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CN107846071A - 一种基于电磁能取电技术的测温测流系统及控制方法 - Google Patents

一种基于电磁能取电技术的测温测流系统及控制方法 Download PDF

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CN107846071A
CN107846071A CN201711053998.1A CN201711053998A CN107846071A CN 107846071 A CN107846071 A CN 107846071A CN 201711053998 A CN201711053998 A CN 201711053998A CN 107846071 A CN107846071 A CN 107846071A
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唐洪良
徐阳
孙磊
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Hangzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

本发明旨在提供一种基于电磁能取电技术的测温测流系统及控制方法，以解决现有技术方案中的问题，实现系统的持续供电。包括电流测量模块、温度测量模块、微处理器、无线通讯模块、供电模块、电压检测芯片和第一开关管，所述系统还包括太阳能电池和第二开关管，第二开关管的输入端连接太阳能电池的正极，第二开关管的输出端连接太阳能电池的负极，第二开关管的被控制端通过反相器与电压检测芯片的控制端连接；本发明还公开了相应的控制方法。通过实施本发明可以取得以下有益技术效果：实现供电模块与太阳能供电的自动切换。同时可在按背景技术中专利生产的产品的基础进行改进，降低改进成本。

Description

一种基于电磁能取电技术的测温测流系统及控制方法
技术领域
本发明涉及电力领域，具体涉及一种基于电磁能取电技术的测温测流系统及控制方法。
背景技术
申请号为201320586836.5的发明创造公开了一种无源无线测温测流系统，本发明公开了一种无源无线测温测流系统，其包括电流测量模块、温度测量模块、微处理器、无线通讯模块和为整个系统供电的供电模块，所述电流测量模块和温度测量模块分别与所述微处理器电连接；供电模块包括电磁感应取电模块、依次连接的振动发电片、整流电路和升压模块，升压模块连接微处理器的电源输入端，振动发电片上开有若干个用于安装配重件的配重孔，配重件包括螺母和螺栓，振动发电片固定在被测电机上。管理电路包括电压检测芯片和第一开关管，电压检测芯片与超级电容并联；第一开关管的被控端连接电压检测芯片的控制端，第一开关管的输入端连接超级电容的正极，第一开关管的输出端连接微处理器的电源输入端正极。微处理器的电源输入端负极连接升压模块的负极输出端。该现有技术采用电磁感应取电模块为测温测流系统供电，当电压检测芯片检测到供电模块当无电供给时，通过电压检测芯片控制第一开关管断开。其不足在于：电压检测芯片控制第一开关管断开后，微处理器无供电，缺少另外的电源供给，影响系统的有效运行。
发明内容
本发明旨在提供一种基于电磁能取电技术的测温测流系统及控制方法，以解决现有技术方案中的问题，实现系统的持续供电。
为了实现所述目的，本发明一种基于电磁能取电技术的测温测流系统，包括电流测量模块、温度测量模块、微处理器、无线通讯模块、供电模块、电压检测芯片和第一开关管，所述供电模块包括电磁感应取电模块、整流电路和升压模块，电磁感应取电模块的正极通过整流电路连接升压模块的正极输入端，电磁感应取电模块的负极连接升压模块的负极输入端，所述升压模块包括超级电容，第一开关管的被控端连接电压检测芯片的控制端，第一开关管的输入端连接超级电容的正极，第一开关管的输出端连接微处理器的电源输入端正极，所述系统还包括太阳能电池和第二开关管，第二开关管的输入端连接太阳能电池的正极，第二开关管的输出端连接太阳能电池的负极，第二开关管的被控制端通过反相器与电压检测芯片的控制端连接。
