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基于热敏 电阻的限压型浪涌保护器 温度在线监测装置

阅读：740发布：2024-02-18

专利汇可以提供基于热敏电阻的限压型浪涌保护器温度在线监测装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种基于热敏电阻的限压型浪涌保护器温度在线监测装置，温度探头模块为半导体材料热敏电阻，测量电路模块与温度探头模块连接用于采集热敏电阻电压并放大输出，A/D转换接口与测量电路模块连接用于将模拟信号转化为数字信号，dsPIC芯片处理模块与A/D转换接口连接用于处理A/D转换接口传来的信号，数据存储模块与dsPIC芯片处理模块连接用于存储信号数据，LED报警模块与测量电路模块连接用于超限报警。本实用新型对浪涌保护器的温度进行监测，并可根据温度对压敏电阻失效进行一定程度的预判。，下面是基于热敏电阻的限压型浪涌保护器温度在线监测装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于热敏电阻的限压型浪涌保护器温度在线监测装置，其特征在于：包含温度探头模块、测量电路模块、A/D转换接口、dsPIC芯片处理模块、数据存储模块和LED报警模块，温度探头模块为半导体材料热敏电阻，测量电路模块与温度探头模块连接用于采集热敏电阻电压并放大输出，A/D转换接口与测量电路模块连接用于将模拟信号转化为数字信号，dsPIC芯片处理模块与A/D转换接口连接用于处理A/D转换接口传来的信号，数据存储模块与dsPIC芯片处理模块连接用于存储信号数据，LED报警模块与测量电路模块连接用于超限报警。
2.按照权利要求1所述的基于热敏电阻的限压型浪涌保护器温度在线监测装置，其特征在于：所述测量电路模块结构为，热敏电阻RT一端与电阻R7一端和放大器Q1的输出端连接，热敏电阻RT的另一端与放大器Q1反向输入端、电阻R2一端、电阻R9一端连接，电阻R2另一端与电阻R3一端、整流二极管D1 阴极、电容C1一端连接，整流二极管D1 阳极和电容C1另一端接地，放大器Q1正向输入端连接电阻R1一端，电阻R1另一端接地，电阻R9另一端连接放大器Q2正向输入端，放大器Q2反向输入端连接电阻R8一端、可变电阻R4一端、电阻R10一端，电阻R8另一端连接放大器Q4输出端、电阻R5一端，放大器Q4反向输入端连接电阻R6一端、电阻R5另一端、可变电阻R4另一端，电阻R6另一端接地，电阻R10另一端连接电阻R11一端、放大器Q2输出端，电阻R11另一端连接电阻R12一端、可变电阻R17一端、放大器Q3反向输入端，电阻R12另一端连接可变电阻R13控制端，可变电阻R13一端连接电阻R14一端，可变电阻R13另一端连接电阻R15一端，电阻R17另一端连接放大器Q3输出端，放大器正向输入端连接电阻R16一端，电阻R16另一端接地。
3.按照权利要求1所述的基于热敏电阻的限压型浪涌保护器温度在线监测装置，其特征在于：所述LED报警模块结构为，电源U1正极连接电感L2一端、放大器U2反向输入端，电源U1负极和电感L2另一端接地，电阻R1一端连接测量电路模块的输出，电阻R1另一端连接放大器U2正向输入端，放大器U2输出端连接电感L1一端，电感L1另一端连接二极管LED阳极，二极管LED阴极接地。
4.按照权利要求1所述的基于热敏电阻的限压型浪涌保护器温度在线监测装置，其特征在于：所述温度探头模块包含半导体材料热敏电阻和非金属材质的高阻信号传输线，热敏电阻和高阻信号传输线之间用导电胶连接。
5.按照权利要求4所述的基于热敏电阻的限压型浪涌保护器温度在线监测装置，其特征在于：所述热敏电阻采用恒流源供电。

说明书全文

基于热敏电阻的限压型浪涌保护器 温度在线监测装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种温度在线监测装置，特别是一种基于热敏电阻的限压型浪涌保护器温度在线监测装置。

背景技术

[0002] 电涌保护器(SPD)主要是通过分流技术迅速释放脉冲能量，从而限制设备及线路上的电压幅值实现过电压保护功能。SPD性能不仅影响着整个配电系统、通信系统的安全性，也关系到运行系统的经济效益。现有浪涌防护装置的类型主要有开关型和限压型两种，限压型电涌保护器利用氧化锌为主材。氧化锌阀片因其优异的非线性特性在低压配电系统中得到广泛应用，但其也存在较为明显缺陷：由于在氧化锌压敏电阻中有漏流持续流过，导致氧化锌压敏电阻温度上升，温度上升会导致漏流增大，漏流增大又会导致温度升高，从而陷入到恶性循环过程，导致压敏电阻最终失效。因此，需要对压敏电阻的温度进行监测，如果未能及时更换压敏电阻，很容易造成电气火灾事故。

