CN201821169U - 无线测温终端和自取电电源装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种无线测温终端和自取电电源装置，涉及终端领域，为解决现有技术中高压输电导线上的测温终端需要采用蓄电池供电的技术问题而设计。所述的无线测温终端，包括温度检测单元、主处理单元、与所述温度检测单元、主处理单元连接的电源单元，所述电源单元为自取电电源单元。本实用新型能够用于无线设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及终端领域，特别是指一种无线测温终端和自取电电源装置。
背景技术
目前，高压输电导线上的监控设备一般都是采用蓄电池供电方式，体积大，蓄电池更换频繁，使得这些仪器设备的应用受到了极大限制。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种无线测温终端和自取电电源装置，能够实现测温终端能源的在线补给。
为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供技术方案如下：
一方面，提供一种无线测温终端，包括温度检测单元、主处理单元、与所述温度检测单元、主处理单元连接的电源单元，所述电源单元为自取电电源单元。
所述自取电电源单元包括：电场取电模块；
所述电场取电模块包括：导电金属片、普通二极管D5、稳压二极管D6、电容C5；
其中，所述导电金属片的一端与高压导线接触，所述普通二极管D5的正极连接所述金属片的另一端，所述普通二极管D5的负极连接所述电容C5的正极，所述电容C5的负极和所述稳压二极管D6的正极均接地，所述稳压二极管D6的负极与所述电容C5的正极相连，并输出电压。
所述导电金属片是铝片。
所述自取电电源模块包括磁场取电模块；
所述磁场取电模块包括：感应线圈、全桥整流电路Q1、第一电阻R1和第一电容C1；
所述感应线圈垂直放置于高压导线的周围，所述感应线圈的两端与所述全桥整流电路Q1的输入端连接，所述全桥整流电路Q1的输入端并联所述第一电阻R1，所述全桥整流电路Q1的输出端并联所述第一电容C1，所述第一电容C1的正极与全桥整流电路Q1输出端的正极连接，并输出电压。
所述磁场取电模块还包括：保护模块；
所述保护模块包括稳压二极管Z1、可控硅T1、普通二极管D10、第二电容C2和三个电阻R2、R3、R4；
所述可控硅T1的正极经过所述第二电阻R2与全桥整流电路Q1的输出端正极连接，所述可控硅T1的负极与所述全桥整流电路Q1的输出端负极连接；
所述稳压二极管Z1的负极经过所述第三电阻R3与所述全桥整流电路Q1的输出端正从连接，所述稳压二极管Z1的正极经过第四电阻R4与所述全桥整流电路Q1的输出端负极连接；
所述可控硅T1的控制极与所述稳压二极管Z1的正极连接；
所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的连接点与所述二极管D10的正极连接，所述二极管D10的负极同时与所述第二电容C2的正极和所述第一电容C1的正极连接；
所述第二电容C2与所述第一电容C1并联。
另一方面，提供一种自取电电源装置，包括：电场取电模块；
所述电场取电模块包括：导电金属片、普通二极管D5、稳压二极管D6、电容C5；
其中，所述导电金属片的一端与高压导线接触，所述普通二极管D5的正极连接所述金属片的另一端，所述普通二极管D5的负极连接所述电容C5的正极，所述电容C5的负极和所述稳压二极管D6的正极均接地，所述稳压二极管D6的负极与所述电容C5的正极相连，并输出电压。
所述导电金属片是铝片。
所述的自取电电源装置，还包括磁场取电模块；
所述磁场取电模块包括：感应线圈、全桥整流电路Q1、第一电阻R1和第一电容C1；
所述感应线圈垂直放置于高压导线的周围，所述感应线圈的两端与所述全桥整流电路Q1的输入端连接，所述全桥整流电路Q1的输入端并联所述第一电阻R1，所述全桥整流电路Q1的输出端并联所述第一电容C1，所述第一电容C1的正极与全桥整流电路Q1输出端的正极连接，输出电压。
所述磁场取电模块还包括：保护模块；
所述保护模块包括稳压二极管Z1、可控硅T1、普通二极管D10、第二电容C2和三个电阻R2、R3、R4；
所述可控硅T1的正极经过所述第二电阻R2与全桥整流电路Q1的输出端正极连接，所述可控硅T1的负极与所述全桥整流电路Q1的输出端负极连接；
所述稳压二极管Z1的负极经过所述第三电阻R3与所述全桥整流电路Q1的输出端正从连接，所述稳压二极管Z1的正极经过第四电阻R4与所述全桥整流电路Q1的输出端负极连接；