优选的，所示太阳能电池的正极与第二开关管的输入端之间串联有整流二极管。
优选的，所述升压模块还包括自举升压电路和充电泵，所述自举升压电路的输入端连接继流电容的正极，所述自举升压电路的输出端连接超级电容的正极，所述充电泵的控制端连接自举升压电路的控制端，充电泵的另一端连接超级电容的负极，所述超级电容的正极为升压模块的正极输出端，所述超级电容的负极同时作为升压模块的正极输入端。
优选的，所述供电模块还包括振动发电片，所述振动发电片的正极通过整流电路连接升压模块的正极输入端，振动发电片的负极连接升压模块的负极输入端，升压模块连接微处理器的电源输入端。
优选的，所述供电模块还包括温差发电片，所述温差发电片与振动发电片并联，所述温差发电片贴合在被测电路的电缆接线端子上。
优选的，所述电磁感应取电模块包括磁芯和围绕在磁芯上的绕线线圈，所述绕线线圈放置在导线旁并与导线垂直，绕线线圈的与振动发电片并联。
优选的，所述整流电路为二极管D1。
优选的，所述电压检测芯片的控制端连接微处理器一输出端，所述微处理器一输出端与电机相连以控制电机转动。
本发明的另一方面，一种基于电磁能取电技术的测温测流系统的控制方法，通过电压检测芯片检测供电模块有无电可供，当电压检测芯片检测到供电模块无电可供时，输出信号以控制第一开关管断开时同时控制第二开关管闭合，进而通过太阳能供电模块供电，当电压检测芯片检测到供电模块无电可供时，输出信号以控制第一开关管闭合，同时控制第二开关管断开，进而通过供电模块供电；通过微处理器根据获取电压检测芯片的控制信号，获取电压检测芯片的高电平信号持续总时间T1，获取电压检测芯片的高电平信号持续总时间T2，获取太阳能电池充满电时可以供电持续时间T3，获取太阳能板设置方位角为正南且倾斜角为40度时太阳能电池从空充到满电时所需要的时间T4，计算太阳能电池可用时间T5＝T3×T2/T1，根据T4和T5对电机进行控制：当T4大于T5/2时,微处理器通过电机控制太阳能电板成40度角倾斜；当T4小于等于T5/2且大于T5/4时,通过电机控制太阳能电板在每T5/2时间段中前T4/2时间成40度角倾斜，后T5/2-T4/2时间成90倾斜角；当T4小于等于T5/4时,通过电机控制太阳能电板在每T5/2时间段中前T4时间成40度角倾斜,后T5/2-T4/2时间成90倾斜角。
通过实施本发明可以取得以下有益技术效果：有益效果:电压检测芯片与超级电容并联，当电压检测芯片检测到供电模块无电可供时，输出信号以控制第一开关管断开时同时控制第二开关管闭合，进而通过太阳能电池供电；当电压检测芯片检测到供电模块无电可供时，输出信号以控制第一开关管闭合，同时控制第二开关管断开，进而通过供电模块供电。实现供电模块与太阳能供电的自动切换。同时可在按背景技术中专利生产的产品的基础进行改进，降低改进成本。
附图说明
图1为本发明的电路图；
图2为本发明的结构示意图；
图中：1、振动发电片，2、温差发电片，3、电磁感应取电模块，4、自举升压电路，5、稳压保护电路，6、电压检测芯片，7、微处理器，8、温度测量模块，9、无线通讯模块，10、电流测量模块，11、太阳能电池，11-1、太阳能电池，12、外部结构，13、电机，14、第一锥齿轮，15、第二锥齿轮；16、连接轴。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1：
