一種環網櫃溫度及電流無線採集裝置及其採集方法與流程
2023-05-29 09:30:06 1
本發明涉及一種採集裝置，尤其涉及一種環網櫃溫度及電流無線採集裝置及其採集方法。
背景技術：
目前環網櫃溫度、電流採集通常採用有線的方法，無法有效地實現高低壓隔離；紅外方法採集溫度比較方便，但採集電流就必須考慮供電問題和精準的光通信問題，結果複雜，安裝維護不便；部分無線採集方法使用電池供電，電池更換頻繁，還有高溫電池爆炸的危險；部分無線採集方法使用閉合式線圈取電，安裝維護困難。
技術實現要素：
本發明主要是解決現有技術中存在的不足，提供一種結構緊湊，可開合式環狀鐵心外繞漆包線結構，無需拆裝一次迴路，即可安裝，安裝方便，線圈工作於未過飽和狀態，既用於給線路板提供電源，又用於測量線路工作電流的一種環網櫃溫度及電流無線採集裝置及其採集方法。
本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：
一種環網櫃溫度及電流無線採集裝置，包括電纜頭，所述的電纜頭中設有電纜，還包括與電纜相套接的採集定位組件，所述的採集定位組件的外壁設有控制組件，所述的電纜頭與控制組件間設有傳感組件；
所述的採集定位組件包括左半線圈殼和右半線圈殼，所述的左半線圈殼與右半線圈殼呈活動式配接，所述的左半線圈殼和右半線圈殼中分別設有線圈，二個線圈通過兩孔插接件相連通，所述的左半線圈殼與右半線圈殼的中間位設有電纜夾，所述的電纜通過電纜夾進行定位；
所述的控制組件包括控制箱，所述的控制箱中設有控制線路板，所述的兩孔插接件與控制線路板相連接；
所述的傳感組件包括與控制線路板相插接的三孔插接件，所述的三孔插接件通過導線與溫度傳感器相連接，所述的溫度傳感器設在電纜頭中。
作為優選，所述的左半線圈殼包括左半線圈底殼，所述的左半線圈底殼的上部設有與左半線圈底殼相配接的左半線圈蓋板，所述的線圈設在左半線圈底殼中；所述的右半線圈殼包括右半線圈底殼，所述的右半線圈底殼的上部設有與右半線圈底殼相配接的右半線圈蓋板，所述的線圈設在右半線圈底殼中；所述的左半線圈底殼與右半線圈底殼通過銅軸套相活動定位；所述的控制箱設在右半線圈底殼的外端。
作為優選，所述的控制箱包括控制箱底殼，所述的控制線路板設在控制箱底殼中，所述的控制箱底殼的外端設有控制箱頂蓋，所述的控制箱頂蓋中設有與控制線路板相連接的控制按鈕。
作為優選，所述的控制線路板包括微處理器、穩壓電路、電流採集電路、溫度採集電路、無線通訊模塊、過壓過流保護電路、開合式線圈、熱敏電阻和高精密電流互感器，所述的穩壓電路、電流採集電路、溫度採集電路分別與微處理器呈單向連接，所述的無線通訊模塊與微處理器呈雙向連接；所述的過壓過流保護電路與穩壓電路呈單向連接，所述的高精密電流互感器與電流採集電路呈單向連接；所述的熱敏電阻與溫度採集電路呈單向連接；所述的開合式線圈分別與過壓過流保護電路、高精密電流互感器呈單向連接。
一種環網櫃溫度及電流無線採集裝置的採集方法，按以下步驟進行：
（1）、裝配：
將採集定位組件、控制組件和傳感組件進行組裝，確保安裝無誤，並能正常使用；
線圈製作：將漆包銅線均勻纏繞在半圓形鐵心上，需緊密均勻，並且左右半線圈均流出一定長度的銅線接頭；
線圈固定：首先將左半線圈漆包銅線一個接頭傳入左邊線圈底殼導線連接孔，然後穿過銅軸套；然後將將左半線圈漆包銅線另一個接頭連接1.5mm2的鐵氟龍高溫導線後再與兩孔接插件連接；再後，將左半線圈至於左邊線圈底殼內，調整位置，確保鐵心開口和底殼開口處齊平；最後，將線圈用環氧樹脂澆注固定，注意均勻澆注，不要產生氣泡。24小時後環氧樹脂完全凝固，將左半線圈蓋板扣在底殼上，注意對準插腳，完全卡緊；右半線圈與左半線圈裝配固定過程相同；
線圈總裝：將左半線圈帶底殼置於平臺上，將銅軸套插入左半線圈底殼的拼接孔中，然後將右半線圈底殼拼接孔對準銅軸套後套入銅軸套，接著電纜夾置於線圈底殼內側，注意開口方向與銅軸套所在方向相反，最後將兩顆固M4*16定螺絲分別穿入左右底殼兩端開口固定孔並擰緊；