所述可控硅T1的控制极与所述稳压二极管Z1的正极连接；
所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的连接点与所述二极管D10的正极连接，所述二极管D10的负极同时与所述第二电容C2的正极和所述第一电容C1的正极连接；
所述第二电容C2与所述第一电容C1并联。
本实用新型的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，无线测温终端的电源单元为自取电电源单元，能够实现无线测温终端能源的在线供给。
附图说明
图1为本实用新型的无线测温终端的结构示意图；
图2为自取电测温终端系统的结构示意图；
图3为本实用新型的无线测温终端的电场取能模块的安装示意图；
图4为本实用新型的无线测温终端的电场取能模块的电路示意图；
图5为本实用新型的无线测温终端的磁场取能模块的安装示意图；
图6为本实用新型的无线测温终端的磁场取能模块的电路示意图；
图7为本实用新型的无线测温终端的带有保护模块的磁场取能模块的电路示意图；
图8为本实用新型的自取电电源装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，为本实用新型的无线测温终端10，包括温度检测单元11、主处理单元12、与所述温度检测单元11、主处理单元12连接的电源单元，所述电源单元为自取电电源单元13。
所述自取电电源单元13包括：电场取电模块；
如图4所示，所述电场取电模块包括：导电金属片、普通二极管D5、稳压二极管D6、电容C5；
其中，所述导电金属片的一端与高压导线接触，所述普通二极管D5的正极连接所述金属片的另一端，所述普通二极管D5的负极连接所述电容C5的正极，所述电容C5的负极和所述稳压二极管D6的正极均接地，所述稳压二极管D6的负极与所述电容C5的正极相连，并输出电压。
所述导电金属片是铝片。
可选的，所述自取电电源模块13包括磁场取电模块；
如图6所示，所述磁场取电模块包括：感应线圈、全桥整流电路Q1、第一电阻R1和第一电容C1；
所述感应线圈垂直放置于高压导线的周围，所述感应线圈的两端与所述全桥整流电路Q1的输入端连接，所述全桥整流电路Q1的输入端并联所述第一电阻R1，所述全桥整流电路Q1的输出端并联所述第一电容C1，所述第一电容C1的正极与全桥整流电路Q1输出端的正极连接，并输出电压。
所述磁场取电模块还包括：保护模块；
如图7所示，所述保护模块包括稳压二极管Z1、可控硅T1、普通二极管D10、第二电容C2和三个电阻R2、R3、R4；
所述可控硅T1的正极经过所述第二电阻R2与全桥整流电路Q1的输出端正极连接，所述可控硅T1的负极与所述全桥整流电路Q1的输出端负极连接；
所述稳压二极管Z1的负极经过所述第三电阻R3与所述全桥整流电路Q1的输出端正从连接，所述稳压二极管Z1的正极经过第四电阻R4与所述全桥整流电路Q1的输出端负极连接；
所述可控硅T1的控制极与所述稳压二极管Z1的正极连接；
所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的连接点与所述二极管D10的正极连接，所述二极管D10的负极同时与所述第二电容C2的正极和所述第一电容C1的正极连接；
所述第二电容C2与所述第一电容C1并联。
以下描述可自取电的无线测温终端的应用场景。
如图2所示，自取电测温终端系统由测温终端子系统、监控中心组成
自取电测温终端子系统由测温终端和测温数据终端组成，测温终端通过温度检测单元上传给测温数据终端采集的温度，测温数据终端通过ISM433MHz无线射频与测温终端相连，并通过RS232/485或者SMS(Short Message Service，短消息服务)/GPRS(General Packet Radio Service，通用无线分组业务)等方式与监控中心之间实现通讯。
自取电无线测温终端利用输电导线周围的电场和磁场为系统供电，能保证为温度检测单元长期稳定供电，使测温终端能够提供更精确、更及时、更完整和更一致的信息；同时可以为线路管理提供有效的技术支撑。
与其它测温终端相比，这种测温终端可以通过高压输电导线周围的电场或磁场自取电，实现高密次、长期的无线通讯，用户不用担心锂电池没电而影响测温终端正常工作，完全实现免维护。
测温终端可以实现：
(1)温度定时采集；
(2)温度突变报警、温升预警；
(3)温度、报警查询，数据分析、存储；
(4)多媒体显示；
(5)报表输出打印。
以下描述测温终端的自供电原理。测温终端里装有自取电单元，自取电单元有电场取电模块和磁场取电模块两种。取电模块还包括保护电路，防止突然增大的电流对终端内芯片及元器件的损伤。
