一种用于复合绝缘子憎水性自动检测的控制电路的制作方法

本发明涉及复合绝缘子检测的技术领域，具体涉及一种用于复合绝缘子憎水性自动检测的控制电路。

背景技术：

电力系统复合绝缘子的憎水性检测是判断复合绝缘子绝缘性能的标准方法，传统检测复合绝缘子憎水性的方法要求检修人员携带数码相机、喷水设备攀爬杆塔，对绝缘子进行喷水、拍照，再通过后期图像处理判断绝缘子性能。该过程检测效率低、安全性低，且人工对喷水的操作不够准确。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于复合绝缘子憎水性自动检测的控制电路，可以实现对复合绝缘子憎水性检测的程序化控制和远距离无线控制，为复合绝缘子憎水性检测的实时性、自动化奠定基础，同时节约了人力成本，提高了工作效率和检测准确度。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种用于复合绝缘子憎水性自动检测的控制电路，包括空中检测部分和地面遥控部分，空中检测部分设置在无人机上，空中检测部分通过无线通信技术与地面遥控部分相连接；所述空中检测部分包括第一MCU、喷水装置、数据测量单元、第一电源控制模块和第一无线通信模块，喷水装置与电磁继电器相连接，电磁继电器通过I/O接口与第一MCU相连接，数据测量单元通过串行接口与第一MCU相连接，第一电源控制模块分别与第一电源、第一MCU和电磁继电器相连接，第一无线通信模块通过SPI接口与第一MCU相连接；所述地面遥控部分包括第二MCU、按键、显示屏、第二电源控制模块和第二无线通信模块相连接，第二MCU通过I/O接口与按键相连接，第二MCU通过SPI接口分别与显示屏和第二无线通信模块相连接，第二MCU的电源与第二电源控制模块相连接，第二电源控制模块与第二电源相连接。

所述数据测量单元包括超声波测距模块、激光测距模块和温湿度测量模块，超声波测距模块通过I/O接口与第一MCU相连接，激光测距模块通过USART接口与第一MCU相连接，温湿度测量模块通过I2C接口与第一MCU相连接。

所述喷水装置包括电磁阀和微型水泵，电磁阀和微型水泵均与电磁继电器相连接。

所述第一电源为12V的直流电源，第二电源为3.7V的直流电源。

所述第一电源控制模块包括12V转化为3.3V的第一稳压电路和12V转化为5V的第二稳压电路，第一稳压电路与第一MCU相连接，第二稳压电路与电磁继电器相连接；所述第二电源控制模块为3.7V转化为3.3V的第三稳压电路。

所述按键的数量设有3个，3个按键相互独立、分别通过I/O接口与第二MCU相连接。

所述按键内设有LED灯。

所述显示屏是分辨率为128*64、尺寸为2.4寸的OLED显示屏，显示屏通过SPI通讯协议与第二MCU进行数据传输。

所述第一无线通信模块和第二无线通信模块为SI4432无线通讯模块，第一无线通信模块和第二无线通信模块通过SPI通讯协议分别与第一MCU、第二MCU相连接，进行数据传输；此外，第一无线通信模块和第二无线通信模块均设有nIRQ中断接口，可实现中断接收模式，降低待机功耗，提高响应速度。

本发明的有益效果：

1、通过以MCU为核心的控制电路实现复合绝缘子憎水性检测喷水过程的程序化控制，使喷水频率更加精准稳定，从而改善检测效果；

2、通过无线通讯方式实现操作端和执行端的隔离，借助无人机技术，可避免人工攀爬杆塔，同时，可实现在线检测，降低停电带来的经济损失；

3、通过增加辅助测量装置，实时返回无人机位置信息，为无人机飞行和憎水性检测喷水时机提供重要参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明空中检测部分的原理框图。

图2为本发明地面遥控部分的原理框图。

图3为本发明电源控制模块的电路图，a）为12V-3.3V的稳压电路，b）为12V-5V的稳压电路，c）为3.7V-3.3V的稳压电路。

图4为本发明按键与第二MCU连接的电路图。

图5为本发明显示屏与第二MCU连接的电路图。

图6为本发明无线通信模块与MCU连接的电路图。

图7为本发明数据测量单元与第一MCU连接的电路图。

图8为本发明喷水装置的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，一种用于复合绝缘子憎水性自动检测的控制电路，包括空中检测部分和地面遥控部分，空中检测部分设置在无人机上，空中检测部分通过无线通信技术与地面遥控部分相连接。空中检测部分包括第一MCU1、喷水装置、数据测量单元、第一电源控制模块2和第一无线通信模块3，喷水装置与电磁继电器5相连接，电磁继电器5通过I/O接口与第一MCU1相连接，数据测量单元通过串行接口与第一MCU1相连接，第一电源控制模块2分别与第一电源4、第一MCU1和电磁继电器5相连接，第一无线通信模块3通过SPI接口与第一MCU1相连接；所述地面遥控部分包括第二MCU21、按键22、显示屏23、第二电源控制模块25和第二无线通信模块24相连接，第二MCU21通过I/O接口与按键22相连接，第二MCU21通过SPI接口分别与显示屏23和第二无线通信模块24相连接，第二MCU21的电源与第二电源控制模块25相连接，第二电源控制模块25与第二电源26相连接。第一MCU1和第二MCU21分别由STM32F103C6实现，从而实现对其他设备的控制。

