自給式遠紅外與無線電電流傳感器的製作方法
2023-04-29 15:42:31
專利名稱：自給式遠紅外與無線電電流傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可廣泛應用在高壓線路上輸變電設備中的電流互感器，特別是一種自給式遠紅外與無線電電流傳感器，它取代了當前的電流互感器，解決了電流互感器存在的一些薄弱環節，它可作用在不同電壓等級和場所。
目前的電流互感器是必須串聯接在線路和設備中的，它所存在的不足是1)一次和二次接線要求耐壓絕緣高；2)製造工藝複雜和成本高；3)體大量重和安裝維護不便；4)需配套設施和複雜二次的接線；5)電壓等級越高成本越大。
本實用新型的目的是針對以上的問題而研製的一種自給式遠紅外及無線電電流傳感器，它克服了以上電流互感器的弱點，它採用開口鐵芯線圈式互感器，卡接在用電設備上和線路中。當線路和設備產生電流時，傳感器發射端採用自給式供電，把電流值轉變為數字量，經遠紅外發射管或無線電發射組件、採用無線的形式發射給接收器；當接收器接收到信號以後輸入給微處理器，它把電流信號處理後，配合當地電源可輸出需要的各種參數顯示值(1)電流值、(2)電壓值、(3)有功功率值、(4)無功功率值和功率因數值。根據需要可設定多種保護及控制1)電流保護動作值、2)電壓保護動作值、3)配合補償電容器實現功率因數控制及無功補償、4)並可設置和微機連接的接口，代替變電站的微機變送器、5)還可以配接遠距離控制接口(遠動功能)。
本實用新型的技術方案是這樣實現的自給式遠紅外與無線電電流傳感器，它是由發射器和接收器組成其中，a、發射器的構成是開口鐵芯線圈CT，電流電壓轉換電路D9-D12，穩壓穩流電路U9-U17，取樣電阻R42經放大器U6A接單片機U18的17腳，開口鐵芯線圈CT經電阻R34、放大器U6B接單片機U18的6腳，單片機U18的12腳分二路輸出，一路接三極體T5的基極，三極體T5的輸出接發光二極體D7、D8；另一路經電阻R44接組合發射元件U19，組合發射元件U19的2腳發射輸出；b、接收器的構成是220伏電源分二路輸入，一路經整流電路D4，儲能電容器C和開關管T3、T4連接，開關管T3、T4的輸出端與分閘線圈QT、合閘線圈QH連接；另一路接變壓器B1，整流電路D1，穩壓電路U2輸出5伏、10伏工作電壓，電壓信號經電阻R1接入放大器U5A，放大器U5A的輸出接單片機U3的4腳，電流信號由接收組件FYRF1的第4腳輸入，其第2腳輸出接放大器U5B，放大器U5B的輸出接單片機U3的第6腳，經單片機U3處理後，由單片機U3的11、12腳接分合閘電路U4，單片機U3的7、13、16、17、18、21、22、23、24腳接發光二極體，單片機U3的26、27、28腳接功能鍵S1、S2、S3，單片機U3的25、26腳接顯示器U7、U8、U9，其輸出接數碼管BS1、BS2、BS3，單片機U3的14、15腳的輸出接存儲電路U1。當接收組件FYRF1收到電流信號後，由放大器U5B放大，然後輸入給單片機U3解碼，取自電源的電壓信號由放大器U5A放大後，經單片機U3處理後，按照所需參數及功能輸出，即功能指示和數字顯示參數，配接微機接口，執行驅動出口採用大功率無觸點的開關管T3、T4，強電弱電之間採用分合閘電路U4，主要功能為高壓無功自動補償裝置的自動投切，輸配電線路、用電設備的電流保護和驗測。
本實用新型的積極效果是1、該產品有過壓保護和線路缺相或停電時能自動跳閘的功能。
2、該產品能按設定的功率因數大小自動投切開關，可計算線路的無功需求量自動投切；自動相位調整。
3、該產品可顯示電壓、電流、功率因數值及開關動作次數的記憶功能。
4、該產品體積小，重量輕，經濟可靠，接線簡單，維護方便。
5、該產品克服了傳統式電流互感器的不足。
6、該產品功能多，投資少。
7、該產品不受電壓等級和安裝地點限制。