[0003] 发明专利“浪涌保护器的新型检测装置”(专利号:200710154021.9)，存在的问题是在电源浪涌保护器内部设置热脱扣装置及与其相联的微动开关，得以实现对浪涌保护器的故障进行报警，但必须是等保护器损坏时才能输出报警信号，并不能对保护器温度进行实时监测，也无法对浪涌保护器损坏程度进行预判。实用新型专利“基于温度传感器的浪涌保护器检测装置”(专利号200920095456.5)存在的问题是监测器件损坏后只能更换，不可重复利用。实用新型内容

[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于热敏电阻的限压型浪涌保护器温度在线监测装置。

[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

[0006] 一种基于热敏电阻的限压型浪涌保护器温度在线监测装置，其特征在于：包含温度探头模块、测量电路模块、A/D转换接口、dsPIC芯片处理模块、数据存储模块和LED报警模块，温度探头模块为半导体材料热敏电阻，测量电路模块与温度探头模块连接用于采集热敏电阻电压并放大输出，A/D转换接口与测量电路模块连接用于将模拟信号转化为数字信号，dsPIC芯片处理模块与A/D转换接口连接用于处理A/D转换接口传来的信号，数据存储模块与dsPIC芯片处理模块连接用于存储信号数据，LED报警模块与测量电路模块连接用于超限报警。

[0007] 进一步地，所述测量电路模块结构为，热敏电阻RT一端与电阻R7一端和放大器Q1的输出端连接，热敏电阻RT的另一端与放大器Q1反向输入端、电阻R2一端、电阻R9一端连接，电阻R2另一端与电阻R3一端、整流二极管D1 阴极、电容C1一端连接，整流二极管D1 阳极和电容C1另一端接地，放大器Q1正向输入端连接电阻R1一端，电阻R1另一端接地，电阻R9另一端连接放大器Q2正向输入端，放大器Q2反向输入端连接电阻R8一端、可变电阻R4一端、电阻R10一端，电阻R8另一端连接放大器Q4输出端、电阻R5一端，放大器Q4反向输入端连接电阻R6一端、电阻R5另一端、可变电阻R4另一端，电阻R6另一端接地，电阻R10另一端连接电阻R11一端、放大器Q2输出端，电阻R11另一端连接电阻R12一端、可变电阻R17一端、放大器Q3反向输入端，电阻R12另一端连接可变电阻R13控制端，可变电阻R13一端连接电阻R14一端，可变电阻R13另一端连接电阻R15一端，电阻R17另一端连接放大器Q3输出端，放大器正向输入端连接电阻R16一端，电阻R16另一端接地。

[0008] 进一步地，所述LED报警模块结构为，电源U1正极连接电感L2一端、放大器U2反向输入端，电源U1负极和电感L2另一端接地，电阻R1一端连接测量电路模块的输出，电阻R1另一端连接放大器U2正向输入端，放大器U2输出端连接电感L1一端，电感L1另一端连接二极管LED阳极，二极管LED阴极接地。

[0009] 进一步地，所述温度探头模块包含半导体材料热敏电阻和非金属材质的高阻信号传输线，热敏电阻和高阻信号传输线之间用导电胶连接。

[0010] 进一步地，所述热敏电阻采用恒流源供电。

[0011] 进一步地，所述恒流源采用运算放大器LM 11M、紧密稳压管LM3999和精密电阻器构成。

[0012] 本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

[0013] 1、本实用新型在线温度测量装置电路简易，安装简单，易于操作。

[0014] 2、本实用新型相对于传统的对压敏电阻进行半年到一年一次的年检，可以24小时不间断对浪涌保护器的温度进行监测，并可根据温度对压敏电阻失效进行一定程度的预判。

[0015] 3、本实用新型相对传统温度传感器，其抗电磁干扰的能力得到优化，测量结果更加准确。附图说明

[0016] 图1是本实用新型的基于热敏电阻的限压型浪涌保护器温度在线监测装置的模块连接图。

[0017] 图2是本实用新型的测量电路模块的电路图。

[0018] 图3是本实用新型的LED报警模块的电路图。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

