本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于電場(chǎng)感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無線測(cè)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(gè)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(cè)設(shè)備上，微處理器以一定時(shí)間間隔采集測(cè)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(cè)集中接收裝置，集中接收裝置對(duì)溫度狀況進(jìn)行分析、預(yù)警和報(bào)警等處理，達(dá)到在線監(jiān)測(cè)的目的。

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(cè)。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(chǎng)耦合感應(yīng)。

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(cè)參數(shù)單一，不能大面積推廣與應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于電場(chǎng)感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)，其能夠提高電場(chǎng)感應(yīng)取電效率從而縮小傳感器體積。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

基于電場(chǎng)感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)，包括電場(chǎng)感應(yīng)模塊、帶電 警示模塊、系統(tǒng)儲(chǔ)能模塊、主控模塊、無線收發(fā)模塊和溫度測(cè)量模塊；所述帶電警示模塊、系統(tǒng)儲(chǔ)能模塊均與電場(chǎng)感應(yīng)模塊連接，帶電警示模塊、主控模塊均與系統(tǒng)儲(chǔ)能模塊連接，無線收發(fā)模塊和溫度測(cè)量模塊均與主控模塊連接；電場(chǎng)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(chǔ)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(shí)進(jìn)行發(fā)光指示；系統(tǒng)儲(chǔ)能模塊用于對(duì)感應(yīng)電壓進(jìn)行存儲(chǔ)形成儲(chǔ)能電壓，并當(dāng)儲(chǔ)能電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)控制主控模塊開啟或關(guān)閉；溫度測(cè)量模塊用于檢測(cè)溫度信號(hào)并發(fā)送溫度值至主控模塊，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。

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(cè)量模塊，該電流測(cè)量模塊用于檢測(cè)電磁強(qiáng)度信號(hào)并發(fā)送電流值至主控模塊。

優(yōu)選的，所述溫度測(cè)量模塊包括感溫元件和信號(hào)處理模塊，感溫元件、信號(hào)處理模塊和主控模塊依次連接，所述感溫元件用于檢測(cè)溫度信號(hào)并發(fā)送至信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊用于對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行濾波，并處理得到溫度值，發(fā)送該溫度值至主控模塊。

優(yōu)選的，電流測(cè)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(cè)電磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)并發(fā)送至trms模塊，trms模塊用于根據(jù)該電磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)處理得到電流值，發(fā)送該電流值至主控模塊。

優(yōu)選的，所述電場(chǎng)感應(yīng)模塊包括高壓帶電體和pcb銅箔，所述系統(tǒng)儲(chǔ)能模塊包括整流橋堆b1、儲(chǔ)能電容c1、儲(chǔ)能電容ec2、高壓 觸發(fā)二極管d1、二極管d2、變壓器t1、電源管理芯片u1、電阻r1和電阻r2；所述帶電警示模塊包括整流橋堆b2、儲(chǔ)能電容c3、高壓觸發(fā)二級(jí)管d3、發(fā)光二極管d4和限流電阻r3；

整流橋堆b1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b1的第一直流端和儲(chǔ)能電容c1的一端均與高壓觸發(fā)二極管d1的一端連接，高壓觸發(fā)二極管的另一端連接變壓器t1的初級(jí)線圈的一端，變壓器t1初級(jí)線圈的另一端和儲(chǔ)能電容c1的另一端均與整流橋堆b1的第二直流端連接；變壓器t1的次級(jí)線圈的一端連接二極管d2的正極，二極管d2的負(fù)極和儲(chǔ)能電容ec2的一端均與電源管理芯片的輸入端連接；變壓器t1的次級(jí)線圈的另一端、儲(chǔ)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r1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r1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(chǔ)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(chǔ)能電容c3的另一端均與整流橋堆b2的第二直流端連接。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明能夠提高電場(chǎng)感應(yīng)取電效率，從而縮小傳感器系統(tǒng)的體 積，簡(jiǎn)化傳感器安裝與調(diào)試。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于電場(chǎng)感應(yīng)式的復(fù)合型傳感器系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的電場(chǎng)感應(yīng)模塊、系統(tǒng)儲(chǔ)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

下面，結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

參見圖1，本發(fā)明提供一種基于電場(chǎng)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(chǎng)感應(yīng)模塊、帶電警示模塊、系統(tǒng)儲(chǔ)能模塊、主控模塊、無線收發(fā)模塊和溫度測(cè)量模塊；所述帶電警示模塊、系統(tǒng)儲(chǔ)能模塊均與電場(chǎng)感應(yīng)模塊連接，帶電警示模塊、主控模塊均與系統(tǒng)儲(chǔ)能模塊連接，無線收發(fā)模塊和溫度測(cè)量模塊均與主控模塊連接。

電場(chǎng)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(chǔ)能模塊；電場(chǎng)感應(yīng)模塊可利用電容耦合的位移電流獲取感應(yīng)電壓。

帶電警示模塊用于當(dāng)感應(yīng)電壓高于預(yù)設(shè)值時(shí)進(jìn)行發(fā)光指示；高于該預(yù)設(shè)值時(shí)為高壓狀態(tài)，可對(duì)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)。

