PM0S开关管)，从而给Zigbee无线通信模块Zl供电，并通过串行总线(SPI)将温度值通过无线的方式发送出去。主要芯片型号如下:BI为锂离子电池；Cl为表贴钽电容,用来在发射瞬间提供大电流；Dl 为 PMOS 开关管 TPSl 100 ；Zl为SZ05-ZBEE系列Zigbee无线通信模块；Ul 为 Microchip 公司单片机 PIC24F16KL402 ；SI为ADI公司数字温度传感器ADT7410。本系统的温度传感器采用数字温度传感器，由于传感器的输出是数字信号，通过串本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电缆终端在线检测的无线测温传感器，其特征是：?所述的无线温度传感器包括温度传感器、低功耗单片机、无线发射模块和随机电源，所述的随机电源包括并接的锂电池和储能电容；?其中，所述的低功耗单片机通过串行总线与温度传感器的信号输出端连接；所述的低功耗单片机通过I/O端口与温度传感器的电源端连接电源；?所述的无线发射模块为Zigbee无线通信模块；?所述的低功耗单片机经串行总线与Zigbee无线通信模块的信号输入端连接；?在随机电源和Zigbee无线通信模块电源端之间，设置电子开关电路；?所述电子开关电路的控制端，与低功耗单片机的I/O端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶亦农，孙秋晨，杨健擘，王铮，
申请(专利权)人：国家电网公司，上海市电力公司，上海升仑电气设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：