專利名稱：高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高壓輸電、配電系統(tǒng)，尤其涉及該系統(tǒng)中的一種溫度監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
在高壓輸、配電系統(tǒng)中，電氣設(shè)備的外部熱故障主要指接頭由于壓接不良等原因，在大電流作用下，接頭溫度升高，接觸電阻增大，惡性循環(huán)造成隱患。因此，需要對電氣設(shè)備接觸點進行溫度測控，以防止由于溫度過高引起危險。高壓帶電設(shè)備運行時帶有高電壓，不能用傳統(tǒng)的低電壓接觸式方式檢測。目前，對高壓運行設(shè)備溫度檢測多采用不接觸式，如紅外測溫儀及紅外熱像儀等測溫儀器。紅外測溫儀使用方便，但只能由運行人員定期到設(shè)備附近檢測，不能實時檢測。紅外熱像儀利用不同溫度熱成像顏色不同，實現(xiàn)非接觸式測溫，但是由于紅外熱像儀價格高，主要用于大型變壓器等重要設(shè)備。還有近年采用的光纖光柵通過光反射測量高壓設(shè)備溫度，但其一是成本高，二是測量溫度范圍窄，只能測量大約125℃左右的溫度，不能滿足實際需要和大規(guī)模推廣。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種成本低、測溫范圍寬的高壓電氣設(shè)備溫度檢測器。
實現(xiàn)所述目的的是這樣一種高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器。該溫度檢測器有以AVR系列的MEGA8單片機為核心的觸發(fā)喚醒及溫度測試電路、紅外通信電路。與類似的應(yīng)用相同，該MEGA8單片機還聯(lián)接有時鐘振蕩電路和供電電池。本實用新型的觸發(fā)喚醒及溫度測試電路中的觸發(fā)喚醒電路單元由單片機、聯(lián)接在該單片機的INT1端的反相器和阻容偶合振蕩電路組成，其溫度測試電路單元由單片機、聯(lián)接在該單片機的ADC7端的熱敏電阻、采樣電阻和三個測試檔位轉(zhuǎn)換電阻組成；本實用新型的紅外通信電路由單片機、聯(lián)接在該單片機的XCK端的紅外接收器和聯(lián)接在該單片機的ADCO端的紅外發(fā)射管組成。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚，方案中所采用的AVR系列的MEGA8單片機是微功耗的，所以本實用新型完全可以用電池供電；而該單片機在觸發(fā)喚醒前的空閑模式時僅有3mW功耗，因此又可以保證長時間使用。應(yīng)用時，熱敏電阻與被測設(shè)備(如高壓電氣設(shè)備的開關(guān))直接接觸，單片機平時工作在待機狀態(tài)。采樣信號由熱敏電阻與三個測試檔位轉(zhuǎn)換電阻分壓取得，單片機根據(jù)不同的溫度值采用不同的檔位，進而保證了測量的準(zhǔn)確性和達到測溫范圍寬的要求。
在觸發(fā)喚醒電路喚醒單片機進入工作狀態(tài)后，當(dāng)檢測到溫度變化超過安全范圍時，單片機驅(qū)動紅外通信裝置與總機(與本實用新型配套的紅外信號接收裝置)通信，達到實時檢測的目的——鑒于總機可以用現(xiàn)有的紅外信號接收裝置，不是本實用新型所及的內(nèi)容，故不詳述。
綜上所述，本實用新型是一種基于紅外傳輸?shù)慕佑|式的高壓電氣設(shè)備溫度檢測器。與傳統(tǒng)供、配電溫度檢測裝置相比，它有以下優(yōu)點(1)微功耗、可靠性高、測量精度高，能實時在線檢測。
(2)體積小、安裝方便、性價比高。
(3)測量溫度范圍寬，可測量-30℃～300℃范圍，能在惡劣環(huán)境下工作。


圖1——本實用新型觸發(fā)喚醒及溫度測試電路圖2——本實用新型的紅外通信電路圖3——本實用新型的軟件流程圖其中，圖1與圖2中的單片機為同一單片機，只是為了圖幅清晰，方便分清各電路單元，才分開繪制了而已。
具體實施方式
一種高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器(參考圖1、2)。該溫度檢測器包括AVR系列的MEGA8單片機IC1、與單片機IC1聯(lián)接的時鐘振蕩電路和供電電池Vcc。其中的時鐘振蕩電路由晶體振蕩器CR1和兩個外接電容(C8、C9)構(gòu)成，具體聯(lián)接關(guān)系是，單片機IC1的OSC1端、OSC3端與兩個外接電容(C8、C9)之間分別聯(lián)接晶體振蕩器CR1的兩個接線腳，這兩個外接電容(C8、C9)的另一端分別聯(lián)接在單片機IC1的兩個VCC端、并同時與供電電池Vcc聯(lián)接。