[0020] 如图所示，本实用新型的一种基于热敏电阻的限压型浪涌保护器温度在线监测装置，包含温度探头模块、测量电路模块、A/D转换接口、dsPIC芯片处理模块、数据存储模块和LED报警模块，温度探头模块为半导体材料热敏电阻，测量电路模块与温度探头模块连接用于采集热敏电阻电压并放大输出，A/D转换接口与测量电路模块连接用于将模拟信号转化为数字信号，dsPIC芯片处理模块与A/D转换接口连接用于处理A/D转换接口传来的信号，数据存储模块与dsPIC芯片处理模块连接用于存储信号数据，LED报警模块与测量电路模块连接用于超限报警，通过灯光闪烁及警铃进行预警，提示工作人员对浪涌保护器进行更换。温度探头模块通过测量电路模块将温度信号传送给dsPIC芯片模块进行处理，dsPIC芯片模块对信号数据处理完后，分别输出到数据存储模块，如果温度超过限定值则输出到LED警报模块发出警报提示工作人员对浪涌保护器进行更换。

[0021] 测量电路模块结构为，热敏电阻RT一端与电阻R7一端和放大器Q1的输出端连接，热敏电阻RT的另一端与放大器Q1反向输入端、电阻R2一端、电阻R9一端连接，电阻R2另一端与电阻R3一端、整流二极管D1阴极、电容C1一端连接，整流二极管D1阳极和电容C1另一端接地，放大器Q1正向输入端连接电阻R1一端，电阻R1另一端接地，电阻R9另一端连接放大器Q2正向输入端，放大器Q2反向输入端连接电阻R8一端、可变电阻R4一端、电阻R10一端，电阻R8另一端连接放大器Q4输出端、电阻R5一端，放大器Q4反向输入端连接电阻R6一端、电阻R5另一端、可变电阻R4另一端，电阻R6另一端接地，电阻R10另一端连接电阻R11一端、放大器Q2输出端，电阻R11另一端连接电阻R12一端、可变电阻R17一端、放大器Q3反向输入端，电阻R12另一端连接可变电阻R13控制端，可变电阻R13一端连接电阻R14一端，可变电阻R13另一端连接电阻R15一端，电阻R17另一端连接放大器Q3输出端，放大器正向输入端连接电阻R16一端，电阻R16另一端接地。

[0022] LED报警模块结构为，电源U1正极连接电感L2一端、放大器U2反向输入端，电源U1负极和电感L2另一端接地，电阻R1一端连接测量电路模块的输出，电阻R1另一端连接放大器U2正向输入端，放大器U2输出端连接电感L1一端，电感L1另一端连接二极管LED阳极，二极管LED阴极接地。它是一个具有迟滞回环传输特性的比较器，由于前期温度转换为电压U0，每一个温度都有对应的一个电压值，找出压敏电阻温度上限对应的电压值U1，此时将电压U0与电压U1相比较，当U0＞U1时，比较器输出信号为高电平，二极管LED导通，报警灯响起。反之为低电平，比较器没有信号输出。

[0023] 温度探头模块包含半导体材料热敏电阻和非金属材质的高阻信号传输线，热敏电阻和高阻信号传输线之间用导电胶连接。有效避免被了在雷电流经浪涌保护器时在温度探头或信号传输线上产生电磁感应，影响温度测量精度。

[0024] 热敏电阻RT在不同温度下呈现不同电阻值，由于测量电路提供恒定电流给热敏电阻，热敏电阻的电压会发生变化。热敏电阻上的电压在某一时刻为U0，变化的电压通过两级放大电路Q4和Q2放大，再经过Q3进行输出，可调节可变电阻R17调整量程使输出值在0-5V之间，将0-5V的电压值通过A/D接口输入到dsPIC芯片模块中，可求出热敏电阻的温度。如果热敏电阻温度T1超过设定的温度值T0，则将信号输入到LED警报模块，闪烁红色灯光，警报铃声响起，提示工作人员对浪涌保护器进行更换。如果热敏电阻温度T1没有超过限定的温度值T0，则将记录的温度值输入到据存储模块中。

[0025] 热敏电阻采用恒流源供电。恒流源采用运算放大器LM 11M、紧密稳压管LM3999和精密电阻器构成。恒流源电流值的选取要求在探头及导线上的热耗造成的热误差可以忽略。恒流源恒流性能及温度稳定性直接影响传感器的温变一电压特性及测量精度。本电路中采用高输入阻抗、高增益、低漂移运算放大器LM 11M与精密稳压管LM 3999和精密电阻器构成一高性能μA级恒流源。由于恒流源的恒流性能很好，其电流变化可以忽略不计，因而其温度-电压特性规律与温度一电阻特性一致，亦为指数关系:

[0026]

[0027] V00为温度T0时的电压输出，V00为温度T时的电压输出，β为材料系数，可以此规律进行线性化处理。测量电路采用同相串联差动输入方式，排除高阻导线阻值大小对测量的影响，并具有高的输入阻抗和高的共模抑制比。高阻导线采用双侧U型结构，即使4根高阻导线彼此绝缘,又使导线总截面不过大。

[0028] 本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

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