一种具有泄漏电流检测功能的无线监测装置的制作方法

本实用新型涉及过电压保护器监控领域，更具体地，涉及一种具有泄漏电流检测功能的无线监测装置。

背景技术：

户外变电站内都装有一定数量的过电压保护器，比如避雷器、电容器组成的过电压保护器。这些过电压保护器内部主要由氧化锌阀片构成。当过电压保护器工作一定年限后，其内部阀片特性会逐渐老化，严重的有击穿、爆炸等风险，内置的脱离器有可能会断开。为了监视过电压保护器的工作情况和老化程度，都会配套安装各种类型的保护器监测装置。大部分监测装置都是机械式，检测结果不准确。

技术实现要素：

本实用新型克服了上述现有的机械式过电压保护器检测装置的缺陷，提供了一种新的具有泄漏电流检测功能的无线监测装置。本实用新型可以通过对过电压保护器的泄漏电流进行分析，从而对过电压保护器有一个客观的判断。本装置通过电流进行判断，比现有机械式的装置更精准。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种具有泄漏电流检测功能的无线监测装置，包括微处理芯片电路，还包括无线通信模块、泄漏电流感应电路，其中，

所述的无线通信模块的输入级与微处理芯片的输出级电路电连接；

所述的泄漏电流感应电路的输入级对过电压保护装置的泄漏电流进行采样，泄漏电流感应电路的输出端与微处理芯片电路的第一输入端电连接。

实用新型的工作过程如下：

S1：泄漏电流感应电路对过电压保护器的泄漏电流进行采样和处理；

S2：微处理芯片电路对处理后的信号进行分析，得到分析结果；

S3：微处理芯片电路将分析结果通过无线通信模块发送至上级系统。

在一种优选的方案中，所述的泄漏电流感应电路包括采样传感器和信号处理子电路，其中，

所述的采样传感器的输入级作为泄漏电流感应电路的输入级，采样传感器的输出级与信号处理子电路输入级电连接；

所述的信号处理子电路的输出端作为泄漏电流感应电路的输出端。

在一种优选的方案中，所述的无线监测装置还包括过电压感应电路，所述的过电压感应电路对过电压信号进行计数，并将技术结果反馈至微处理芯片电路，所述的过电压感应电路包括过电压传感器和信号捕捉子电路，其中，

所述的过电压传感器的输入级作为过电压感应电路的输入级，过电压传感器的输出级与采样传感器的输出级电连接；

所述的过电压传感器的输出级与信号捕捉子电路的输入级电连接；

所述的信号捕捉子电路的输出端作为过电压感应电路的输出端，信号捕捉子电路的输出端与微处理芯片电路的第二输入端电连接。

在一种优选的方案中，所述的信号处理子电路包括第一瞬态抑制二极管、第一电容、第一电阻、仪表放大器、第一电感、第一二极管、第二二极管、第二电容、第一电通路和第二电通路；所述的信号处理子电路的输入级包括2个输入端，所述的两个输入端定义为R1.1和R1.2；所述的信号处理子电路的输出端定义为C1.1，其中，