控制線路板裝配：首先，將控制線路板置於控制板底殼內，注意對準接插件開孔；然後用四顆M3*6螺絲將控制線路板固定在控制板底殼內；再後，將控制線路板引線連接的3顆發光二極體插入控制板頂蓋的指示燈孔中，注意高度適中並一致，使用玻璃膠固定發光二極體；最後，將控制板頂蓋扣在控制板底殼上，用2顆M4*25螺絲穿入控制板頂蓋底端2孔固定在控制板底殼上；
總裝：用2顆M4*65螺絲貫穿控制板頂蓋上端2孔，再穿過控制板底殼、以及左半線圈底座上的固定孔，使用墊片、螺母將螺絲固定；
（2）、採集裝置的安裝：
將半線圈殼和右半線圈殼兩端M4*16螺絲擰出，使左半線圈殼和右半線圈殼處於分開狀態，將電纜夾處於分開狀態，電纜卡入至電纜夾中，適當的轉動電纜夾，使電纜與電纜夾完全貼合，電纜夾置於左半線圈殼和右半線圈殼中，再將左半線圈殼和右半線圈殼通過M4*16螺絲固定；溫度傳感器固定在電纜頭上；
（3）、數據採集：
當一次導線的電流值大於10A時，安裝在一次導線上的開合式的高精密電流互感器感應出電流，經過過壓過流保護電路進行保護，再通過穩壓電路穩壓成Vcc=3.3V給電路板上所有晶片供電；開合式電流互感器感應出的電流迴路須穿過小電流互感器，小電流互感器感應出一個高精度的電流信號經過電流採樣電路處理成0～3.3V電壓信號，電壓信號送到微處理器的ADC管腳上進行採樣，得出電流值，電流測量範圍是10～2000A，測量精度為±1%；
溫度傳感器採用PT100熱敏電阻，通過溫度採樣電路出來後送給微處理器進行ADC採樣，計算得出溫度值，溫度測量範圍為-30℃～220℃，溫度測量精度為±1℃；
微處理器計算出環網櫃工作電流值和電纜頭的溫度值，並判斷是否有短路或超溫固定，如果有故障進行就地顯示故障信息，對應的發光二極體點亮；
同時，微處理器還將採集到的電流值和溫度值以及故障信息通過無線通訊模塊以無線的方式發送到低壓側的監測主機，實現了高低壓側的電氣有效隔離。本採集裝置最大無線發射功率可達0dBm，工作電流不超過20mA，空曠區域無線通訊距離可達50米，穿過1層金屬屏保後通訊距離仍能超過10米。
溫度探頭外套金屬套，固定在電纜頭上，通過高溫金屬導線連接到控制線路板。
外殼採用聚碳酸酯材料製作，具有堅固，耐高溫、絕緣的特點。
內部環氧樹脂澆注，全絕緣、密封結構，防塵防水。
開合式安裝方式無需拆裝一次電纜安裝簡單；電纜夾使用橡膠材料製成，伸縮性好、摩擦係數高，增加固定可靠性、不同直徑的電纜適用性，還能有效地緩衝環網櫃分合閘時產生的振動。
因此，本發明一種環網櫃溫度及電流無線採集裝置及其採集方法，結構緊湊，拆裝方便，採集數據。
附圖說明
圖1是本發明的爆炸結構示意圖；
圖2是本發明的裝配結構示意圖；
圖3是本發明中採集定位組件的結構示意圖；
圖4是本發明中電纜夾的結構示意圖；
圖5是本發明中控制線路板的控制框圖。
具體實施方式
下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
實施例1：如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，一種環網櫃溫度及電流無線採集裝置，包括電纜頭1，所述的電纜頭1中設有電纜2，還包括與電纜2相套接的採集定位組件，所述的採集定位組件的外壁設有控制組件，所述的電纜頭1與控制組件間設有傳感組件；
所述的採集定位組件包括左半線圈殼和右半線圈殼，所述的左半線圈殼與右半線圈殼呈活動式配接，所述的左半線圈殼和右半線圈殼中分別設有線圈3，二個線圈3通過兩孔插接件4相連通，所述的左半線圈殼與右半線圈殼的中間位設有電纜夾5，所述的電纜2通過電纜夾5進行定位；
所述的控制組件包括控制箱，所述的控制箱中設有控制線路板6，所述的兩孔插接件4與控制線路板6相連接；
所述的傳感組件包括與控制線路板6相插接的三孔插接件7，所述的三孔插接件7通過導線與溫度傳感器8相連接，所述的溫度傳感器8設在電纜頭5中。
所述的左半線圈殼包括左半線圈底殼9，所述的左半線圈底殼9的上部設有與左半線圈底殼9相配接的左半線圈蓋板10，所述的線圈3設在左半線圈底殼9中；所述的右半線圈殼包括右半線圈底殼11，所述的右半線圈底殼11的上部設有與右半線圈底殼11相配接的右半線圈蓋板12，所述的線圈3設在右半線圈底殼11中；所述的左半線圈底殼9與右半線圈底殼11通過銅軸套13相活動定位；所述的控制箱設在右半線圈底殼11的外端。
