一种无线测温系统

技术领域

本发明属于测温装置领域，特别涉及一种无线测温系统。

背景技术

随着无线通讯技术的发展，电力系统有也来越多的方法检测和监控电力线的安全和运行状态。其中无线测温模块是一种检测电力线安全和运行状态重要设备。

无线测温模块是通过互感器取电，通过温度传感器定期检测电力线温度后，由无线通讯模块，如蓝牙，WIFI等周期性地发送给主设备。互感器取电的原理是感应流过电力线的交流电所产生磁场而获得能量无线测温模块工作需要消耗能量，当电容端能量过小时，不足以维持测温模块工作，此时无线测温模块无法获取足够的能量进行工作，数据传输即失效。

发明内容

针对现有无线测温模块存在数据传输失效的问题，本发明提供一种无线测温系统，其具有能够根据储能单元的能量实现启闭的能量检测及开关单元，来解决能量不足导致数据传输失败的情况，同时达到能量合理配置的效果。

本发明采用技术方案如下：一种无线测温系统，包括供电模块和无线测温模块，

所述供电模块包括：

取电单元，从电网电力线处获取电量；

整流单元，与取电单元相连，对取电单元获取的电能进行整流；

储能单元，存储整流单元整流后的电能；

能量检测及开关单元，与储能单元相连，并检测储能单元的能量，同时根据储能单元的能量开启或关闭供电；

以及电压变换单元，连接在能量检测及开关单元和无线测温模块之间，当能量检测及开关单元开启时，将储能单元和电力线上的电能传输至无线测温模块；

所述无线测温模块包括：

测温单元，通过电压变换单元供电，用于测量电力线上的温度；

以及无线通讯及控制单元，通过电压变换单元供电，与测温单元相连，用于发射测温单元的测温数据，同时计算下一次发射测温数据的间隔时间，并将间隔时间发送出去。

电力线上的电流较大时，其温度也相应较高，电流较小时，其温度也相应较低，传统的无线温度检测模块在固定的周期下工作，但电力线上的电流小时无线温度检测模块储存的能量不足会导致数据无法发出；电力线上的能量小、电流低，同时温度也低，检测电力线温度对于反应实际生产情况的意义不大，基于此，本发明采用的能量检测及开关单元能够根据储能单元的能量开启或关闭供电，在电力线上的能量不足时仅对电容充电，在电力线上的能量以及电容能量充足时开启无线测温模块供电，来避免能量不足导致数据传输失败的情况，同时达到能量合理配置的效果。

进一步地，所述储能单元为一个或多个电容或储能线圈，优选电容，当电容端电压V

进一步地，间隔时间t

t

其中，V

电容端电压V

进一步地，所述能量检测及开关单元包括与储能单元相连的第一输入端和第二输入端，与电压变换单元相连的第一输出端和第二输出端，第一电阻和第二电阻，以及第一晶体管和第二晶体管，所述第一电阻的第一端与第一输入端耦接，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端耦接，第二电阻的第二端耦接在第二输入端和第二输出端的连接处，第一晶体管的第一端与第一输入端耦接，第一晶体管的第二端与第一输出端耦接，第二晶体管的第一端与第一晶体管的第三端耦接，第二晶体管的第二端耦接在第二电阻和第二输出端的连接处，第二晶体管的第三端耦接在第一电阻和第二电阻的连接处。

进一步地，当电容端电压V

进一步地，所述第一晶体管为PNP型三极管，其第一端为发射极，第二端为集电极，第三端为基极；所述第二晶体管为增强型NMOS场极管，其第一端为漏极，第二端为源极，第三端为栅极。

进一步地，所述能量检测及开关单元还包括齐纳二极管，所述齐纳二极管的阳极耦接第二晶体管的第三端，齐纳二极管的阴极耦接第一电阻和第二电阻的连接处。

进一步地，所述能量检测及开关单元还包括第三电阻，所述第三电阻的一端耦接在第二晶体管与齐纳二极管的连接处，另一端耦接在第二晶体管与第二电阻的连接处。

进一步地，所述取电单元为互感变压器，所述整流单元具有桥式整流、半波整流或全波整流电路；测温单元为温度传感器、热敏电阻或热电偶。

进一步地，所述的无线测温系统还包括一接收端，所述接收端用于接收无线通讯及控制单元发送的测温数据和间隔时间，并根据接收的间隔时间开启或关闭。常用的接收端一直处于接收状态，无法实现节能低功耗，本申请采用的接收端能够根据间隔时间启闭，达到节能作用。

本发明具有的有益效果：本发明采用的能量检测及开关单元能够根据储能单元的能量开启或关闭供电，来避免能量不足导致数据传输失败的情况，同时具有能量合理配置的效果。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为实施例的电路图；

