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一种凝露监测仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种凝露监测仪，包含位于电力高压开关柜内的数据采集与传输�？楹驮洞Φ氖�据监测与显示�？椋凰�述数据采集与传输�？榘�含依次连接的凝露传感器阵列、多路复用开关、信号处理模块、模数转换�？楹臀尴叻⑺湍？椋凰�述数据监测与显示�？榘�含无线接收模块、单片机、显示�？�、时钟芯片和声光报警电路，所述无线接收模块、显示�？�、时钟芯片及声光报警电路分别与单片机�？橄嗔�接。该实用新型通过阵列式凝露传感器以及微弱信号调理电路，能实时精确的监测高压开关柜内的凝露强度，可实现分级别通过液晶显示和声光报警及时提示用户清除凝露，大大提高开关柜防凝露的可靠性和工作寿命。
【专利说明】一种凝露监测仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种凝露监测仪。
【背景技术】
[0002]我国信息请登陆:输配电设备网在开关柜中采用自动加热除湿控制器防止凝露已有十几年历史，这种加热除湿控制器在抗潮湿、防凝露保证高压设备可靠运行起到了积极作用，但在有的地区应用中也出现了一些问题，例如:在南方的梅雨季节，有时开关柜内部的空气湿度较高，甚至开关柜内局部已有结露现象，由于安装在柜体内部的凝露传感器的位置并没有到达凝露的程度，或者，凝露传感器长期受空气中灰尘和气体侵蚀，使传感器的灵敏度受到影响，凝露控制器不能及时地启动加热器。致使凝露控制的作用失灵，给开关设备的安全带来威胁。新型高压开关柜内部空间十分紧凑，为保证在高湿地区内部绝缘水平，保证装置可靠工作，对柜内防潮、防凝露提出了更高的要求。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是针对【背景技术】中的不足提供了一种凝露监测仪，该监测仪通过阵列式凝露传感器以及微弱信号调理电路，能实时精确的监测高压开关柜内的凝露强度，可实现分级别通过液晶显示和声光报警及时提示用户清除凝露。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0005]一种凝露监测仪，包含位于电力高压开关柜内的数据采集与传输�？楹驮洞Φ氖�据监测与显示�？椋�所述数据采集与传输�？榘�含由有多个凝露传感器组成的传感器阵列。
[0006]优选的，所述数据采集与传输�？榛拱�含多路复用开关、信号处理�？�、模数转换�？椋�所述凝露传感器阵列的每个输出端和多路复用开关的输入端一一对应，所述多路复用开关的输出端连接信号处理�？榈氖淙攵耍�所述信号处理�？榈氖涑龆肆�接模数转换�？榈氖淙攵�。
[0007]优选的，所述数据监测与显示模块包含单片机、显示�？�、时钟芯片和报警电路，所述显示�？�、时钟芯片及声光报警电路分别与单片机连接。
[0008]优选的，所述位于电力高压开关柜内的数据采集与传输�？楹褪�据监测与显示�？橥ü�无线连接。
[0009]优选的，所述多路复用开关型号为AMC4601。
[0010]优选的，所述模数转换�？椴捎眯秃盼狝D7794的模数转换器。
[0011]优选的，所述显示�？槲�触摸屏式显示�？椤�
[0012]优选的，所述显示�？槲�204寸ALIENTEK TFTLCD。
[0013]优选的，所述单片机�？榈男秃盼猄TM32。
[0014]优选的，所述时钟芯片的型号为DS1302。
[0015]本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:[0016]本实用新型提出了一种微型化和智能化的凝露监测仪，通过阵列式凝露传感器以及微弱信号调理电路，能实时精确的监测高压开关柜内的凝露强度，可实现分级别通过液晶显示和声光报警及时提示用户清除凝露，大大提高开关柜防凝露的可靠性和工作寿命。本实用新型提出的智能化高压柜凝露测量仪具有低功耗、微型化、成本低、精度高的特点，稳定性好，同时具有数据实时显示，由于采用多个数据采集与传输系统阵列式多点测量，能够高效地对高压柜内凝露状况做全面监测。
