一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置

技术领域

本发明涉及铁路电力设备领域，特别是涉及一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置。

背景技术

铁路沿线的线缆中间头的温度、电流、电压等参数需要测量和传输，但是线缆都是事先安装完成的，无法从线缆上直接取电，为了测量温度、电压、电流等多种数据，并通过物联网技术，将数据展示平台，必然要解决采集传输单元供电问题。

目前，给采集传输单元提供电源的方式主要靠电池供电，也可以采用电池加太阳能板充电的供电方式实现。

然而，只用电池供电方式，需要定期进行电池更换，工作量较大；采用电池加太阳能板充电的供电方式，可以不用经常更换电池，但对安装环境要求较高，由于铁路线路对外接设备要求较严格，有些区域无法实现电池加太阳能板式供电。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置，通过感应供电线缆中电流给超级电容充电，超级电容再给采集传输单元供电，由于供电线缆中始终有电流，可以实现24小时充电，保持超级电容带电，实现采集传输单元的数据分时传输。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置，包括电流互感器、整流稳压模块、控制模块和超级电容；所述电流互感器套接在供电线缆上，电流互感器的输出端与整流稳压模块的输入端电连接，超级电容的输入端与整流稳压模块的输出端电连接；超级电容的输出端与采集传输单元的供电端电连接；所述控制模块接在超级电容与采集传输单元中，用于控制超级电容的充电和放电。

进一步地，控制模块的电路中，采用比较器和开关管；所述比较器配置为：设定超级电容是否充满电的第一比较电压值，设定超级电容放电下限制的第一比较电压值；还被配置为：当超级电容的电压值大于第一比较电压值时，控制开关管导通，超级电容供电；当超级电容的电压值小于第二比较电压值时，控制开关管关断，超级电容充电。

进一步地，所述整流稳压模块的输出端还用于为比较器供电。

进一步地，整流稳压模块的电路中，采用整流桥、稳压二极管和滤波电容；整流桥的输入端与电流互感器的输出端电连接；电流互感器输出的电流经整流桥处理后，转换成直流电压，通过稳压二级管稳压，再通过滤波电容滤波输出稳定的直流电压信号，用于为超级电容充电。

进一步地，所述比较器至少还具有同相输入端、反相输入端、输出端、参考电压端；控制模块的电路中，至少还具有超级电容接口，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻，电容，以及采集传输单元接口；超级电容接口的第一端与采集传输单元接口的第一端电连接；超级电容接口的第二端接地，采集传输单元接口的第二端接开关管的D极；开关管的S极接地；第一电阻的第一端与超级电容接口的第一端电连接，第一电阻的第二端与第四电阻的第一端电连接，第四电阻的第二端接地；第二电阻的第一端与超级电容接口的第一端电连接，第二电阻的第二端与第三电阻的第一端电连接；第三电阻的第二端与第四电阻的第一端电连接；比较器的同相输入端与第四电阻的第一端电连接，比较器的反相输入端与第五电阻的第一端电连接，第五电阻的第二端与比较器的参考电压端电连接，比较器的输出端分别与开关管的G极、第三电阻的第一端电连接，通过第一电阻和第四电阻分压为比较器提供第一比较电压值，通过第二电阻、第三电阻和第四电阻分压为比较器提供第二比较电压值。

进一步地，所述超级电容存储的电能，需满足至少一次的采集传输单元传输数据的供电。

本发明的优点：本发明的一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置，通过感应供电线缆中的电流给超级电容充电，超级电容再给采集传输单元供电，由于供电线缆中始终有电流，可以实现24小时充电，保持超级电容带电，实现采集传输单元的数据分时传输；铁路供电线缆中一般只有5A左右的小电流，本装置通过电流互感器感应供电线缆中的小电流来为超级电容充电，通过超级电容可以为采集传输单元分时供电，每供一次电，采集传输单元至少完成一次的数据传输，符合铁路线缆的采集传输单元的数据传输需求；采用的控制模块，利用低功耗器件通过电路切换方式，即可避免超级电容的过充和过放；本装置安装容易，既不需要如电池般定期更换，也不需要较高要求的安装环境，适用性好，实用性强。

附图说明

图1为本实施例的一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置的原理示意图；

图2为本实施例的一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置的整流稳压模块的电路示意图；

图3为本实施例的一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置的控制模块的电路示意图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

实施例

如图1至图3所示，本实施例提供了一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置，包括电流互感器、整流稳压模块、控制模块和超级电容；所述电流互感器套接在供电线缆上，电流互感器的输出端与整流稳压模块的输入端电连接，超级电容的输入端与整流稳压模块的输出端电连接；超级电容的输出端与采集传输单元的供电端电连接；所述控制模块接在超级电容与采集传输单元中，用于控制超级电容的充电和放电；其中，电流互感器采用卡口式电流互感器，直接套在供电线缆上，感应线缆中的电流(一般为5A左右)，电流互感器二次侧输出电流一般较小，大概1mA左右；本装置利用供电线缆的小电流通过电流互感器感应即可为超级电容充电，进而为采集传输单元分时供电。