本具體實施中的晶體振蕩器CR1為2MHz和兩個外接電容(C8、C9)均為20PF。本溫度檢測器還有與單片機IC1聯(lián)接的觸發(fā)喚醒及溫度測試電路、紅外通信電路。其中的觸發(fā)喚醒及溫度測試電路中的觸發(fā)喚醒電路單元由單片機IC1、聯(lián)接在該單片機IC1的INT1端的反相器IC5和阻容偶合振蕩電路組成；其中的溫度測試電路單元由單片機IC1、聯(lián)接在該單片機IC1的ADC7端的熱敏電阻J1、采樣電阻R1和三個測試檔位轉(zhuǎn)換電阻(R2、R3、R4)組成。其中的紅外通信電路由單片機IC1、聯(lián)接在該單片機IC1的XCK端的紅外接收器IC3和聯(lián)接在該單片機IC1的ADCO端的紅外發(fā)射管LED1組成。
結(jié)合方案中簡單介紹的本實用新型的應(yīng)用，本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以根據(jù)上一自然段披露的具體實施方式
，設(shè)計出達到本實用新型目的的高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器了。故上一自然段披露的內(nèi)容也就是以下各例的總述。在以下各例中，與本總述部分相同的內(nèi)容不贅述。
實施例1(參考圖1)本例是在前面總述部分的基礎(chǔ)上，針對其中的觸發(fā)喚醒電路所提供的一個實例。在本例中，觸發(fā)喚醒電路中的阻容偶合振蕩電路包括①為單片機提供喚醒脈沖的由一組電阻R11與電容C3組成的振蕩電路，該喚醒脈沖振蕩電路的電阻R11聯(lián)接在該單片機IC1的INT1端與該反相器IC5的電源腳之間，該反相器IC5的電源腳與供電電池Vcc正極聯(lián)接，其中的電容C3聯(lián)接在該反相器IC5的輸出端與所述單片機IC1的INT1端之間。②為反相器提供輸入脈沖的由另一組電阻R5和電容C2組成的振蕩電路，該輸入脈沖振蕩電路的電阻R5聯(lián)接在該反相器IC5的輸出端與輸入端之間，其中的電容C2聯(lián)接在該反相器IC5的輸入端與接地腳之間，反相器IC5的接地腳聯(lián)接一個電容C4后接地。
在本例中，相關(guān)元件的參數(shù)如下反相器IC5的型號為S-75V04ANC；電池Vcc電壓為+5V；電阻R11為10K Ω；電容C3為100000PF；電阻R5為2M Ω；電容C2為1000000PF；電容C4為1000PF。
實施例2(參考圖1)本例是在前面總述部分或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上，針對其中的溫度測試電路所提供的一個實例。在本例中，熱敏電阻J1的一端直接接地，該熱敏電阻J1的另一端與所述的三個測試檔位轉(zhuǎn)換電阻(R2、R3、R4)和采樣電阻R1并聯(lián)；該采樣電阻R1的另一端與單片機IC1的ADC7端相聯(lián)接，以作為A/D轉(zhuǎn)換輸入信號；這三個測試檔位轉(zhuǎn)換電阻(R2、R3、R4)的另一端分別聯(lián)接在該單片機IC1的ADC3端、SDA/ADC4端和SCI/ADC5端，在該單片機IC1的ADC7端與熱敏電阻J1的接地端之間串聯(lián)有一濾波電容C1，以吸收雜波，避免采樣信號受到干擾。為A/D轉(zhuǎn)換提供電源的電池Vcc與單片機IC1的AVCC端聯(lián)接(參考圖2)，其間有一個由聯(lián)接在電池Vcc與單片機IC1的AVCC端之間的電阻R6和聯(lián)接在單片機IC1的AVCC端與GDN端之間的電容C5組成的低通濾波電路。
在本例中，相關(guān)元件的參數(shù)如下熱敏電阻J1的測溫范圍為-30℃～300℃、阻值范圍為1K Ω～300K Ω；轉(zhuǎn)換電阻(R2、R3、R4)分別為150K Ω、27K Ω、10K Ω；電阻R1為1KΩ；濾波電容C1為1000PF；電阻R6為1K Ω；電容C5為100000PF。
實施例3(參考圖2)本例是在前面總述部分、實施例1或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上，針對其中紅外通信電路中的紅外接收電路單元所提供的一個實例。在本例中，聯(lián)接在單片機IC1的XCK端的是紅外接收器IC3的信號輸出端，該紅外接收器IC3的電源腳(+號標(biāo)出)與該單片機IC1的INTO端聯(lián)接，該紅外接收器IC3的接地腳(-號標(biāo)出)與該單片機IC1的兩個GND端聯(lián)接并同時接地，在該紅外接收器I(3的電源腳與接地腳之間聯(lián)接有一個濾波電容C7。
在本例中，相關(guān)元件的參數(shù)如下紅外接收器IC3型號為TTL0038；濾波電容C7為1000PF。