8、該產品發射端直接用數字量傳輸，減少中間環節。
圖1是本實用新型開口鐵芯線圈CT的結構主視圖。
圖2是本實用新型圖1的側視圖。
圖3是本實用新型發射器的電路原理圖。
圖4是本實用新型接收器的電路原理圖。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
如圖1、2、3、4所示。自給式遠紅外與無線電電流傳感器是由兩部分組成，即發射器和接收器，發射器是由開口鐵芯線圈CT，電流電壓轉換電路D9-D12，及穩壓穩流元件U9-U17，在電阻R42兩端取出電流的幅值變量信號，經放大器U6A放大後輸入給單片機U18，在開口鐵芯線圈CT中直接取出電流的相位信號，經電阻R34加入放大器U6B，經放大後，輸入單片機U18，經單片機U18處理後，採用模數轉換、射頻調製後，由發射元件遠紅外超聲波或無線電組件(其中採用一種)以數字形式發射給接收器上。全部組件結合在一體上，無外部連接，採用自給自髮式，可安裝在不同等級的電壓場所。
如圖1、2、3、4所示。本實用新型的接收器是當接收組件FYRF1收到電流信號後，由放大器U5B放大後輸入給單片機U3解碼，取自電源的電壓信號經放大器U5A放大，經單片機U3處理後，按照所需參數及功能輸出，即功能指示和數字顯示參數，配接微機接口，執行驅動出口採用大功率無觸點的開關管T3、T4，強電弱電之間採用分合閘電路U4，主要功能為高壓無功自動補償裝置的自動投切，輸配電線路、用電設備的電流保護和驗測。
下面將結合實施例對本實用新型的應用加以說明如圖1、2、3所示，本實用新型遠紅外及無線電發射器的工作原理是在用電設備或線路中接入開口鐵芯線圈CT，當電流通過開口鐵芯線圈CT時，開口鐵芯線圈CT會產生電壓通過電流電壓轉換電路D9-D12，經整流和電容C26、C25、C22濾波，電容C25兩端產生5V的工作電壓，穩壓管U10-U17是穩壓過流元件，在電阻R42上產生電流電壓轉換，此幅值的電壓經電阻R40，電容C18、電阻R41、R44接入放大器U6A的2、3端，由1端輸出，接入單片機U18的17腳，它為PIC16C711型號。電阻R26為反饋電阻，電阻R38、R39為降壓電阻，電容C19為穩壓電容，電容C24為補償電容。電流的相位變比值通過電阻R34後，加入放大器U6B的5、6端，經7腳輸入單片機U18的6腳。單片機U18在接收到電流的相位和幅值後經內部處理，經單片機U18的12腳輸出，經又電阻R43輸入到三極體T5上，其型號是9013，由三極體T3放大推動遠紅外發射管D7、D8，把電流信號以數字形式發射給接收端。電阻R45為降壓電阻，晶體振蕩器OS2、C17、C12為單片機的晶振電路，在發射方式採用無線電發射時，在該電路的輸出端通過電阻R44接入無線電發射組件U19即可。傳輸電流的大小與開口鐵芯線圈CT的比值有關，電容C20、C21、電阻R46為補償電路。最小工作電流值為5％。發射距離遠紅外8-15米，無線電20-50米。
如圖1、2、4所示，本實用新型遠紅外及無線電接收器的工作原理是，遠紅外及無線電接收器是一個高壓無功補償自動投切裝置的控制器。因為發射端是安裝在高壓線路的B相上，接收端的工作電壓和信號電壓接的是AC相電壓，電壓經插件J3的第1、2端輸入220V交流電壓，經整流電路D4整流後，由電阻R33、R25給外接電容器C充電，並供給開關管T3、T4等待分合閘線路工作。另一路220V電壓經變壓器B1降壓為9V，經整流電路D1整流，電容C8、C3濾波和U2穩壓供給該電路的工作電壓。參考電壓經電阻R1由電流電壓轉換電路D2、D3限壓後，接入放大器U5A的3端放大後經電阻R17加入單片機U3的第4腳，其型號為PIC16C73B。電阻R18為降壓電阻，過壓保護信號經電阻R19、R24、電位器W1、電容C10組成的調整電路是經電阻R20輸入單片機U3的2腳，電阻R20為降壓電阻，發光二極體LED1為電壓指示發光二極體。