本发明提供了一种基于电磁能取电技术的测温测流系统，如图1所示，包括电压检测芯片6、微处理器7、温度测量模块8、无线通讯模块9、电流测量模块10、供电模块和第一开关管T1，所述供电模块包括电磁感应取电模块3、整流电路和升压模块，电磁感应取电模块3的正极通过整流电路连接升压模块的正极输入端，电磁感应取电模块3的负极连接升压模块的负极输入端，所述升压模块包括超级电容C2，第一开关管T1的被控端连接电压检测芯片6的控制端，第一开关管T1的输入端连接超级电容C2的正极，第一开关管T1的输出端连接微处理器7的电源输入端正极，超级电容C2的负极连接微处理器的负极，所述系统还包括太阳能电池11和第二开关管T2，第二开关管T2的输入端连接太阳能电池11的正极，第二开关管T2的输出端连接太阳能电池11的负极，第二开关管T2的被控制端通过反相器12与电压检测芯片6的控制端连接。
有益效果:电压检测芯片6与超级电容C2并联，当电压检测芯片6检测到供电模块无电可供时，输出信号以控制第一开关管T1断开时同时控制第二开关管T2闭合，进而通过太阳能电池11供电；当电压检测芯片6检测到供电模块无电可供时，输出信号以控制第一开关管T1闭合时，同时控制第二开关管T2断开，进而通过供电模块供电。实现供电模块与太阳能供电的自动切换。同时可在按背景技术中专利生产的产品的基础进行改进，降低改进成本。
反相器实现的功能是输入高电平时,输出低电平；输入低电平时,输出高电平；反相器作为现有技术中的电路，本申请不再详细说明。
作为上述一种基于电磁能取电技术的测温测流系统的优选实施方案，为了提高系统安全性，所示太阳能电池的正极与第二开关管的输入端之间串联有整流二极管D4。
作为上述一种基于电磁能取电技术的测温测流系统的优选实施方案，如图2所示，所述系统还包括电机13，所示太阳能电池包括太阳能板11-1，电机的输出轴上设有第一锥齿轮14，所述太阳能板侧壁的中部固定有与第一锥齿轮齿合的第二锥齿轮15；所述太阳能板侧壁的中部连接有连接轴16，所述太阳能通过连接轴沿连接轴轴线可转动设置在外部结构12上。可以通过电机控制太阳能板的朝向；其优点在于:一方面，当需要提高太阳能转换效率时，可以控制太阳能板面向太阳光；另一方面，当工作人员需要观察被太阳能板遮挡区域状态时，可以控制太阳能板转动到竖直方向，减少视觉阻挡。
作为上述一种基于电磁能取电技术的测温测流系统的具体实施方案，所述电流测量模块和温度测量模块分别与所述微处理器电连接，所述微处理器和所述无线通讯模块之间连接有第三开关管T3，所述第三开关管的被控端与微处理器的控制端连接，所述第三开关管的输入端与微处理器的电源输出端连接，所述第三开关管的输出端与无线通讯模块的电源输入端连接，所述微处理器还通过串行接口用通讯总线连接无线通讯模块。
作为上述一种基于电磁能取电技术的测温测流系统的具体实施方案，所述整流电路为二极管D1，过压保护电路包括两个负极相互连接的单向稳压二极管D2和D3，单相稳压二极管D2和D3的正极分别连接振动发电片1的两个输出端。振动发电片1的正极连接整流二极管D1的正极，整流二极管D1的负极连接继流电容C1的正极，振动发电片1的负极连接继流电容C1的负极。
作为上述一种基于电磁能取电技术的测温测流系统的优选实施方案，，所述供电模块还包括继流电容C1，所述继流电容C1的正极连接升压模块的正极输入端，所述继流电容C1的负极连接升压模块的负极输入端。所述升压模块还包括自举升压电路4、充电泵K和稳压保护电路5，所述自举升压电路4的输入端连接继流电容C1的正极，所述自举升压电路4的输出端连接超级电容C2的正极，所述充电泵K的控制端连接自举升压电路4的控制端，充电泵K的另一端连接超级电容C2的负极，所述超级电容C2的正极为升压模块的正极输出端，所述超级电容C2的负极同时作为升压模块的正极输入端。稳压保护电路5的正极连接超级电容C2的正极，负极连接超级电容C2的负极。
作为上述一种基于电磁能取电技术的测温测流系统的优选实施方案，所述供电模块还包括振动发电片1，所述振动发电片1的正极通过整流电路连接升压模块的正极输入端，振动发电片1的负极连接升压模块的负极输入端，升压模块连接微处理器7的电源输入端。