實施例4(參考圖2)本例是在前面總述部分、實施例1、實施例2或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上，針對其中紅外通信電路中的紅外發(fā)射電路單元所提供的一個實例。在本例中，聯(lián)接在單片機IC1的ADCO端的是紅外發(fā)射管LED1的負(fù)極，該紅外發(fā)射管LED1的正極串聯(lián)一個限流電阻R7后與供電電池Vcc聯(lián)接。
在本例中，相關(guān)元件的參數(shù)如下紅外發(fā)射管LED1一般選擇38K的紅外發(fā)射管的即可；限流電阻R7為300Ω。
下面再結(jié)合圖3，補充介紹一下本實用新型的工作過程。
根據(jù)被測設(shè)備的允許溫升(或確定的溫度檢測范圍)以及根據(jù)需要確定的檢測間隔時間，對單片機進行初始化設(shè)定；讓熱敏電阻與被測設(shè)備(如高壓電氣設(shè)備的開關(guān))直接接觸，使單片機平時工作在待機狀態(tài)。
處于待機狀態(tài)的單片機定時(時間長短可由軟件控制)檢測是否有喚醒信號。當(dāng)喚醒信號喚醒單片機后，熱敏電阻J1及其周邊電路進入檢測模式，檢測被測設(shè)備的溫度變化是否超過了預(yù)定的范圍。即將采樣信號與單片機內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)電壓比較并采用MEGA8單片機的A/D轉(zhuǎn)換功能，通過數(shù)據(jù)計算得到設(shè)備溫度值并存入單片機的EEPROM。再將得到的電壓值與儲存在單片機的上次采樣值相比較。在沒有超過預(yù)定范圍的情況下，單片機重新回到待機狀態(tài)；如果溫度變化超過了預(yù)定范圍后，單片機驅(qū)動紅外通信電路開始工作，先由紅外接收器IC3接收總機(也稱上位機)發(fā)來的指令。經(jīng)過判斷及編號查詢后，單片機回復(fù)總機，建立通信。將數(shù)據(jù)調(diào)制成38K的載波信號由紅外發(fā)射管LED1發(fā)送給總機?？倷C的接收數(shù)據(jù)并通過解碼得到實時溫度值再通過通信串口與將數(shù)據(jù)發(fā)送給PC，從而實現(xiàn)了溫度的監(jiān)控。
在通信過程中采用自定義的通訊規(guī)約，總機通過給下位機(即溫度采集器)編號查詢的方式。先給下位機發(fā)送查詢命令，回復(fù)正確后建立通信。開始進行數(shù)據(jù)傳送，并且嚴(yán)格按照對應(yīng)地址進行通信，避免了可能出現(xiàn)的信號干擾現(xiàn)象。
權(quán)利要求1.一種高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器，該溫度檢測器包括AVR系列的MEGA8單片機(IC1)、與單片機(IC1)聯(lián)接的時鐘振蕩電路和供電電池(Vcc)，其特征在于，該溫度檢測器有與單片機(IC1)聯(lián)接的觸發(fā)喚醒及溫度測試電路、紅外通信電路；其中，所述觸發(fā)喚醒及溫度測試電路中的觸發(fā)喚醒電路單元由單片機(IC1)、聯(lián)接在該單片機(IC1)的INT1端的反相器(IC5)和阻容偶合振蕩電路組成，其溫度測試電路單元由單片機(IC1)、聯(lián)接在該單片機(IC1)的ADC7端的熱敏電阻(J1)、采樣電阻(R1)和三個測試檔位轉(zhuǎn)換電阻(R2、R3、R4)組成；所述紅外通信電路由單片機(IC1)、聯(lián)接在該單片機(IC1)的XCK端的紅外接收器(IC3)和聯(lián)接在該單片機(IC1)的ADC0端的紅外發(fā)射管(LED1)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器，其特征在于所述的阻容偶合振蕩電路包括為單片機提供喚醒脈沖的由一組電阻(R11)與電容(C3)組成的振蕩電路，該喚醒脈沖振蕩電路的電阻(R11)聯(lián)接在該單片機(IC1)的INT1端與該反相器(IC5)的電源腳之間，該反相器(IC5)的電源腳與所述供電電池(Vcc)正極聯(lián)接，其中的電容(C3)聯(lián)接在該反相器(IC5)的輸出端與所述單片機(IC1)的INT1端之間；為反相器提供輸入脈沖的由另一組電阻(R5)和電容(C2)組成的振蕩電路，該輸入脈沖振蕩電路的電阻(R5)聯(lián)接在該反相器(IC5)的輸出端與輸入端之間，其中的電容(C2)聯(lián)接在該反相器(IC5)的輸入端與接地腳之間，反相器(IC5)的接地腳聯(lián)接一個電容(C4)后接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