数据测量单元包括超声波测距模块6、激光测距模块7和温湿度测量模块8，超声波测距模块6通过I/O接口与第一MCU1相连接，激光测距模块7通过USART接口与第一MCU1相连接，温湿度测量模块8通过I2C接口与第一MCU1相连接。喷水装置包括电磁阀9和微型水泵10，电磁阀9和微型水泵10均与电磁继电器5相连接。

第一电源4为12V的直流电源，为了缩小电池体积，第二电源26为3.7V的直流电源。如图3所示，第一电源控制模块2包括12V转化为3.3V的第一稳压电路和12V转化为5V的第二稳压电路，第一稳压电路与第一MCU1相连接，第二稳压电路与电磁继电器5相连接。第一稳压电路如图3（a）所示，由NCP1117-3.3芯片实现3.3V的稳压输出，第二稳压电路如图3（b）所示，由LM7805芯片实现5V的稳压输出。第二电源控制模块25为3.7V转化为3.3V的第三稳压电路，如图3（c）所示，经SPX3819低压差线性稳压芯片实现3.3V稳压输出。

如图4所示，按键22的数量设有3个，功能分别为启动、停止和自动。3个按键相互独立、分别通过I/O接口与第二MCU21相连接。按键22按下时，按键的1号引脚与3号引脚导通，K2端产生由0到1的上升沿脉冲，触发第二MCU21外部中断，继而通过无线通讯模块向空中检测部分发送不同的指令。

进一步地，按键22内设有LED灯，通过引脚5、6与电源连接，通电后常亮，便于夜间操作，可作为电源指示。

显示屏23是分辨率为128*64、尺寸为2.4寸的OLED显示屏，显示屏23通过SPI通讯协议与第二MCU21进行数据传输。显示屏23用来实时显示空中检测部分发回的温度、湿度、距离、高度等辅助测量数据。如图5所示，显示屏23共十个外围引脚，它的DIN、SLK、D/C、CS引脚构成SPI接口与第二MCU21的相关引脚对应连接，RES用于实现显示屏23的软件复位功能，低电平有效，而GND和+3.3V引脚提供电源。

第一无线通信模块3和第二无线通信模块24为Silicon Laboratories EZRadioPRO ™系列的SI4432无线通讯模块，可实现240-930MHz无线通讯，支持FSK、GFSK、OOK等调制模式，最大通讯距离1000米。通过SPI接口，实现第一MCU1对第一无线通信模块3的读写操作、第二MCU21对第二无线通信模块25的读写操作，从而控制数据的传输。第一无线通信模块3和第二无线通信模块24设有nIRQ中断接口，第一无线通信模块3的nIRQ中断接口与第一MCU1相连接，第二无线通信模块24的nIRQ中断接口与第二MCU21相连接，通过触发外部中断，可以更方便的控制数据的收发。第一无线通信模块3与第一MCU1连接的引脚、第二无线通信模块24与第二MCU21连接的引脚关系如图6所示。

数据测量单元的超声波测距模块6、激光测距模块7和温湿度测量模块8的引脚与第一MCU1的电路连接如图7所示。超声波测距模块6、激光测距模块7和温湿度测量模块8的测量过程均通过第一MCU1控制。其中，超声波测距模块6通过超声波传感器HCSR04芯片实现，通过Trag和Echo引脚实现具体功能，通过对Trag引脚施加一个不低于10us的高电平信号，超声波传感器将发出一个超声波并检测回波，该时间差反应为Echo引脚的高电平持续时间，第一MCU通过检测回波时间计算出实测距离。激光测距模块7通过激光传感器芯片LASER实现，通过TXD_Laser和RXD_Laser引脚与第一MCU1实现串口通信，第一MCU1发送相应的测量指令触发激光传感器工作，并迅速读取其返回值得到测量数据；温湿度测量模块8通过温湿度传感器SI7020实现，采用I2C通信协议，第一MCU1内置了相应的通讯接口，通过SDA、SCL接口对应连接，实现第一MCU1对实时温度和湿度数据的读取。以上数据通过第一无线通信模块3和第二无线通信模块24发送给地面遥控部分的显示屏23进行显示。

电磁阀9、微型水泵10、电磁继电器5的电路连接如图8所示。电磁继电器5包括驱动部分和控制部分：驱动部分为开关电路，12V电源与电磁阀电源端WP_12V以及微型水泵电源端EMV_12V之间通过开关隔离；控制部分为一个电磁线圈，通电时吸起驱动部分的开关是设备与电源接通工作，断电时开关恢复断开状态，形成断路中止设备工作。第一MCU1通过三极管Q1、Q2实现对电磁继电器的线圈通电状态的控制。两个三极管的基级Relay_WP引脚和Relay_EMV引脚分别连接第一MCU1的I/O接口，第一MCU1通过程序控制I/O接口的0-1转换，实现对三极管基级电压的控制，完成集电极和射极的通断转换，从而实现电磁继电器5的线圈通断的数字化控制，进一步完成了水泵和电磁阀工作状态的程序化控制，即当对应引脚置1，相应二极管Q1和Q2的导通，电磁继电器5工作，对应的微型水泵10或电磁阀9工作。其中，电磁继电器5的线圈通路采用5V供电，微型水泵10和电磁阀9采用12V供电。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。