本实施例的一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置中，控制模块的电路采用比较器IC2和开关管Q1；所述比较器IC2配置为：设定超级电容是否充满电的第一比较电压值，设定超级电容放电下限制的第一比较电压值；还被配置为：当超级电容的电压值大于第一比较电压值时，控制开关管导通，超级电容供电；当超级电容的电压值小于第二比较电压值时，控制开关管关断，超级电容充电。

本实施例的一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置中，所述整流稳压模块的输出端还用于为比较器IC2供电。

本实施例的一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置中，整流稳压模块的电路中，采用整流桥IC1、稳压二极管D1和滤波电容EC1；整流桥IC1的输入端与电流互感器的输出端的电连接；电流互感器输出的电流经整流桥IC1处理后，转换成直流电压，通过稳压二级管D1稳压，再通过滤波电容EC1滤波输出稳定的直流电压信号，用于为超级电容充电；其中，接口J1接电流互感器二次侧，接口J1的输出端接整流桥IC1的输入端；整流稳压模块的电路用于实现电流互感器二次侧电流经过转换后，传送于整流稳压模块的电路中完成稳压。

本实施例的一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置中，所述比较器IC2至少还具有同相输入端+IN、反相输入端-IN、输出端OUT、参考电压端REF；控制模块的电路中，至少还具有超级电容接口CJDR，电阻第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，电容C1，以及采集传输单元接口CJDY；超级电容接口CJDR的第一端与采集传输单元接口CJDY的第一端电连接；超级电容接口CJDR的第二端接地，采集传输单元接口CJDY的第二端接开关管Q1的D引脚；开关管Q1的S引脚接地；第一电阻R1的第一端与超级电容接口CJDR的第一端电连接，第一电阻R1的第二端与第四电阻R4的第一端电连接，第四电阻R4的第二端接地；第二电阻R2的第一端与超级电容接口CJDR的第一端电连接，第二电阻R2的第二端与第三电阻R3的第一端电连接；第三电阻R3的第二端与第四电阻R4的第一端电连接；比较器IC2的同相输入端+IN与第四电阻R4的第一端电连接，比较器IC2的反相输入端-IN与第五电阻R5的第一端电连接，第五电阻R5的第二端与比较器IC2的参考电压端REF电连接，比较器IC2的输出端OUT分别与开关管Q1的G引脚、第三电阻R3的第一端电连接，通过第一电阻R1和第四电阻R4分压为比较器IC2提供第一比较电压值，通过第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4分压为比较器IC2提供第二比较电压值。

本实施例的一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置中，控制模块用于实现监控超级电容电量；当超级电容充满电量后，启动开关管放电，超级电容存储的电量能至少完成一次采集传输单元传输数据供电，然后再关断开关管。这时再给超级电容充电，从而完成下一次供电。控制模块的主要工作过程：超级电容接口CJDR接超级电容，整流稳压后过来的电源提供超级电容充电，同时给比较器IC2供电，超级电容输出电压通过采集传输单元接口CJDY为采集传输单元供电。通过第一电阻R1和第二电阻R4分压提供超级电容是否充满电的第一比较电压值，通过第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4分压提供超级电容放电下限制的第二比较电压值；从而控制超级电容存储的电能满足至少一次采集传输单元传输数据供电，进而能够选择合适的超级电容，并且能在规定时间内能将超级电容充满电。当超级电容的电压值大于第一比较电压值时，控制的开关管导通，超级电容为采集传输单元供电；当超级电容的电压值小于第二比较电压值时，控制的开关管关断，继续对超级电容充电。

本实施例的一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置中，所述超级电容存储的电能，需满足至少一次的采集传输单元传输数据的供电。

本实施例的一种用于为铁路线缆采集传输单元供电的装置，通过感应供电线缆中电流给超级电容充电，超级电容再给采集传输单元供电，由于供电线缆中始终有电流，可以实现24小时充电，保持超级电容带电，实现采集传输单元的数据分时传输；铁路供电线缆中一般只有5A左右的小电流，本装置通过电流互感器感应供电线缆小电流来为超级电容充电，通过超级电容可以为采集传输单元分时供电，每供一次电，采集传输单元至少完成一次的数据传输，符合铁路线缆的采集传输单元的数据传输需求；采用的控制模块，利用低功耗器件通过电路切换方式，即可避免超级电容的过充和过放；本装置安装容易，既不需要如电池般定期更换，也不需要较高要求的安装环境，适用性好，实用性强。

上述实施例不应以任何方式限制本发明，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。