器，其特征在于，熱敏電阻(J1)的一端直接接地，該熱敏電阻(J1)的另一端與所述的三個測試檔位轉(zhuǎn)換電阻(R2、R3、R4)和采樣電阻(R1)并聯(lián)；該采樣電阻(R1)的另一端與單片機(IC1)的ADC7端相聯(lián)接，以作為A/D轉(zhuǎn)換輸入信號；這三個測試檔位轉(zhuǎn)換電阻(R2、R3、R4)的另一端分別聯(lián)接在該單片機(IC1)的ADC3端、SDA/ADC4端和SCI/ADC5端，在該單片機(IC1)的ADC7端與熱敏電阻(J1)的接地端之間串聯(lián)有一濾波電容(C1)；為A/D轉(zhuǎn)換提供電源的電池(Vcc)與單片機(IC1)的AVCC端聯(lián)接，其間有一個由聯(lián)接在電池(Vcc)與單片機(IC1)的AVCC端之間的電阻(R6)和聯(lián)接在單片機(IC1)的AVCC端與GDN端之間的電容(C5)組成的低通濾波電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器，其特征在于，聯(lián)接在單片機(IC1)的XCK端的是紅外接收器(IC3)的信號輸出端，該紅外接收器(IC3)的電源腳(+)與該單片機(IC1)的INT0端聯(lián)接，該紅外接收器(IC3)的接地腳(-)與該單片機(IC1)的兩個GND端聯(lián)接并同時接地，在該紅外接收器(IC3)的電源腳(+)與接地腳(-)之間聯(lián)接有一個濾波電容(C7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器，其特征在于，聯(lián)接在單片機(IC1)的XCK端的是紅外接收器(IC3)的信號輸出端，該紅外接收器(IC3)的電源腳(+)與該單片機(IC1)的INT0端聯(lián)接，該紅外接收器(IC3)的接地腳(-)與該單片機(IC1)的兩個GND端聯(lián)接并同時接地，在該紅外接收器(IC3)的電源腳(+)與接地腳(-)之間聯(lián)接有一個濾波電容(C7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器，其特征在于，聯(lián)接在單片機(IC1)的ADC0端的是紅外發(fā)射管(LED1)的負(fù)極，該紅外發(fā)射管(LED1)的正極串聯(lián)一個限流電阻(R7)后與供電電池(Vcc)聯(lián)接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器，其特征在于，聯(lián)接在單片機(IC1)的ADC0端的是紅外發(fā)射管(LED1)的負(fù)極，該紅外發(fā)射管(LED1)的正極串聯(lián)一個限流電阻(R7)后與供電電池(Vcc)聯(lián)接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器，其特征在于，聯(lián)接在單片機(IC1)的ADC0端的是紅外發(fā)射管(LED1)的負(fù)極，該紅外發(fā)射管(LED1)的正極串聯(lián)一個限流電阻(R7)后與供電電池(Vcc)聯(lián)接。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器，其特征在于，聯(lián)接在單片機(IC1)的ADC0端的是紅外發(fā)射管(LED1)的負(fù)極，該紅外發(fā)射管(LED1)的正極串聯(lián)一個限流電阻(R7)后與供電電池(Vcc)聯(lián)接。
專利摘要一種高壓電氣設(shè)備的溫度檢測器。它有以AVR系列的MEGA8單片機為核心的觸發(fā)喚醒及溫度測試電路、紅外通信電路和供電電池。其觸發(fā)喚醒電路單元由單片機、聯(lián)接在該單片機的DTI1端的反相器及阻容偶合振蕩電路組成；其溫度測試電路單元由單片機、聯(lián)接在該單片機的ADC7端的熱敏電阻、采樣電阻和三個測試檔位轉(zhuǎn)換電阻組成；其紅外通信電路由單片機、聯(lián)接在該單片機的XCK端的紅外接收器和聯(lián)接在該單片機的ADCO端的紅外發(fā)射管組成。它是一種基于紅外傳輸?shù)慕佑|式的高壓電氣設(shè)備溫度檢測器。本實用新型有微功耗、可靠性高、測量精度高，能實時在線檢測；體積小、安裝方便、性價比高；測量溫度范圍寬，能在惡劣環(huán)境下工作等優(yōu)點。
文檔編號G01K7/16GK2833540SQ200520010199
公開日2006年11月1日 申請日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者周念成, 張經(jīng)緯 申請人:重慶大學(xué)