系統(tǒng)儲(chǔ)能模塊用于對(duì)感應(yīng)電壓進(jìn)行存儲(chǔ)形成儲(chǔ)能電壓，并當(dāng)儲(chǔ)能 電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)控制主控模塊開啟或關(guān)閉；溫度測(cè)量模塊用于檢測(cè)溫度信號(hào)并發(fā)送溫度值至主控模塊。

復(fù)合型傳感器系統(tǒng)還包括與主控模塊連接的電流測(cè)量模塊，該電流測(cè)量模塊用于檢測(cè)電磁強(qiáng)度信號(hào)并發(fā)送電流值至主控模塊。通過電流測(cè)量模塊和溫度測(cè)量模塊，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)在線監(jiān)測(cè)的效果，既能測(cè)量溫度也能測(cè)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。

溫度測(cè)量模塊包括感溫元件和信號(hào)處理模塊，感溫元件、信號(hào)處理模塊和主控模塊依次連接，所述感溫元件用于檢測(cè)溫度信號(hào)并發(fā)送至信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊用于對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行濾波，并處理得到溫度值，發(fā)送該溫度值至主控模塊，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。

電流測(cè)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(cè)電磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)并發(fā)送至trms模塊，trms模塊用于根據(jù)該電磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)處理得到電流值，發(fā)送該電流值至主控模塊。trms為truerootmeansquare，也就是真有效值轉(zhuǎn)換，其將電磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換為真有效值，依據(jù)電流的磁效應(yīng)，計(jì)算電流值。

主控模塊通過無線收發(fā)模塊發(fā)送信息至外部對(duì)應(yīng)的接收裝置。

具體的，參見圖2，電場(chǎng)感應(yīng)模塊包括高壓帶電體和pcb銅箔，所述系統(tǒng)儲(chǔ)能模塊包括整流橋堆b1、儲(chǔ)能電容c1、儲(chǔ)能電容ec2、 高壓觸發(fā)二極管d1、二極管d2、變壓器t1、電源管理芯片u1、電阻r1和電阻r2；所述帶電警示模塊包括整流橋堆b2、儲(chǔ)能電容c3、高壓觸發(fā)二級(jí)管d3、發(fā)光二極管d4和限流電阻r3；

整流橋堆b1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b1的第一直流端c和儲(chǔ)能電容c1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d1的另一端連接變壓器t1的初級(jí)線圈的一端，變壓器t1初級(jí)線圈的另一端和儲(chǔ)能電容c1的另一端均與整流橋堆b1的第二直流端d連接；變壓器t1的次級(jí)線圈的一端連接二極管d2的正極，二極管d2的負(fù)極和儲(chǔ)能電容ec2的一端均與電源管理芯片u1的輸入端vin連接；變壓器t1的次級(jí)線圈的另一端、儲(chǔ)能電容ec2的另一端和電源管理芯片u1的地端gnd均接地；電源管理芯片u1的輸出端vout連接主控模塊；電阻r1的一端連接電源管理芯片u1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u1的第二閾值調(diào)節(jié)端vl；電阻r1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f連接pcb銅箔，整流橋堆b2的第一直流端g和儲(chǔ)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(chǔ)能電容c3的另一端均與整流橋堆b2的第二直流端h連接。

電場(chǎng)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(duì)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b1對(duì)儲(chǔ)能電容c1進(jìn)行一級(jí)儲(chǔ)能，當(dāng)儲(chǔ)能電容c1中的儲(chǔ)能電壓達(dá)到高壓觸發(fā)二極管d1的導(dǎo)通電壓時(shí)，儲(chǔ)能電容c1中的電壓經(jīng)過變壓器實(shí)現(xiàn)阻抗變換，提高電場(chǎng)感應(yīng)模塊的感應(yīng)電流輸出能力，感應(yīng)脈沖周期性對(duì)儲(chǔ)能電容ec2進(jìn)行二次儲(chǔ)能。當(dāng)儲(chǔ)能電容ec2的儲(chǔ)能電壓高于電源管理芯片u1的第一閾值時(shí)，通過電源管理芯片u1的輸出端對(duì)后級(jí)電路提供能量，直至儲(chǔ)能電容ec2的儲(chǔ)能電壓低于電源管理芯片的第二閾值時(shí)，關(guān)閉能量輸出，也就是電源管理芯片u1的輸出端不再對(duì)后級(jí)電路提供能量。第一閾值由電阻r1進(jìn)行調(diào)節(jié)，第二閾值由電阻r2進(jìn)行調(diào)節(jié)。

感應(yīng)電壓經(jīng)過整流橋堆b2對(duì)儲(chǔ)能電容c3進(jìn)行儲(chǔ)能，當(dāng)儲(chǔ)能電容c3的儲(chǔ)能電壓達(dá)到高壓觸發(fā)二極管d3導(dǎo)通電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管d4發(fā)光，當(dāng)儲(chǔ)能電壓低于高壓觸發(fā)二極管d3截止電壓時(shí)，發(fā)光二極管d4熄滅。這樣，當(dāng)高壓帶電體帶電時(shí)，發(fā)光二極管d4會(huì)處于閃爍狀態(tài)，進(jìn)行高壓帶電預(yù)警。同時(shí)閃爍頻率越高，說明電壓等級(jí)越高。

本發(fā)明電場(chǎng)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(chǔ)能電容充電，實(shí)現(xiàn)高效的能量累計(jì)，元件少體積小，適用電壓等級(jí)寬。

對(duì)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)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。