所述的第一电通路的输入端作为信号转换子电路的输入端R1.1，第一电通路的输出端与仪表放大器的同相输入端电连接；

所述的第二电通路的输入端作为信号转换子电路的输入端R1.2，第二电通路的输出端与仪表放大器的反相输入端电连接；

所述的仪表放大器的1号引脚与第一电阻的一端电连接；

所述的仪表放大器的8号引脚与第一电阻的另一端电连接；

所述的第一电通路的输入端与第一瞬态抑制二极管的一端电连接；

所述的第二电通路的输入端与第一瞬态抑制二极管的另一端电连接；

所述的仪表放大器的同相输入端与第一电容的一端电连接；

所述的仪表放大器的反相输入端与第一电容的另一端电连接；

所述的仪表放大器的输出端与第一电感的一端电连接；

所述的第一电感的另一端与第二电容的一端电连接；

所述的第二电容的另一端接地；

所述的第二电容的一端与第一二极管的阳极电连接；

所述的第一二极管的阴极与电源电连接；

所述的第二电容的一端与第二二极管的阴极电连接；

所述的第二二极管的阳极接地；

所述的第二电容的一端作为信号处理子电路的输出端C1.1；

所述的第一电通路包括第二电感、第二瞬态抑制二极管、第二电阻、第二电阻和第三电容，其连接关系如下：

所述的第二电感的一端作为第一电通路的输入端，第二电感的另一端与第二瞬态抑制二极管的一端电连接；

所述的第二瞬态抑制二极管的另一端接地；

所述的第二电感的另一端与第二电阻的一端电连接；

所述的第二电阻的另一端接地；

所述的第一电感的另一端与第三电阻的一端电连接；

所述的第三电阻的另一端与第三电容的一端电连接；

所述的第三电容的另一端接地；

所述的第三电阻的另一端作为第一电通路的输出端；

所述的第二电通路包括第三电感、第三瞬态抑制二极管、第四电阻、第五电阻和第四电容，其连接关系如下：

所述的第三电感的一端作为第二电通路的输入端，第三电感的另一端与第三瞬态抑制二极管的一端电连接；

所述的第三瞬态抑制二极管的另一端接地；

所述的第三电感的另一端与第四电阻的一端电连接；

所述的第四电阻的另一端接地；

所述的第三电感的另一端与第五电阻的一端电连接；

所述的第五电阻的另一端与第四电容的一端电连接；

所述的第四电容的另一端接地；

所述的第五电阻的另一端作为第二电通路的输出端。

本优选方案中，第二电感和第三电感提供滤波的功能；第二电阻和第四电阻将脱离器的熔断信号转化为电压信号；第三电阻、第五电阻、第三电容、第四电容、第一电容组成滤波网络；第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管、第三瞬态抑制二极管对信号进行保护；仪表放大器对信号进行放大。

在一种优选的方案中，所述的信号捕捉子电路包括第六电阻、第七电阻、第三二极管、发光二极管、光敏NPN三极管和第五电容；所述的信号捕捉子电路的输入级包括2个输入端，所述的两个输入端定义为R2.1和R2.2；所述的信号捕捉子电路的输出端定义为C2.1，其中，

所述的R2.1和R1.1电连接；

所述的R2.2和R1.2电连接；

所述的第六电阻的一端作为R2.1，第六电阻的另一端与第三二极管的阴极电连接；

所述的第三二极管的阳极作为R2.2；

所述的第三二极管的阴极与发光二极管的阳极电连接；

所述的第三二极管的阳极与发光二极管的阴极电连接；

所述的发光二极管与光敏三极管通过光电形式进行耦合；

所述的光敏三极管的发射级接地；

所述的光敏三极管的发射级与第五电容的一端电连接；

所述的光敏三极管的集电极与第五电容的另一端电连接；

所述的光敏三极管的集电极与第七电阻的一端电连接；

所述的第七电阻的另一端接电源；

所述的光敏三极管的集电极作为信号捕捉子电路的输出端C2.1。

本优选方案中，使用了光电隔离，目的是将强电信号与弱电信号进行分离，保障设备安全。

在一种优选的方案中，所述的微处理芯片电路包括LM1117-3.3电压转换芯片、第四二极管、第六电容和第七电容，其中，

所述的LM1117-3.3电压转换芯片的3号引脚与电源电连接；

所述的LM1117-3.3电压转换芯片的3号引脚与第四二极管的阴极电连接；

所述的第四二极管的阳极接地；

所述的LM1117-3.3电压转换芯片的3号引脚与第六电容的一端电连接；

所述的第六电容的另一端接地；

所述的LM1117-3.3电压转换芯片的1号引脚接地；

所述的LM1117-3.3电压转换芯片的2号引脚与第七电容的一端电连接；

所述的第七电容的另一端接地。

本优选方案用于将信号降压，符合微处理芯片引脚的电压要求。

在一种优选的方案中，所述的微处理芯片电路还包括STM32F103C8T6、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容和第五二极管，其中，