【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的系统框图；
[0018]图2是本实用新型的凝露传感器及其前置放大电路；
[0019]图3是本实用新型的阵列式凝露传感器与多路复用模拟开关示意图；
[0020]图4是本实用新型的信号处理�？椋�
[0021]图5是本实用新型的无线通信电路；
[0022]图6是本实用新型的触摸屏输入与显示电路；
[0023]图7是本实用新型的声光报警电路；
[0024]图8是本实用新型的系统主流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明:
[0026]如图1所示，一种凝露监测仪，包含位于电力高压开关柜内的数据采集与传输�？楹驮洞Φ氖�据监测与显示�？椋凰�述数据采集与传输�？榘�含依次连接的数据采集�？椤⒍嗦犯从每�关、信号处理�？�、模数转换模块和无线发送�？椋黄涫�据采集模块包含多个HDP-07传感器及放大电路，其模数转换模块可选为AD7794模数转换器，其多路复用开关可选为AMC4601，所述数据监测与显示�？榘�含无线接收�？�、单片机�？�、触摸屏输入与显示�？�、时钟芯片和声光报警电路，所述无线接收模块、触摸屏输入与显示�？�、时钟芯片及声光报警电路分别与单片机�？橄嗔�接；其无线发送与接收�？榭裳∥�收发芯片nRF905，其单片机�？榭裳∥猄TM32单片机，其时钟芯片可选为DS1302芯片，所述触摸屏输入与显示�？榭窝∥�2.4寸ALIENTEK TFTIXD，所述信号处理�？榘�含放大电路和双运放带通滤波器，所述放大电路由0PA277运算放大器及电阻电容组成，所述双运带通滤波器由2个0PA277运算放大器组成，所述报警电路由二极管与蜂鸣器组成。本实用新型所涉及得单片机的相关运算都属于现有技术，本实用新型没有改进在凝露监测过程中涉及到的单片机运算方法。
[0027]如图2所示，信号采集是采用的凝露传感器HDP-07，综合精度相对较高，适合环境温度为0°C、60°C，本凝露传感器是正特性开关型元件，对低湿不敏感而仅对高湿敏感，最适合于需要控制高湿度、结露的场合，很符合高压柜的凝露测量。本实用新型利用同相比例运算电路将传感器采集的信号做前置放大处理。
[0028]如图3所示，凝露的检测一般都是采用单个传感器测量，由于某点凝露可能变化很大且传感器出厂参数等略有差异，这些因素均增加了测量误差。本实用新型对传统的基于凝露传感器测量系统进行改进。硬件上利用HDP-07凝露传感器组成2*2的阵列，采用分布阵列式多点平均测量方式，有效地消除了由于传感器个体本身的缺陷带来的测量误差和减少了由于传感器芯片蠕变而产生的随机误差或重复性误差，显著减少了年漂的影响。这样阵列式的测量方式能实时监测高压柜里的凝露情况。此外，在该阵列式测量方式中，采用多路复用模拟开关选择分时输出给后续的信号处理电路�？�。
[0029]如图4所示，信号处理电路包括放大电路和双运放带通滤波器，将阵列式传感器采取的数据进行放大和滤波处理后输入到信号转换电路，大大减小测量中的信号噪声以及信号的损耗，其中放大电路部分由0PA277运算放大器及电阻电容组成的放大电路，该电路是典型的差分放大电路，同时，C3和R6，C4与R7组成低通滤波器。由两个0PA277运算放大器组成双运放带通滤波器，本设计的带通滤波器Q值和中心频率可调，调节R9可以调节电路的谐振频率，调节R8可以调节电路的Q值。值得注意的是，阵列式凝露传感器将各点的凝露信号采集后由多路复用模拟开关选择输出给信号处理电路后再输入到AD7794进行数模转换，将模拟信号转换为数字信号，有利于信号的长距离无线传输。值得注意的是，24位Σ - Λ型模数转换器AD7794的噪声只有40nV，功耗电流仅400 μ Α,特别适合要求低功耗和高精度测量的应用。