电场取电的能力取决于高压电的电压大小，磁场取电的能力取决于线路上电流的大小。在传输同样大小的电功率时，电压等级越低，电流越大；电压等级越高，电流越小。利用这个特性，在不同电压等级的线路上，电场取能和磁场取能装置恰好可以实现互补，提供给测温终端稳定的电能。
下面分别介绍电场取能和磁场取能的原理和实现方法。
首先介绍电场取电模块。电力线路带有高压电，高压电会使得线路到大地之间有泄露电流，相当于通电导线与大地之间有很多分布电容。通过这些电容，高压导线对大地进行放电。如图3所示，测温终端10安装在带有高压线路51上，接触面是铝片，50为杆塔。电容C1是储能用的电解电容，二极管D1用于控制泄露电流的方向，使得电流只能从输电线路向电容C1流动，不能反向倒流，这样保证了C1可以通过泄露电流持续得到充电。电容C1极板上积累的电荷越来越多，电容上的电压越来越高，当达到稳压二极管D2的保护电压3.3V时，电压就不再继续升高，而是稳定维持在3.3V，这就给测温终端的主板提供了工作电源。电场取电模块同时给温度检测单元、时钟单元、射频处理单元、主处理单元供电。本实用新型不限定于一个稳压二极管D2，可以为多个串联的稳压二极管。
图4为终端内的电场自取电模块，电场自取电模块的正极接测温电路板的正极，负极接测温电路板的GND。
以下描述磁场取能模块。输电导线中流过交流电的时候，会在导线周围产生交变的磁场，磁场内放置的线圈会感应出交流电流。在线圈中放置高导磁的硅钢片材料，能够增强感应电流的大小。如图5所示，测温终端10安装在带有高压导线51上，50为杆塔。线圈与高压导线51垂直放置，感应出的电流通过全桥整流电路Q1，得到直流电给储电电容C 1充电。图5中的线圈A端点连接图6中的输入端A点，图5中的线圈B端点连接图6的输入端B点，作为电源的输入部分。
以下描述保护模块。
利用磁场取能，当线路发生故障，则导线电流会突然增高，可以高达上千甚至上万安培，此时，磁场感应的能量会大大增加，如果不加保护电流，则这个能量无法消耗，会使得储电电容C1上的电压急剧升高，威胁后端器件，甚至损坏电容。图7是针对这种情况设计的保护电路。
图7中，R1是100V压敏电阻，在前端做第1级保护，经过整流后的电流给储能电容C 1充电。当电流突然增大时，Q1输出的直流电压也随着增高，当电压超过稳压管Z1的额定电压(例如21V)时，Z1导通，随后将可控硅T1也导通，则Q1输出的能量大部分会消耗在大功率电阻R2上，起到了保护电容C1和后端电路板的作用。
如图8所示，为本实用新型的自取电电源装置，包括：电场取电模块81。
如图3所示，所述电场取电模块包括：导电金属片、普通二极管D5、稳压二极管D6、电容C5；
其中，所述导电金属片的一端与高压导线接触，所述普通二极管D5的正极连接所述金属片的另一端，所述普通二极管D5的负极连接所述电容C5的正极，所述电容C5的负极和所述稳压二极管D6的正极均接地，所述稳压二极管D6的负极与所述电容C5的正极相连，并输出电压。
所述导电金属片是铝片。
如图8所示，为所述的自取电电源装置，还包括磁场取电模块82。
如图6所示，所述磁场取电模块包括：感应线圈、全桥整流电路Q1、第一电阻R1和第一电容C1；
所述感应线圈垂直放置于高压导线的周围，所述感应线圈的两端与所述全桥整流电路Q1的输入端连接，所述全桥整流电路Q1的输入端并联所述第一电阻R1，所述全桥整流电路Q1的输出端并联所述第一电容C1，所述第一电容C1的正极与全桥整流电路Q1输出端的正极连接，输出电压。
所述磁场取电模块还包括：保护模块；
如图7所示，所述保护模块包括稳压二极管Z1、可控硅T1、普通二极管D10、第二电容C2和三个电阻R2、R3、R4；
所述可控硅T1的正极经过所述第二电阻R2与全桥整流电路Q1的输出端正极连接，所述可控硅T1的负极与所述全桥整流电路Q1的输出端负极连接；
所述稳压二极管Z1的负极经过所述第三电阻R3与所述全桥整流电路Q1的输出端正从连接，所述稳压二极管Z1的正极经过第四电阻R4与所述全桥整流电路Q1的输出端负极连接；
所述可控硅T1的控制极与所述稳压二极管Z1的正极连接；
所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的连接点与所述二极管D10的正极连接，所述二极管D10的负极同时与所述第二电容C2的正极和所述第一电容C1的正极连接；
所述第二电容C2与所述第一电容C1并联。
在使用时，将自取电电源装置与检测终端连接，用于给检测检测终端供电。所述检测终端包括但是不限于测温终端。