所述的控制箱包括控制箱底殼14，所述的控制線路板6設在控制箱底殼14中，所述的控制箱底殼14的外端設有控制箱頂蓋15，所述的控制箱頂蓋15中設有與控制線路板6相連接的控制按鈕16。
所述的控制線路板6包括微處理器17、穩壓電路18、電流採集電路19、溫度採集電路20、無線通訊模塊21、過壓過流保護電路22、開合式線圈23、熱敏電阻24和高精密電流互感器25，所述的穩壓電路18、電流採集電路19、溫度採集電路20分別與微處理器17呈單向連接，所述的無線通訊模塊21與微處理器17呈雙向連接；所述的過壓過流保護電路22與穩壓電路18呈單向連接，所述的高精密電流互感器25與電流採集電路19呈單向連接；所述的熱敏電阻24與溫度採集電路20呈單向連接；所述的開合式線圈23分別與過壓過流保護電路22、高精密電流互感器25呈單向連接。
一種環網櫃溫度及電流無線採集裝置的採集方法，按以下步驟進行：
（1）、裝配：
將採集定位組件、控制組件和傳感組件進行組裝，確保安裝無誤，並能正常使用；
線圈製作：將漆包銅線均勻纏繞在半圓形鐵心上，需緊密均勻，並且左右半線圈均流出一定長度的銅線接頭；
線圈固定：首先將左半線圈漆包銅線一個接頭傳入左邊線圈底殼導線連接孔，然後穿過銅軸套；然後將將左半線圈漆包銅線另一個接頭連接1.5mm2的鐵氟龍高溫導線後再與兩孔接插件連接；再後，將左半線圈至於左邊線圈底殼內，調整位置，確保鐵心開口和底殼開口處齊平；最後，將線圈用環氧樹脂澆注固定，注意均勻澆注，不要產生氣泡。24小時後環氧樹脂完全凝固，將左半線圈蓋板扣在底殼上，注意對準插腳，完全卡緊；右半線圈與左半線圈裝配固定過程相同；
線圈總裝：將左半線圈帶底殼置於平臺上，將銅軸套插入左半線圈底殼的拼接孔中，然後將右半線圈底殼拼接孔對準銅軸套後套入銅軸套，接著電纜夾置於線圈底殼內側，注意開口方向與銅軸套所在方向相反，最後將兩顆固M4*16定螺絲分別穿入左右底殼兩端開口固定孔並擰緊；
控制線路板裝配：首先，將控制線路板置於控制板底殼內，注意對準接插件開孔；然後用四顆M3*6螺絲將控制線路板固定在控制板底殼內；再後，將控制線路板引線連接的3顆發光二極體插入控制板頂蓋的指示燈孔中，注意高度適中並一致，使用玻璃膠固定發光二極體；最後，將控制板頂蓋扣在控制板底殼上，用2顆M4*25螺絲穿入控制板頂蓋底端2孔固定在控制板底殼上；
總裝：用2顆M4*65螺絲貫穿控制板頂蓋上端2孔，再穿過控制板底殼、以及左半線圈底座上的固定孔，使用墊片、螺母將螺絲固定；
（4）、採集裝置的安裝：
將半線圈殼和右半線圈殼兩端M4*16螺絲擰出，使左半線圈殼和右半線圈殼處於分開狀態，將電纜夾處於分開狀態，電纜卡入至電纜夾中，適當的轉動電纜夾，使電纜與電纜夾完全貼合，電纜夾置於左半線圈殼和右半線圈殼中，再將左半線圈殼和右半線圈殼通過M4*16螺絲固定；溫度傳感器固定在電纜頭上；
（5）、數據採集：
當一次導線的電流值大於10A時，安裝在一次導線上的開合式的高精密電流互感器感應出電流，經過過壓過流保護電路進行保護，再通過穩壓電路穩壓成Vcc=3.3V給電路板上所有晶片供電；開合式電流互感器感應出的電流迴路須穿過小電流互感器，小電流互感器感應出一個高精度的電流信號經過電流採樣電路處理成0～3.3V電壓信號，電壓信號送到微處理器的ADC管腳上進行採樣，得出電流值，電流測量範圍是10～2000A，測量精度為±1%；
溫度傳感器採用PT100熱敏電阻，通過溫度採樣電路出來後送給微處理器進行ADC採樣，計算得出溫度值，溫度測量範圍為-30℃～220℃，溫度測量精度為±1℃；
微處理器計算出環網櫃工作電流值和電纜頭的溫度值，並判斷是否有短路或超溫固定，如果有故障進行就地顯示故障信息，對應的發光二極體點亮；
同時，微處理器還將採集到的電流值和溫度值以及故障信息通過無線通訊模塊以無線的方式發送到低壓側的監測主機，實現了高低壓側的電氣有效隔離。本採集裝置最大無線發射功率可達0dBm，工作電流不超過20mA，空曠區域無線通訊距離可達50米，穿過1層金屬屏保後通訊距離仍能超過10米。