專利名稱：無線數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓帶電體的電場強度監(jiān)測傳感器，尤其是一種無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器，該裝置也可用于進(jìn)行電カ設(shè)備是否帶電和電壓等級的檢測以及落雷等強電侵入檢測。
背景技術(shù)：
目前，在進(jìn)行電カ設(shè)備檢修作業(yè)時，為了確認(rèn)作業(yè)區(qū)域的防護等級和檢修操作設(shè)備的電壓防護等級，必須確認(rèn)被檢修設(shè)備的工作電壓等級及帶電狀態(tài)，從而確保檢修作業(yè)的安全性。原始的利用高壓試電筆的人工檢測方法已經(jīng)淘汰 ，取而代之的是電子式的自動化檢測方法。中國專利申請(申請?zhí)?00610123199. 2)中，提出了一種采用無線式高壓帶電檢測顯示及閉鎖的技術(shù)，但該技術(shù)方案中，只提出了一種檢測高壓設(shè)備是否帶電的方法，而不能檢測出高壓設(shè)備的帶電電壓等級以及落雷等強電侵入檢測。而該技術(shù)方案的另ー個不足之處是裝置的體積較大，不能將其安裝在被檢設(shè)備上，因而需要為其搭設(shè)檢測臺架，増加了安裝使用的成本和難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供ー種既能檢測出高壓設(shè)備是否帶電，又能檢測出帶電體的電壓等級以及對落雷等強電侵入的判別，體積小巧、可以安裝于被檢設(shè)備上的一種無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器，由殼體及裝在殼體內(nèi)的電源電路、電場效應(yīng)元件、放大器電路、PCB電路板、單片機電路及無線通訊模塊電路和裝在殼體外的天線構(gòu)成，其特征在于a該監(jiān)測傳感器還設(shè)有落雷檢測電路，其輸出信號傳送給單片機電路，b在放大器電路和單片機電路之間還設(shè)有阻抗變換電路和電源控制電路。所述落雷檢測電路是由線圈、整流器件及阻容元件構(gòu)成的。所述的阻抗變換電路是由數(shù)字集成電路器件及其阻容元件構(gòu)成的。所述的電源控制電路是由光電器件及其阻容元件構(gòu)成的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是提供了一種既能檢測出高壓設(shè)備是否帶電，又能檢測出帶電體的電壓等級并能輸出超限電壓故障信號的一種無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器。該監(jiān)測傳感器體積小巧，使其可以安裝在被檢設(shè)備上，而不影響被檢設(shè)備的使用功能，省去了為安裝監(jiān)測傳感器而搭設(shè)臺架的麻煩；該監(jiān)測傳感器的另ー個優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用元件少，因而降低了裝置的制造成本。


圖I是無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器的結(jié)構(gòu)示意框圖。
圖2是無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器的電路原理圖。圖3是無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器的安裝使用示意圖。圖4是無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器的檢測結(jié)果示意圖。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明的無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器，由殼體14及裝在殼體14內(nèi)的電源電路11、量值判別電路15、電場效應(yīng)元件5、放大器電路6、阻抗變換電路7、電源控制電路12、單片機電路8及無線通訊模塊電路9、PCB電路板13和裝在殼體14外的天線10構(gòu)成，其具體的結(jié)構(gòu)是該監(jiān)測傳感器有一個殼體14，在殼體14的內(nèi)部有ー塊PCB電路板13。在PCB電路板13上，用腐蝕的方法制有ー塊銅箔感應(yīng)電極5，還制有放大器電路6、阻抗變換電路7、量值判別電路15、電源控制電路12、單片機電路8、無線通訊模塊電路9以及電源電路11所用的電路連線。在PCB電路板13上安裝焊接有放大器電路6、阻抗變換電路7、 量值判別電路15、電源控制電路12、單片機電路8和無線通訊模塊電路9的所有元件。而天線10與無線通訊模塊電路9在進(jìn)行電氣連接以后，裝在了殼體14的外邊。其中，阻抗變換電路7是由數(shù)字集成電路器件及其阻容元件構(gòu)成的，電源控制電路12是由光電器件及其阻容元件構(gòu)成的，量值判別電路是由線圈及整流橋和三極管等阻容元件構(gòu)成的。該監(jiān)測傳感器的電原理圖如圖2所示。在圖2中，放大器電路6由放大器件M0SC301和LM324以及電位器P0T1、電阻R2、R16和電容C20構(gòu)成；阻抗變換電路7由MC74HC4051、R3、R7 R15、R18構(gòu)成；電源控制電路12由光電繼電器232EH、R6、R19構(gòu)成；單片機電路8由單片機ATMEGA48V、R4、C17、C18、XTAL2構(gòu)成；無線通訊模塊電路9由射頻芯片CCl 100、XTALl、Rl、Cl、C6 C14、L1 L4構(gòu)成；電源電路11由鋰電池BT1、R5、C2 C5、C15、C16、LED構(gòu)成，量值判別電路由L5, Dl D2，R20 R24，C21 C25，Q3構(gòu)成。