基于無線通信的高壓設(shè)備溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計-文庫吧資料
2025-06-29 15:32本頁面
【正文】 圍為40℃～300℃，可選精度有1%，2%，3%等，其特性(從0℃～300℃)如圖8所示。6 溫度傳感電路設(shè)計由于高壓側(cè)信號轉(zhuǎn)換與發(fā)射電路及其電源均處高電位，單片機(jī)及測溫系統(tǒng)所用的電源與低壓系統(tǒng)無關(guān)，故溫度傳感器可經(jīng)過一般的絕緣措施與處于高電壓的帶電體相連。當(dāng)不需要時可以暫時切斷聚光燈的光源。 mA，加上單片機(jī)系統(tǒng)等，整個線路消耗的電流在接收或發(fā)送狀態(tài)下最大為41 mA（實(shí)測），故所選的太陽能電池完全能滿足要求。2%。5%；最大功率（Ppm）， W177。3%短路電流（Isc），100 mA；最佳工作電壓（Vm），5V177。圖7 硅太陽能電池輸出特性曲線 Output performance curve of the silicon solar cell本文選用了一種目前最為成熟且應(yīng)用最廣的是單晶硅太陽能電池。圖7為在光照和無光照下的硅太陽能電池的輸出特性曲線。圖6 太陽能電池的等效線路圖 Equivalent circuit of the solar cell由圖6的等效電路圖可得相應(yīng)的太陽能電池的伏安特性計算公式： (8)式中：q為單位電荷(10–19k(S考慮到太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，太陽能電池的實(shí)際的等效電路如圖6所示。在硅系太陽能電池中又分為單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。太陽能電池是一種把光能轉(zhuǎn)換為電能的一種裝置。5 太陽能電池供電電源系統(tǒng)設(shè)計電源是高電壓溫度監(jiān)控器的重要部分，它的性能與可靠性甚至關(guān)系到溫度監(jiān)控器設(shè)計的成敗。圖5 最后設(shè)計的PCB板的環(huán)形天線 Dimension diagram of the loop antenna通過實(shí)驗(yàn)表明，本文設(shè)計的以PCB板構(gòu)成的環(huán)形天線滿足設(shè)計要求，在開闊場地100 m的范圍內(nèi)通信可靠，在室內(nèi)可以相隔三四個控制室進(jìn)行正常通信。附加損耗Rx按下式計算： (4)式中：Q為環(huán)形天線的品質(zhì)因數(shù)，它主要由電容Cp的等效電阻決定。RR可以從下式得到： (2)這里A為環(huán)形天線的面積，c為光速，c=3108，f0為諧振頻率，這里取433 MHz。令，環(huán)形天線的面積A=a2。如圖2所示的粗線部分為環(huán)形天線，圖3為PCB示意圖，其等值線路(發(fā)送模式)如圖4所示[8]。同樣也不能用普通的環(huán)形天線。這時空氣成為導(dǎo)體，于是就產(chǎn)生了尖端放電現(xiàn)象。處于高電壓系統(tǒng)附近的柱形天線尖端側(cè)的電荷特別密集，其附近空氣中的電場特別強(qiáng), 使得空氣中少量離子加速運(yùn)動。圖1 整個系統(tǒng)硬件框圖 Hardware block diagram4 信號無線傳輸?shù)奶炀€設(shè)計在小功率短距離無線通信系統(tǒng)中，通信的可靠性與天線密切相關(guān)，天線設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計重點(diǎn)之一。低壓側(cè)的單片機(jī)還具有檢測、控制小容量聚光燈的功能，并通過通信接口與上位機(jī)進(jìn)行信息交換。由于所用的nRF905為集發(fā)送、接收為一體的芯片，該系統(tǒng)高低壓側(cè)單片機(jī)通過高壓側(cè)無線發(fā)射接收模塊、無線通信天線、低壓側(cè)無線發(fā)射接收模塊進(jìn)行無線雙向通信，不僅實(shí)現(xiàn)了由溫度傳感器感受的高壓側(cè)被測溫度信號向低壓側(cè)的傳送，而且低壓側(cè)的單片機(jī)可以發(fā)送各種命令要求處于高壓側(cè)的單片機(jī)執(zhí)行相關(guān)命令，如根據(jù)需要改變采樣間隔時間等。在該電源系統(tǒng)中還配有光源檢測電路，以確保光源的正常運(yùn)行。因此，太陽能供電是優(yōu)于電池供電與高壓側(cè)電流互感器供電的方案。因此，這種方案在電流較小時，無法保證監(jiān)測系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前實(shí)際運(yùn)行的電源主要是通過高壓側(cè)電流互感器從母線電流獲取能量的方案。當(dāng)電池壽命終結(jié)時無法更換位于高電位的電池是該方案難以克服的問題。目前，高壓側(cè)信號傳感轉(zhuǎn)換單元的電源主要有幾種形式：電池供電；高壓側(cè)電流互感器供電；太陽能電池供電[7]。該方案的思路是：在高壓側(cè)，單片機(jī)將監(jiān)測到的溫度信號通過無線收發(fā)模塊傳送到處于低壓側(cè)的無線收發(fā)模塊，在低壓測，可以就地顯示溫度或再通過總線（如RS485）上傳至上位機(jī)（計算機(jī)）。由于無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，采用無線通信的方式進(jìn)行各種物理參數(shù)的監(jiān)測也越來越引起人們的關(guān)注。紅外輻射測溫的準(zhǔn)確度低, 設(shè)備昂貴。在梅雨季節(jié)或潮濕的氣候條件下，其絕緣強(qiáng)度將大幅度減小。光纖是很好的信號傳輸介質(zhì)，在一般情況下具有很高的絕緣性能。本文還給出了具體的模塊、電路與有關(guān)參數(shù)。收稿日期：200810 Received Date：200810本文基于高壓設(shè)備測溫技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀，對其進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究。毫無疑問，保證高電壓設(shè)備的溫度監(jiān)測系統(tǒng)的安全、可靠與監(jiān)測的準(zhǔn)確度，該系統(tǒng)必須重點(diǎn)解決信號的提取，高壓側(cè)信號轉(zhuǎn)換與發(fā)射電路的電源以及信號的可靠隔離與傳輸。因此，高壓設(shè)備的溫度監(jiān)測關(guān)系到整個系統(tǒng)的可靠與安全運(yùn)行。設(shè)備過熱又將導(dǎo)致絕緣損壞并產(chǎn)生絕緣老化甚至造成短路故障。 solar cell。 and the parameters and the processing method of a wellperformed temperature sensor. The tests in laboratory indicate the reliabilityof this system in munication.Key words：highvoltage equipment。關(guān)
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