發射器發出的電流信號接收後，經天線RPM與插件J3的第8端，接入接收組件FYRF1的4端，又通過電阻R29接入放大器U5B的6端，經接收組件FYRF1放大後，通過電阻R26接入放大器U5B的5端，經放大後由7端經電阻R16輸入給單片機U3的6腳上，經微處理後，按照需要的功能輸出各種參數，由單片機U3的26、27、28腳輸出，經插件J2A的5、6、7端接功能鍵。由單片機U3的第7、13、16、17、18、21、22、23、24腳輸出各種指示信號，經電阻R5、R13和插件J1A的2、4和6、8端，插件J2A的1、3端使發光二極體工作。各種參數的顯示是有單片機U3的25、26腳經插件J2A的4、5端接入到解碼驅動集成塊MC74HC164的U7，U8，U9上。BS1，BS2，BS3為數碼顯示器。當功率因數低時單片機U3的第11腳輸出合閘信號，經電阻R15使分合閘電路U4上端工作，驅動開關管T4帶動合閘電磁線圈QH使開關合閘。當功率因數過高或超壓時，單片機U3第12腳輸出跳閘信號，經R14使分合閘電路U4下端工作，驅動開關管T4帶動跳閘線圈QT開關分閘。R30為光電耦合器降壓電阻，穩壓管DW1和電容C13為穩壓濾波電路，電阻R31、R32、R23為光電耦合器工作電阻，二極體D5，D6為分合閘線圈續流二極體。RV2為壓敏保護電阻，集成電路U1--24LC02為單片機的記憶電路，電阻R6、R4、電容C4為降壓穩壓電路，電阻R3和三極體T1和T2為顯示器防止閃爍作用，晶體OS1、電容C6、C7為單片機的晶振電路。
權利要求1.一種自給式遠紅外與無線電電流傳感器，它是由發射器和接收器組成，其特徵在於a、發射器的構成是開口鐵芯線圈CT，電流電壓轉換電路D9-D12，穩壓穩流電路U9-U17，取樣電阻R42經放大器U6A接單片機U18的17腳，開口鐵芯線圈CT經電阻R34、放大器U6B接單片機U18的6腳，單片機U18的12腳分二路輸出，一路接三極體T5的基極，三極體T5的輸出接發光二極體D7、D8；另一路經電阻R44接組合發射元件U19，組合發射元件U19的2腳發射輸出；b、接收器的構成是220伏電源分二路輸入，一路經整流電路D4，儲能電容器C和開關管T3、T4連接，開關管T3、T4的輸出端與分閘線圈QT、合閘線圈QH連接；另一路接變壓器B1、整流電路D1、穩壓電路U2輸出5伏、10伏工作電壓，電壓信號經電阻R1接入放大器U5A，放大器U5A的輸出接單片機U3的第4腳，電流信號由接收組件FYRF1的第4腳輸入，其第2腳輸出接放大器U5B，放大器U5B的輸出接單片機U3的第6腳，經單片機U3處理後，由單片機U3的11、12腳接分合閘電路U4，單片機U3的7、13、16、17、18、21、22、23、24腳接發光二極體，由單片機U3的26、27、28腳接功能鍵S1、S2、S3，單片機U3的25、26腳接顯示器U7、U8、U9，其輸出接數碼管BS1、BS2、BS3，單片機U3的14、15腳的輸出接存儲電路U1。
專利摘要一種自給式遠紅外及無線電電流傳感器是由發射器和接收器組成,並採用開口鐵芯線圈CT卡接在用電設備上和線路中。發射器將CT的電流信號變為電壓信號,經微處理後,以數字形式無線發射方式把電流值發射給接收端,其特點為自給自發不分電壓等級。接收器是一個多功能處理器,把收到的電流信號配合當地電源電壓信號可取出電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數等值,可完成對功率因數自動補償的控制,用電設備的過流、速斷保護,報警功能。
文檔編號G08C17/00GK2478115SQ0123645
公開日2002年2月20日 申請日期2001年4月12日 優先權日2001年4月12日
發明者範振亭, 柏正東, 張留山 申請人:範振亭