用於測量高壓電纜中間頭的智能溫度傳感器的製作方法

2023-08-06 23:43:51

本實用新型屬於自動化技術領域，主要涉及6或10kV供電系統高壓電纜中間頭的測溫。

背景技術：

大型工廠內部供電高壓設備較多，供電線路多使用高壓電纜，長線路會有中間接頭，由於高壓電纜中間頭通常是在現場手工製作，受現場條件、材料質量、製作工藝等多方面的影響，運行中的電纜中間頭容易因過熱造成絕緣擊穿崩燒，影響工廠的生產運行。

高壓電纜中間頭測溫現有技術採用模擬量溫度探頭，模擬量轉換數字量、再轉為遠程通信，電路複雜、體積大、功耗大；通信不使用標準通信協議，無法和常用組態軟體連接，需使用專用裝置轉換和專用監控軟體，不利於系統後期維護和擴展。

技術實現要素：

本實用新型目的在於提供一種用於測量高壓電纜中間頭的智能溫度傳感器，適用於高壓電纜中間頭的測溫。與已有高壓電纜中間頭測溫探頭比較，要實現體積小，便於現場安裝，低功耗、低成本、智能化，易於組網連成測溫系統。

本實用新型提供的用於測量高壓電纜中間頭的智能溫度傳感器，包括：

一溫度感應單元，與高壓電纜中間頭緊密貼合以採集所述高壓電纜中間頭的溫度數據；

一數據處理單元，輸入端與所述溫度感應單元連接，讀取來自所述溫度感應單元採集的所述溫度數據；

一數據交換單元，輸入端與所述數據處理單元連接，輸出端與上位機連接；

一電源穩壓單元，輸入端與一直流電源連接，輸出端分別與溫度感應單元、數據處理單元、數據交換單元並聯連接；

一電路板，其上設有溫度感應單元、數據處理單元、數據交換單元、電源穩壓單元。

上述的用於測量高壓電纜中間頭的智能溫度傳感器，所述數據處理單元以I2C總線通信的方式讀取所述溫度感應單元的溫度數據。

上述的用於測量高壓電纜中間頭的智能溫度傳感器，所述數據處理單元通過UART接口與數據交換單元通信，所述數據交換單元的輸出端通過RS485總線與上位機通信。

上述的用於測量高壓電纜中間頭的智能溫度傳感器，所述數據交換單元與上位機通信採用標準的MODBUS-RTU通信協議，通信參數為波特率1200bps、無校驗、8位數據位、1位停止位。

上述的用於測量高壓電纜中間頭的智能溫度傳感器，數據交換單元的輸出端通過RS485總線與上位機連接。

上述的用於測量高壓電纜中間頭的智能溫度傳感器，所述溫度感應單元為數字溫度傳感器，,數字溫度傳感器的溫度範圍為－55℃～+125℃。

上述的用於測量高壓電纜中間頭的智能溫度傳感器，所述數據處理單元為單片機P89LPC903。

本實用新型的有益效果為：本實用新型提供的用於測量高壓電纜中間頭的智能溫度傳感器體積小，功耗小，採用標準的MODBUS-RTU通信協議，通信上位機使用專用開發軟體或組態王等組態軟體都可以組成監控系統，新增測溫點時，設置好測溫探頭通信地址，不與系統中其他溫度探頭地址衝突，上位機重新組態，測溫點增加實現簡單。

附圖說明

圖1為用於測量高壓電纜中間頭的智能溫度傳感器的結構示意圖。

圖2為高壓電纜中間頭智能溫度傳感器電路原理圖。

其中附圖標記為：

溫度感應單元U1

數據處理單元U2

數據交換單元U3

電源穩壓單元U4

R1、R2、R3上拉電阻

C1、C2電源濾波用電容

GND、A、B、VCC、DI、DE、RE、RO管腳

VDD、P0.2、RxD、VSS、P0.4、P0.5、TxD管腳

SDA、SCL、OS、GND、VCC、A0、A1、A2管腳

VIN VOUT 管腳

具體實施方式

如圖1所示為用於測量高壓電纜中間頭的智能溫度傳感器的結構示意圖，包括：溫度感應單元、數據處理單元、數據交換單元、電源穩壓單元。

溫度感應單元，與高壓電纜中間頭緊密貼合以採集所述高壓電纜中間頭的溫度數據；

如附圖2所示，溫度感應單元U1使用數字溫度傳感器LM75A，溫度範圍：－55℃～+125℃；

數據處理單元，輸入端與所述溫度感應單元連接，讀取來自所述溫度感應單元採集的所述溫度數據；本實施例中數據處理單元以I2C總線通信的方式讀取所述溫度感應單元的溫度數據，數據處理單元的輸出端再通過數據交換單元接到RS485總線，實現溫度數據的遠程傳輸。

數據交換單元，其輸入端通過UART接口與所述數據處理單元的輸出端連接，數據交換單元的輸出端通過RS485總線與上位機連接，本實施例中，如圖2所示，數據交換單元輸出端A、B通過RS485總線與上位機連接；所述數據交換單元與上位機通信採用標準的MODBUS-RTU通信協議，通信參數為波特率1200bps、無校驗、8位數據位、1位停止位。

一電源穩壓單元，輸入端與一直流電源連接，輸出端分別與溫度感應單元、數據處理單元、數據交換單元並聯連接。

如圖2所示為高壓電纜中間頭智能溫度傳感器電路原理圖。溫度感應單元U1使用數字溫度傳感器LM75A，溫度範圍：－55℃～+125℃；數據處理單元U2使用單片機P89LPC903，單片機P89LPC903為現有技術在此不再贅述，數據處理單元U2管腳6、7模擬I2C總線接U1管腳1、2，數據處理單元U2管腳3、5通過UART接口與數據交換單元U3(SP3485E)1、4腳連接，數據處理單元U2管腳2與數據交換單元U3的2、3腳連接，控制數據發送和接收方向；電源穩壓單元U4使用的是集成穩壓電源HT7133-1，輸入電壓最高為直流24V,輸入電壓範圍12-24V，輸出3.3V供其他單元使用，C1和C2是電源濾波用電容，C1耐壓50v，電容值為1μF,C2耐壓16v,電容值為1μF。R1、R2、R3為上拉電阻，阻值均為10k歐,，增加系統穩定性。

高壓電纜中間頭智能溫度傳感器採用標準的MODBUS-RTU通信協議，通信參數:波特率1200bps、無校驗、8位數據位、1位停止位，利用LPC900系列單片機Flash字節編程技術，可以通過通信修改通信地址，無需外接地址設置開關或地址存儲器。

溫度感應單元、數據處理單元、數據交換單元、電源穩壓單元按工藝要求設置於電路板上，高壓電纜中間頭智能溫度傳感器功耗低，工作電流<10mA；高壓電纜中間頭智能溫度傳感器體積小，電路板長38mm，寬6mm。外接引線、測試合格後用Φ6mm熱縮管包裹，兩側加704矽橡膠，熱縮密封即成成品，使用時貼緊高壓電纜中間頭位置放置，用絕緣膠帶纏繞固定於電纜上，再連接線路到測溫系統。