所述的STM32F103C8T6的1号引脚接电源；

所述的STM32F103C8T6的7号引脚与第八电阻的一端电连接；

所述的第八电阻的另一端接电源；

所述的STM32F103C8T6的7号引脚与第六电容的一端电连接；

所述的第六电容的另一端接地；

所述的STM32F103C8T6的8号引脚与第七电容的一端电连接；

所述的STM32F103C8T6的8号引脚与第八电容的一端电连接；

所述的STM32F103C8T6的8号引脚接地；

所述的STM32F103C8T6的9号引脚与第七电容的另一端电连接；

所述的STM32F103C8T6的9号引脚与第八电容的另一端电连接；

所述的STM32F103C8T6的9号引脚接电源；

所述的STM32F103C8T6的11号引脚与第九电阻的一端电连接；

所述的第九电阻的另一端与第五二极管的阳极电连接；

所述的第五二极管的阴极接地；

所述的STM32F103C8T6的15号引脚与信号处理子电路的输出端C1.1电连接；

所述的STM32F103C8T6的16号引脚与信号捕捉子电路的输出端C2.1电连接；

所述的STM32F103C8T6的20号引脚与第十电阻的一端电连接；

所述的第十电阻的另一端接地；

所述的STM32F103C8T6的23号引脚接地；

所述的STM32F103C8T6的23号引脚与第九电容的一端电连接；

所述的STM32F103C8T6的24号引脚与第九电容的另一端电连接；

所述的STM32F103C8T6的24号引脚接地；

所述的STM32F103C8T6的35号引脚接地；

所述的STM32F103C8T6的35号引脚与第十电容的一端电连接；

所述的STM32F103C8T6的36号引脚与第十电容的另一端电连接；

所述的STM32F103C8T6的36号引脚接地；

所述的STM32F103C8T6的44号引脚与第十一电阻的一端电连接；

所述的第十一电阻的另一端接地；

所述的STM32F103C8T6的47号引脚与第十一电容的一端电连接；

所述的STM32F103C8T6的47号引脚与第十二电容的一端电连接；

所述的STM32F103C8T6的47号引脚接地；

所述的STM32F103C8T6的48号引脚与第十一电容的另一端电连接；

所述的STM32F103C8T6的48号引脚与第十二电容的另一端电连接；

所述的STM32F103C8T6的48号引脚接电源。

本优选方案中，STM32F103C8T6的15号引脚接收信号处理子电路的输出信号；STM32F103C8T6的16号引脚接收信号捕捉子电路的输出信号。

在一种优选的方案中，所述的无线通信模块包括无线通信芯片、第六二极管和保险丝，其中，

所述的无线通信芯片的VCC引脚接电源；

所述的无线通信芯片的GND引脚接地；

所述的无线通信芯片的TXD1引脚与STM32F103C8T6的21号引脚电连接；

所述的无线通信芯片的RXD1引脚与STM32F103C8T6的22号引脚电连接；

所述的无线通信芯片的CON1引脚与STM32F103C8T6的28号引脚电连接；

所述的无线通信芯片的RGND引脚接地；

所述的无线通信芯片的CON2引脚与STM32F103C8T6的32号引脚电连接；

所述的无线通信芯片的RXD2引脚与STM32F103C8T6的31号引脚电连接；

所述的无线通信芯片的TXD2引脚与STM32F103C8T6的30号引脚电连接；

所述的无线通信芯片的VO引脚与保险丝的一端电连接；

所述的保险丝的另一端与第六二极管的阴极电连接；

所述的保险丝的另一端接电源；

所述的第六二极管的阳极接地。

本优选方案中，STM32F103C8T6的21号引脚、22号引脚、28号引脚、30号引脚、31号引脚和32号引脚用于进行无线通信。

在一种优选的方案中，所述的无线监测装置还包括看门狗模块，所述的看门狗模块定期与无线通信模块和微处理芯片电路通信，若无线通信模块或微处理芯片电路无法响应通信，则重启相应的电路。

在一种优选的方案中，所述的无线监测装置还包括电源，所述的电源对无线监测装置进行供电。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

1、本实用新型具备脱离器的通断指示功能，当被监测的过电压保护器内的泄漏电流和过电压次数超出阈值时，本实用新型可以发出报警；

2、本实用新型采用无线发送技术，装置体积小，无线连接，安装方便，对空间无特殊要求；

3、其次，用户通过无线接收装置读数直观清晰，远距离操作安全方便，无线接收装置自动记录接收到的通断指示状态，后期还可查询历史数据，提高了工作效率。

附图说明

图1为实施例结构图。

图2为实施例信号处理电路和信号捕捉电路图。

图3为实施例LM1117-3.3电压转换芯片电路图。

图4为实施例STM32F103C8T6电路图。

图5为实施例无线通信模块电路图。

图6为实施例安装示例图。

标号说明：1.过电压保护器；2.实施例监测装置；3.安装螺母。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，一种具有泄漏电流检测功能的无线监测装置，包括微处理芯片电路、无线通信模块、采样传感器、信号处理电路、过电压传感器和信号捕捉电路、看门狗模块和电源，其中，