图3为本发明的电容电压及无线模块发射功率关系图。

图中：1-电力线；2-取电单元；3-整流单元；4-储能单元；5-能量检测及开关单元；6-电压变换单元；7-无线通讯及控制单元；8-测温单元；9-接收端；T1-互感变压器；D1-二极管；D2-齐纳二极管；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；C1-电容；Q1-第一晶体管；Q2-第二晶体管；A-第一输入端；B-第二输入端；C-第一输出端；D-第二输出端。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本实施例的无线测温系统，包括供电模块、无线测温模块和接收端9，如图1、图2所示，

所述供电模块包括：

取电单元2，采用互感变压器T1，初级从电网电力线1处获取电量，次级连接整流单元3；

整流单元3，与取电单元2相连，对取电单元2获取的电能进行整流；

储能单元4，存储整流单元3整流后的电能；本实施例采用一个电容C1作为储能单元4；

所述能量检测及开关单元5包括与储能单元4相连的第一输入端A和第二输入端B、与电压变换单元6相连的第一输出端C和第二输出端D、第一电阻R1和第二电阻R2、齐纳二极管D2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第一晶体管Q1和第二晶体管Q2，第二输入端B与第二输出端D相连，所述第一电阻R1的第一端与第一输入端A耦接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端耦接，第二电阻R2的第二端耦接在第二输入端B和第二输出端D的连接处，所述第一晶体管Q1为PNP型三极管，其第一端为发射极，第二端为集电极，第三端为基极；所述第二晶体管Q2为增强型NMOS场极管，其第一端为漏极，第二端为源极，第三端为栅极；

当电容C1端电压V

其中，P

发射极与第一输入端A耦接，集电极与第一输出端C耦接，漏极与基极通过第四电阻R4相连，源极耦接在第二电阻R2和第二输出端D的连接处，齐纳二极管D2的阳极耦接栅极，齐纳二极管D2的阴极耦接第一电阻R1和第二电阻R2的连接处；所述第三电阻R3的一端耦接在栅极与齐纳二极管D2的连接处，另一端耦接在源极与第二电阻R2的连接处；

以及电压变换单元6，为图2中的DC-DC变换器，连接在能量检测及开关单元5和无线测温模块之间，当能量检测及开关单元5开启时，将储能单元4和电力线1上的电能传输至无线测温模块；

所述无线测温模块包括：

测温单元8，通过电压变换单元6供电，用于测量电力线1上的温度；本实施例采用温度传感器；

以及无线通讯及控制单元7，通过电压变换单元6供电，与测温单元8相连，用于发射测温单元8的测温数据，同时计算下一次发射测温数据的间隔时间，并将间隔时间发送给接收端9；无线通讯及控制单元7包括单片机和无线发射模块，所述无线发射模块为蓝牙或WIFI，本实施例中使用蓝牙；图2中无线通讯及控制单元7为蓝牙模块；

接收端9，用于接收无线通讯及控制单元7发送的测温数据和间隔时间，并根据接收的间隔时间开启或关闭。

电力线1上的电流较大时，其温度也相应较高，电流较小时，其温度也相应较低，传统的无线温度检测模块在固定的周期下工作，但电力线1上的电流小时无线温度检测模块储存的能量不足会导致数据无法发出；电力线1上的能量小、电流低，同时温度也低，检测电力线1温度对于反应实际生产情况的意义不大，基于此，本发明采用的能量检测及开关单元5能够根据储能单元4的能量开启或关闭供电，在电力线1上的能量不足时仅对电容C1充电，在电力线1上的能量充足时开启无线测温模块供电，来避免能量不足导致数据传输失败的情况，同时具有能量合理配置的效果；接收端9根据间隔时间启闭，以实现节能功能。

工作原理：

当电力线1有交流电I

其中，L为初级电感量，I

根据变压器原理，此时次级会产生感应的电压，在互感器未接负载及不考虑漏感的情况下，次级电压V

其中，n1，n2分别为初次级圈数。

但当次级连接负载后，会产生电流I

V

其中，R为负载阻抗，X为漏磁电抗，V

次级的电流I

为解决此问题，本发明利用供电模块，在输出能量不足时切断DC-DC变换器，停止对测温单元8、无线通讯及控制单元7的供电，使其电流I

无线测温模块工作电能为：

W

储能电路电能为：

根据电容C1电能大于无线测温模块工作电能(即W

图2中电路的具体的工作原理如下：

当互感器T1次级产生电压V2，通过二极管D1整流给电容C1充电。通过电阻R1、R2分压，得到R2两端电压，经过齐纳二极管D2稳压，驱动晶体管，当V

当V

间隔时间t

t

其中，V

电容端电压V

所述整流单元3具有二极管D1组成的桥式整流、半波整流或全波整流电路，本实施例中采用半波整流电路；测温单元为温度传感器、热敏电阻或热电偶。

PNP型三极管Q1导通条件：V

增强型NMOS场极管Q2导通条件：

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求的范围中。