作为上述一种基于电磁能取电技术的测温测流系统的优选实施方案，所述供电模块还包括温差发电片2，所述温差发电片2与振动发电片1并联，所述温差发电片2贴合在被测电路的电缆接线端子上。
作为上述一种基于电磁能取电技术的测温测流系统的优选实施方案，所述电磁感应取电模块3包括磁芯和围绕在磁芯上的绕线线圈，所述绕线线圈放置在导线旁并与导线垂直，绕线线圈的与振动发电片1并联。
其他与现有专利201320586836.5中一致的内容，本申请中不再详细描述。
作为上述一种基于电磁能取电技术的测温测流系统的优选实施方案，所述电压检测芯片的控制端连接微处理器一输出端，所述微处理器一输出端与电机相连以控制电机转动。所述微处理器根据获取电压检测芯片的控制信号，获取电压检测芯片的高电平信号持续总时间T1(电压检测芯片输出高电平信号用以表示采用供电模块供电；电压检测芯片输出低电平信号用以表示采用太阳能电池供电)，获取电压检测芯片的高电平信号持续总时间T2，获取太阳能电池充满电时可以供电持续时间T3，获取太阳能板设置方位角为正南且倾斜角为40度时太阳能电池从空充到满电时所需要的时间T4，计算太阳能电池可用时间T5＝T3×T2/T1，根据T4和T5对电机进行控制：当T4大于T5/2时,微处理器通过电机控制太阳能电板成40度角倾斜；当T4小于等于T5/2且大于T5/4时,通过电机控制太阳能电板在每T5/2时间段中前T4/2时间成40度角倾斜，后T5/2-T4/2时间成90倾斜角；当T4小于等于T5/4时,通过电机控制太阳能电板在每T5/2时间段中前T4时间成40度角倾斜,后T5/2-T4/2时间成90倾斜角。微处理器根据压检测芯片的高电平信号持续总时间T1、电压检测芯片的高电平信号持续总时间T2、太阳能电池充满电时可以供电持续时间T3和太阳能板设置方位角为正南且倾斜角为40度时太阳能电池从空充到满电时所需要的时间T4这三个参数之间的关系，控制太阳能板的倾斜角；太阳能板一般都是正南向设置，可以通过人工方式控制，本发明中不在阐述；而太阳能板的倾斜角，需要通过电机对其进行调整；而太阳能板倾斜角较小时，其遮挡面积大，不适于后续施工是查看；而太阳能板倾斜角较大时，其发电效率就地；本发明由于本发明中的太阳能电池作为辅助电池，其电能基本是过剩的，故本发明通过微控制器根据实际情况自动控制太阳能板的倾斜角，即保证满足供电要求，又能太阳能板倾斜的时间，即减少遮挡的时间。
实施例2：
一种基于电磁能取电技术的测温测流系统及控制方法，通过电压检测芯片检测供电模块有无电可供，当电压检测芯片检测到供电模块无电可供时，输出信号以控制第一开关管断开时同时控制第二开关管闭合，进而通过太阳能供电模块供电，当电压检测芯片检测到供电模块无电可供时，输出信号以控制第一开关管闭合，同时控制第二开关管断开，进而通过供电模块供电；通过微处理器根据获取电压检测芯片的控制信号，获取电压检测芯片的高电平信号持续总时间T1，获取电压检测芯片的高电平信号持续总时间T2，获取太阳能电池充满电时可以供电持续时间T3，获取太阳能板设置方位角为正南且倾斜角为40度时太阳能电池从空充到满电时所需要的时间T4，计算太阳能电池可用时间T5＝T3×T2/T1，根据T4和T5对电机进行控制：当T4大于T5/2时,微处理器通过电机控制太阳能电板成40度角倾斜；当T4小于等于T5/2且大于T5/4时,通过电机控制太阳能电板在每T5/2时间段中前T4/2时间成40度角倾斜，后T5/2-T4/2时间成90倾斜角；当T4小于等于T5/4时,通过电机控制太阳能电板在每T5/2时间段中前T4时间成40度角倾斜,后T5/2-T4/2时间成90倾斜角。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种基于电磁能取电技术的测温测流系统，包括电流测量模块、温度测量模块、微处理器、无线通讯模块、供电模块、电压检测芯片和第一开关管，所述供电模块包括电磁感应取电模块、整流电路和升压模块，电磁感应取电模块的正极通过整流电路连接升压模块的正极输入端，电磁感应取电模块的负极连接升压模块的负极输入端，所述升压模块包括超级电容，第一开关管的被控端连接电压检测芯片的控制端，第一开关管的输入端连接超级电容的正极，第一开关管的输出端连接微处理器的电源输入端正极，其特征在于:所述系统还包括太阳能电池和第二开关管，第二开关管的输入端连接太阳能电池的正极，第二开关管的输出端连接太阳能电池的负极，第二开关管的被控制端通过反相器与电压检测芯片的控制端连接。