[0030]如图5所示，本实用新型采用发射频点多、发射距离远、抗干扰能力强的远距离无线收发芯片nRF905，工作在433/868/915MHz3个ISM频段，频段之间收发模式切换时间小于650us。TRX_CE、PWR_UP、TXEN、CSN、SCK、MISO、MOSI 等端口与单片机相连，CSN、SCK、MIS0、MOSI组成SPI接口。发射数据时，将nRF905设置为发射模式，单片机通过SPI接口将接受点地址和有效数据写入芯片缓存区，然后配合TRX_CE电平生成CRC和前导码，并发射数据。接收数据时，将HRF905设置为接受模式，等待数据的到来，当接受到对方的前导码、有效地址和CRC后，将数据储存在寄存器中，产生中断，让单片机读取。
[0031]如图6所示，触摸屏输入与显示电路由TFT触摸液晶屏构成显示控制电路，高压柜内露水凝结量，可以通过液晶屏实时显示出来，对于报警阈值，用户也可以根据自己的要求通过触摸屏输入设置。
[0032]如图7所示，声光报警电路采用黄色、橙色和红色3种颜色不同的二极管以及蜂鸣器进行报警提示，其中三种不同的颜色代表不同的阈值警告，当达到红色最高预警时，控制蜂鸣器进行警报提示管理员进行凝露的清理与高压柜内部的防护。
[0033]如图8所示，开始测试后，STM32单片机被唤醒，高压柜凝露监测系统初始化,此时可通过触摸屏在线设置3个不同程度阈值。然后AD7794每隔一定时间对HDP-07传感器测量的露水凝结量通过多路复用开关选择性地对数据进行采样。无线接收�？榻邮詹杉�数据，经处理后，液晶屏显示露水凝结量，并判断采集数据是否高于设阈值，大于最小阈值小于第二阈值黄色灯亮，大于第二阈值小于最大阈值橙色灯亮，大于最大阈值红灯亮且蜂鸣器紧急报警。STM32单片机优势在于它的低功耗特性，本系统程序按照低功耗方式设计。除了必要的设备初始化以外，其余程序有液晶屏触发、定时器和A/D转换均在中断中完成。单片机大部分时间处于低功耗模式中，只有中断被触发时，才被唤醒，这一设计方案大大降低了系统功耗。为了进一步降低功耗，当不观测测量数据时，可以使系统进入自动测量模式，单片机控制液晶，关闭其背光，减少功耗。
【权利要求】
1.一种凝露监测仪，包含位于电力高压开关柜内的数据采集与传输�？楹驮洞Φ氖�据监测与显示�？椋�其特征在于:所述数据采集与传输�？榘�含由有多个凝露传感器组成的传感器阵列；所述数据采集与传输�？榛拱�含多路复用开关、信号处理�？�、模数转换�？椋�所述凝露传感器阵列的每个输出端和多路复用开关的输入端一一对应，所述多路复用开关的输出端连接信号处理�？榈氖淙攵耍�所述信号处理模块的输出端连接模数转换�？榈氖淙攵恕�
2.根据权利要求1所述凝露监测仪，其特征在于:所述数据监测与显示�？榘�含单片机、显示�？�、时钟芯片和报警电路，所述显示�？�、时钟芯片及声光报警电路分别与单片机连接。
3.根据权利要求1所述凝露监测仪，其特征在于:所述位于电力高压开关柜内的数据采集与传输�？楹褪�据监测与显示�？橥ü�无线连接。
4.根据权利要求1所述凝露监测仪，其特征在于:所述多路复用开关型号为AMC4601。
5.根据权利要求1所述凝露监测仪，其特征在于:所述模数转换�？椴捎眯秃盼狝D7794的模数转换器。
6.根据权利要求1所述凝露监测仪，其特征在于:所述显示�？槲�触摸屏式显示�？�。
7.根据权利要求2或6所述的凝露监测仪，其特征在于:所述显示�？槲�2.4寸ALIENTEK TFTLCD。
8.根据权利要求2所述凝露监测仪，其特征在于:所述单片机�？榈男秃盼猄TM32。
9.根据权利要求2所述凝露监测仪，其特征在于:所述时钟芯片的型号为DS1302。
【文档编号】G01N33/00GK203824979SQ201420017314
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】张加宏, 黄秦, 刘恒, 刘清惓, 付洋 申请人:南京信息工程大学