采样传感器的输入级对过电压保护装置的泄漏电流进行采样；

采样传感器的输出级与信号处理电路的输入级电连接；

信号处理电路的输出端与微处理芯片电路的第一输入端电连接；

过电压传感器的输出级与采样传感器的输出级电连接；

过电压传感器的输出级与信号捕捉电路的输入级电连接；

信号捕捉电路的输出端与微处理芯片电路的第二输入端电连接；

看门狗模块定期与无线通信模块和微处理芯片电路通信，若无线通信模块或微处理芯片电路无法响应通信，则重启相应的电路。

如图2所述，信号处理电路包括第一瞬态抑制二极管、第一电容、第一电阻、仪表放大器、第一电感、第一二极管、第二二极管、第二电容、第一电通路和第二电通路；信号处理电路的输入级包括2个输入端，所述的两个输入端定义为PTC-和PTC+；信号处理电路的输出端定义为Corrent-C，其中，

第一电通路的输入端作为信号转换电路的输入端PTC-，第一电通路的输出端与仪表放大器的同相输入端电连接；

第二电通路的输入端作为信号转换电路的输入端PTC+，第二电通路的输出端与仪表放大器的反相输入端电连接；

仪表放大器的1号引脚与第一电阻的一端电连接；

仪表放大器的8号引脚与第一电阻的另一端电连接；

第一电通路的输入端与第一瞬态抑制二极管的一端电连接；

第二电通路的输入端与第一瞬态抑制二极管的另一端电连接；

仪表放大器的同相输入端与第一电容的一端电连接；

仪表放大器的反相输入端与第一电容的另一端电连接；

仪表放大器的输出端与第一电感的一端电连接；

第一电感的另一端与第二电容的一端电连接；

第二电容的另一端接地；

第二电容的一端与第一二极管的阳极电连接；

第一二极管的阴极与电源电连接；

第二电容的一端与第二二极管的阴极电连接；

第二二极管的阳极接地；

第二电容的一端作为信号处理电路的输出端Corrent-C；

第一电通路包括第二电感、第二瞬态抑制二极管、第二电阻、第二电阻和第三电容，其连接关系如下：

第二电感的一端作为第一电通路的输入端，第二电感的另一端与第二瞬态抑制二极管的一端电连接；

第二瞬态抑制二极管的另一端接地；

第二电感的另一端与第二电阻的一端电连接；

第二电阻的另一端接地；

第一电感的另一端与第三电阻的一端电连接；

第三电阻的另一端与第三电容的一端电连接；

第三电容的另一端接地；

第三电阻的另一端作为第一电通路的输出端；

第二电通路包括第三电感、第三瞬态抑制二极管、第四电阻、第五电阻和第四电容，其连接关系如下：

第三电感的一端作为第二电通路的输入端，第三电感的另一端与第三瞬态抑制二极管的一端电连接；

第三瞬态抑制二极管的另一端接地；

第三电感的另一端与第四电阻的一端电连接；

第四电阻的另一端接地；

第三电感的另一端与第五电阻的一端电连接；

第五电阻的另一端与第四电容的一端电连接；

第四电容的另一端接地；

第五电阻的另一端作为第二电通路的输出端。

信号捕捉电路包括第六电阻、第七电阻、第三二极管、发光二极管、光敏NPN三极管和第五电容；所述的信号捕捉电路的输入级包括2个输入端，所述的两个输入端定义为PTC-和PTC+；所述的信号捕捉电路的输出端定义为Count-C，其中，