2.如权利要求1所述的一种基于电磁能取电技术的测温测流系统，其特征在于：所示太阳能电池的正极与第二开关管的输入端之间串联有整流二极管。
3.如权利要求1所述的一种基于电磁能取电技术的测温测流系统，其特征在于：所述升压模块还包括自举升压电路和充电泵，所述自举升压电路的输入端连接继流电容的正极，所述自举升压电路的输出端连接超级电容的正极，所述充电泵的控制端连接自举升压电路的控制端，充电泵的另一端连接超级电容的负极，所述超级电容的正极为升压模块的正极输出端，所述超级电容的负极同时作为升压模块的正极输入端。
4.如权利要求3所述的一种基于电磁能取电技术的测温测流系统，其特征在于：所述供电模块还包括振动发电片，所述振动发电片的正极通过整流电路连接升压模块的正极输入端，振动发电片的负极连接升压模块的负极输入端，升压模块连接微处理器的电源输入端。
5.如权利要求4所述的一种基于电磁能取电技术的测温测流系统，其特征在于：所述供电模块还包括温差发电片，所述温差发电片与振动发电片并联，所述温差发电片贴合在被测电路的电缆接线端子上。
6.如权利要求5所述的一种基于电磁能取电技术的测温测流系统，其特征在于：所述电磁感应取电模块包括磁芯和围绕在磁芯上的绕线线圈，所述绕线线圈放置在导线旁并与导线垂直，绕线线圈的与振动发电片并联。
7.如权利要求6所述的一种基于电磁能取电技术的测温测流系统，其特征在于：所述整流电路为二极管D1。
8.如权利要求1所述的一种基于电磁能取电技术的测温测流系统，其特征在于：所述系统还包括电机，所示太阳能电池包括太阳能板，电机的输出轴上设有第一锥齿轮，所述太阳能板侧壁的中部固定有与第一锥齿轮齿合的第二锥齿轮；所述太阳能板侧壁的中部连接有连接轴，所述太阳能通过连接轴沿连接轴轴线可转动设置在外部结构上。
9.如权利要求8所述的一种基于电磁能取电技术的测温测流系统，其特征在于：所述电压检测芯片的控制端连接微处理器一输出端，所述微处理器一输出端与电机相连以控制电机转动。
10.如权利要求8所述的一种基于电磁能取电技术的测温测流系统的控制方法，其特征在于：通过电压检测芯片检测供电模块有无电可供，当电压检测芯片检测到供电模块无电可供时，输出信号以控制第一开关管断开时同时控制第二开关管闭合，进而通过太阳能供电模块供电，当电压检测芯片检测到供电模块无电可供时，输出信号以控制第一开关管闭合，同时控制第二开关管断开，进而通过供电模块供电；通过所述微处理器根据获取电压检测芯片的控制信号，获取电压检测芯片的高电平信号持续总时间T1，获取电压检测芯片的高电平信号持续总时间T2，获取太阳能电池充满电时可以供电持续时间T3，获取太阳能板设置方位角为正南且倾斜角为40度时太阳能电池从空充到满电时所需要的时间T4，计算太阳能电池可用时间T5＝T3×T2/T1，根据T4和T5对电机进行控制：当T4大于T5/2时,微处理器通过电机控制太阳能电板成40度角倾斜；当T4小于等于T5/2且大于T5/4时,通过电机控制太阳能电板在每T5/2时间段中前T4/2时间成40度角倾斜，后T5/2-T4/2时间成90倾斜角；当T4小于等于T5/4时,通过电机控制太阳能电板在每T5/2时间段中前T4时间成40度角倾斜,后T5/2-T4/2时间成90倾斜角。
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