該監(jiān)測傳感器的工作過程是這樣的在外部電場的作用下，電壓等級判斷方法如下電場效應(yīng)元件5感應(yīng)出電場信號，該電場信號通過放大器件M0SC301的正向輸入端2腳輸入，輸出信號由M0SC301的3腳輸出，此信號通過電阻R2送至運算放大器LM324放大后，再經(jīng)過R3，R7 R15，R18分壓處理，送至單片機ATMEGA48V的18(ADC5)腳上，由單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及計算。其采集的電壓計算公式為VADC=VKEF* (R3+R7)/R18。單片機根據(jù)在不同電壓等級條件下的場強不同，預(yù)先對阻抗變換電路7進(jìn)行初始化取值，然后單片機結(jié)合(0、220V，380V, 3KV，6KV，IOKV, 35KV，66KV)電場的不同場強數(shù)學(xué)模型，計算出電場強度的近似值，從而判斷出高壓設(shè)備的帶電狀態(tài)；雷擊和浪涌電壓的判斷方法如下當(dāng)帶電設(shè)備正常工作吋，由于C23的隔直作用，Q3處于截止?fàn)顟B(tài)。而當(dāng)有雷擊或浪涌電壓時，雷擊或浪涌電磁場就會在線圈L5上感應(yīng)出電壓信號，該信號經(jīng)Dl整流，加到C21和C22上，并通過C23加到Q3的基極上。此時Q3導(dǎo)通，單片機ATMEGA48V的31腳(INTO)腳電平發(fā)生變化而產(chǎn)生中斷。此時，單片機立即采集并計算信號幅值，其采集的電壓計算公式為VADe=VKEF* (R21+R23) /R22，計算出電壓的突變值，根據(jù)設(shè)定的數(shù)值5*工作電壓，雷擊時，瞬變ニ極管D2導(dǎo)通Vss= O),且在一定的時間內(nèi)，帶電設(shè)備的電壓又回歸到正常值，從而判斷出落雷和浪涌電壓；此電壓信息傳送給無線通訊模塊電路9，無線通訊模塊電路9驅(qū)動其無線芯片CC1100，利用無線方式把雷擊或浪涌狀態(tài)信息發(fā)射出去。
本發(fā)明的無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器的安裝方式見圖3所示。在圖3中，I為本發(fā)明產(chǎn)品封裝后的傳感器，2為高壓母排或?qū)Ь€，3為無線接收裝置。4為接收裝置的現(xiàn)場總線。傳感器I工作吋，定時發(fā)出高壓母排或?qū)Ь€2是否帶電的無線信號，接收裝置收到無線傳輸?shù)膸щ姞顟B(tài)信號后，利用聲光顯示等手段提醒施工操作人員，告知被檢設(shè)備的目前帶電狀態(tài)和線路發(fā)生浪涌和雷擊的狀況。本發(fā)明的無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器可以檢測O 66KV的用電設(shè)備的帶電狀態(tài)。本發(fā)明的一個實施例檢測的數(shù)據(jù)結(jié)果如圖4所示。從圖4的表中可以看出，在被檢設(shè)備有電的情況下，本發(fā)明的無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器的檢測誤差為10%左右，完全能夠標(biāo)定電カ行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電壓等級，也完全能夠指示線路是否帶電的狀態(tài)，同時也能夠 實現(xiàn)對雷擊或浪涌電壓的判別。
權(quán)利要求
1.一種無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器，由殼體及裝在殼體內(nèi)的電源電路、電場效應(yīng)元件、放大器電路、PCB電路板、單片機電路及無線通訊模塊電路和裝在殼體外的天線構(gòu)成，其特征在于 a該監(jiān)測傳感器還設(shè)有落雷檢測電路，其輸出信號傳送給單片機電路， b在放大器電路和單片機電路之間還設(shè)有阻抗變換電路和電源控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器，其特征在于所述的阻抗變換電路是由數(shù)字集成電路器件及其阻容元件構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器，其特征在于所述的電源控制電路是由光電器件及其阻容元件構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器，其特征在于所述的量值判別電路是由線圈及整流電路及阻容元件構(gòu)成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器，其特征在于所述的電源控制電路是由光電器件及其阻容元件構(gòu)成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器，其特征在于所述的阻抗變換電路是由數(shù)字集成電路器件及其阻容元件構(gòu)成的。
全文摘要
一種無線式數(shù)字電場強度監(jiān)測傳感器，由殼體及裝在殼體內(nèi)的電源電路、電場效應(yīng)元件、放大器電路、阻抗變換電路、量值判別電路、電源控制電路、PCB電路板、單片機電路及無線通訊模塊電路和裝在殼體外的天線構(gòu)成。本發(fā)明的優(yōu)點在于該監(jiān)測傳感器既能檢測出高壓設(shè)備是否帶電，又能檢測出帶電體的電壓等級，并能夠?qū)崿F(xiàn)雷擊和浪涌判別。該監(jiān)測傳感器體積小巧，可以安裝在被檢設(shè)備上，而不影響被檢設(shè)備的使用功能，該監(jiān)測傳感器的另一個優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用元件少，因而降低了裝置的制造成本。
文檔編號G01R29/08GK102680805SQ201210154698
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者張世宣, 張景山 申請人:鞍山銀宇電子科技有限公司