本实用新型附图中电路的参数(例如电阻阻值)，只是示意性说明，并不用于限定。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种无线测温终端，包括温度检测单元、主处理单元、与所述温度检测单元、主处理单元连接的电源单元，其特征在于，所述电源单元为自取电电源单元；
所述自取电电源单元包括：电场取电模块；
所述电场取电模块包括：导电金属片、普通二极管(D5)、稳压二极管(D6)、电容(C5)；
其中，所述导电金属片的一端与高压导线接触，所述普通二极管(D5)的正极连接所述导电金属片的另一端，所述普通二极管(D5)的负极连接所述电容(C5)的正极，所述电容(C5)的负极和所述稳压二极管(D6)的正极均接地，所述稳压二极管(D6)的负极与所述电容(C5)的正极相连，并输出电压。
2.根据权利要求1所述的无线测温终端，其特征在于，所述导电金属片是铝片。
3.根据权利要求1所述的无线测温终端，其特征在于，所述自取电电源模块还包括磁场取电模块；
所述磁场取电模块包括：感应线圈、全桥整流电路(Q1)、第一电阻(R1)和第一电容(C1)；
所述感应线圈垂直放置于高压导线的周围，所述感应线圈的两端与所述全桥整流电路(Q1)的输入端连接，所述全桥整流电路(Q1)的输入端并联所述第一电阻(R1)，所述全桥整流电路(Q1)的输出端并联所述第一电容(C1)，所述第一电容(C1)的正极与全桥整流电路(Q1)输出端的正极连接，并输出电压。
4.根据权利要求3所述的无线测温终端，其特征在于，所述感应线圈中放置有硅钢片。
5.根据权利要求3所述的无线测温终端，其特征在于，所述磁场取电模块还包括：保护模块；
所述保护模块包括稳压二极管(Z1)、可控硅(T1)、普通二极管(D10)、第二电容(C2)和三个电阻(R2、R3、R4)；
所述可控硅(T1)的正极经过所述第二电阻(R2)与全桥整流电路(Q1)的输出端正极连接，所述可控硅(T1)的负极与所述全桥整流电路(Q1)的输出端负极连接；
所述稳压二极管(Z1)的负极经过所述第三电阻(R3)与所述全桥整流电路(Q1)的输出端正从连接，所述稳压二极管(Z1)的正极经过第四电阻(R4)与所述全桥整流电路(Q1)的输出端负极连接；
所述可控硅(T1)的控制极与所述稳压二极管(Z1)的正极连接；
所述第二电阻(R2)和所述第三电阻(R3)的连接点与所述二极管(D10)的正极连接，所述二极管(D10)的负极同时与所述第二电容(C2)的正极和所述第一电容(C1)的正极连接；
所述第二电容(C2)与所述第一电容(C1)并联。
6.一种自取电电源装置，其特征在于，包括：电场取电模块；
所述电场取电模块包括：导电金属片、普通二极管(D5)、稳压二极管(D6)、电容(C5)；
其中，所述导电金属片的一端与高压导线接触，所述普通二极管(D5)的正极连接所述导电金属片的另一端，所述普通二极管(D5)的负极连接所述电容(C5)的正极，所述电容(C5)的负极和所述稳压二极管(D6)的正极均接地，所述稳压二极管(D6)的负极与所述电容(C5)的正极相连，并输出电压。
7.根据权利要求6所述的自取电电源装置，其特征在于，所述导电金属片是铝片。
8.根据权利要求7所述的自取电电源装置，其特征在于，还包括磁场取电模块；
所述磁场取电模块包括：感应线圈、全桥整流电路(Q1)、第一电阻(R1)和第一电容(C1)；
所述感应线圈垂直放置于高压导线的周围，所述感应线圈的两端与所述全 桥整流电路(Q1)的输入端连接，所述全桥整流电路(Q1)的输入端并联所述第一电阻(R1)，所述全桥整流电路(Q1)的输出端并联所述第一电容(C1)，所述第一电容(C1)的正极与全桥整流电路(Q1)输出端的正极连接，输出电压。
9.根据权利要求8所述的自取电电源装置，其特征在于，所述磁场取电模块还包括：保护模块；
所述保护模块包括稳压二极管(Z1)、可控硅(T1)、普通二极管(D10)、第二电容(C2)和三个电阻(R2、R3、R4)；
所述可控硅(T1)的正极经过所述第二电阻(R2)与全桥整流电路(Q1)的输出端正极连接，所述可控硅(T1)的负极与所述全桥整流电路(Q1)的输出端负极连接；
所述稳压二极管(Z1)的负极经过所述第三电阻(R3)与所述全桥整流电路(Q1)的输出端正从连接，所述稳压二极管(Z1)的正极经过第四电阻(R4)与所述全桥整流电路(Q1)的输出端负极连接；
所述可控硅(T1)的控制极与所述稳压二极管(Z1)的正极连接；
所述第二电阻(R2)和所述第三电阻(R3)的连接点与所述二极管(D10)的正极连接，所述二极管(D10)的负极同时与所述第二电容(C2)的正极和所述第一电容(C1)的正极连接；
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