第六电阻的一端作为PTC-，第六电阻的另一端与第三二极管的阴极电连接；

第三二极管的阳极作为PTC+；

第三二极管的阴极与发光二极管的阳极电连接；

第三二极管的阳极与发光二极管的阴极电连接；

发光二极管与光敏三极管通过光电形式进行耦合；

光敏三极管的发射级接地；

光敏三极管的发射级与第五电容的一端电连接；

光敏三极管的集电极与第五电容的另一端电连接；

光敏三极管的集电极与第七电阻的一端电连接；

第七电阻的另一端接电源；

光敏三极管的集电极作为信号捕捉电路的输出端Count-C。

如图3所示，微处理芯片电路包括LM1117-3.3电压转换芯片、第四二极管、第六电容和第七电容，其中，

LM1117-3.3电压转换芯片的3号引脚与电源电连接；

LM1117-3.3电压转换芯片的3号引脚与第四二极管的阴极电连接；

第四二极管的阳极接地；

LM1117-3.3电压转换芯片的3号引脚与第六电容的一端电连接；

第六电容的另一端接地；

LM1117-3.3电压转换芯片的1号引脚接地；

LM1117-3.3电压转换芯片的2号引脚与第七电容的一端电连接；

第七电容的另一端接地。

如图4所示，微处理芯片电路还包括STM32F103C8T6、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容和第五二极管，其中，

STM32F103C8T6的1号引脚接电源；

STM32F103C8T6的7号引脚与第八电阻的一端电连接；

第八电阻的另一端接电源；

STM32F103C8T6的7号引脚与第六电容的一端电连接；

第六电容的另一端接地；

STM32F103C8T6的8号引脚与第七电容的一端电连接；

STM32F103C8T6的8号引脚与第八电容的一端电连接；

STM32F103C8T6的8号引脚接地；

STM32F103C8T6的9号引脚与第七电容的另一端电连接；

STM32F103C8T6的9号引脚与第八电容的另一端电连接；

STM32F103C8T6的9号引脚接电源；

STM32F103C8T6的11号引脚与第九电阻的一端电连接；

第九电阻的另一端与第五二极管的阳极电连接；

第五二极管的阴极接地；

STM32F103C8T6的15号引脚与信号处理电路的输出端Corrent-C电连接；

STM32F103C8T6的16号引脚与信号捕捉电路的输出端Count-C电连接；

STM32F103C8T6的20号引脚与第十电阻的一端电连接；

第十电阻的另一端接地；

STM32F103C8T6的23号引脚接地；

STM32F103C8T6的23号引脚与第九电容的一端电连接；

STM32F103C8T6的24号引脚与第九电容的另一端电连接；

STM32F103C8T6的24号引脚接地；

STM32F103C8T6的35号引脚接地；

STM32F103C8T6的35号引脚与第十电容的一端电连接；

STM32F103C8T6的36号引脚与第十电容的另一端电连接；

STM32F103C8T6的36号引脚接地；

STM32F103C8T6的44号引脚与第十一电阻的一端电连接；

第十一电阻的另一端接地；

STM32F103C8T6的47号引脚与第十一电容的一端电连接；

STM32F103C8T6的47号引脚与第十二电容的一端电连接；

STM32F103C8T6的47号引脚接地；

STM32F103C8T6的48号引脚与第十一电容的另一端电连接；

STM32F103C8T6的48号引脚与第十二电容的另一端电连接；

STM32F103C8T6的48号引脚接电源。

如图5所示，无线通信模块包括无线通信芯片、第六二极管和保险丝，其中，

无线通信芯片的VCC引脚接电源；

无线通信芯片的GND引脚接地；

无线通信芯片的TXD1引脚与STM32F103C8T6的21号引脚电连接；

无线通信芯片的RXD1引脚与STM32F103C8T6的22号引脚电连接；

无线通信芯片的CON1引脚与STM32F103C8T6的28号引脚电连接；

无线通信芯片的RGND引脚接地；

无线通信芯片的CON2引脚与STM32F103C8T6的32号引脚电连接；

无线通信芯片的RXD2引脚与STM32F103C8T6的31号引脚电连接；

无线通信芯片的TXD2引脚与STM32F103C8T6的30号引脚电连接；

无线通信芯片的VO引脚与保险丝的一端电连接；

保险丝的另一端与第六二极管的阴极电连接；

保险丝的另一端接电源；

第六二极管的阳极接地。

如图6所示，本实施例监测装置2安装在金属的盒子中，金属盒子通过螺母和螺栓与过电压保护装置1连接。实施例通过过电压保护装置1里面的接地螺杆对脱离器的信号进行采样。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。