一种智能电气接点温度无线监测装置的制作方法

本实用新型属于智能电气温度监测领域，具体涉及一种智能电气接点温度无线监测装置。

背景技术：

温度作为一个重要的工艺参数，在生活和生产过程中均有着重要的作用。温度过高或过低均会对生产造成或大或小的影响，故，在电气设备的运行过程中，温度的稳定对于电气设备的正常运行，工艺的有序进行均起着重要的作用。

现有的温度监测装置功能单一，仅能对一个电气点进行温度的监测，使用起来比较麻烦，当电气接点较多时，需要多个温度监测装置分别监测，相互之间不具有关联性，设备成本较高。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种结构简单、使用方便的智能电气接点温度无线监测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：一种智能电气接点温度无线监测装置，包括下位机构、远程监控机构和无线传输模块；

下位机构至少有一个，每个下位机构均包括下位壳体和设置于下位壳体内部的下位机温度采集模块；

远程监控机构包括远程壳体和设置于远程壳体内部的远程监控模块；

下位机温度采集模块包括温度传感器、温度采集电阻和第一处理单元，温度传感器的信号输出端通过温度采集电阻连接第一处理单元的信号输入端；

远程监控模块包括第二处理单元、电平转换芯片和计算机，第二处理单元的信号输出端连接电平转换芯片的接收使能端和发送使能端，电平转换芯片的第一和第二通信端分别通过接口连接计算机；

无线传输模块包括无线发射单元和无线接收单元，无线发射单元的数量与下位机温度采集模块的数量相等；无线发射单元分别与第一处理单元的信号输出端连接，无线接收单元连接第二处理单元的信号输入端；无线发射单元将信号无线传输到无线接收单元。

第二处理单元的信号输出端上连接有显示单元和报警单元。

显示单元包括点阵液晶屏，点阵液晶屏通过显示电阻连接第二处理单元的信号输出端。

报警单元包括第一报警电阻、N沟道场效应管、报警二极管、第二报警电阻和蜂鸣器，第二处理单元的信号输出端连接N沟道场效应管的栅极，N沟道场效应管的源极接地，N沟道场效应管的漏极连接报警二极管的正极，报警二极管的负极连接直流电源；蜂鸣器的正极输入端连接直流电源，负极输入端连接报警二极管的正极。

无线发射单元和无线接收单元均采用型号为NRF24L01的射频芯片。

温度传感器的型号为DS18B20。

电平转换芯片的第一和第二通信端还分别连接有第一TVS管、第二TVS管，电平转换芯片的第一和第二通信端分别连接第一TVS管和第二TVS管的负极，第一TVS管D1和第二TVS管D2的正极接地。

电平转换芯片的第一和第二通信端之间还连接有第三TVS管，第三TVS管的正极连接第二TVS管的负极，第三TVS管的负极连接第一TVS管的负极，第三TVS管上并联有转换电阻。

下位机温度采集模块还包括温度采集电阻，温度传感器的电源输入引脚通过温度采集电阻连接直流电源；温度传感器的数字信号输出引脚连接第一处理单元的信号输入端，温度传感器的电源地引脚接地。

通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为：

1.通过设置多个下位机温度采集模块可以对各个电气接点进行温度采集，避免了现有的温度监测装置仅能对一个电气接点进行检测的弊端；同时，设置的无线传输模块和远程监控模块可以实现数据的远程传输和监控，方便了对电气接点的温度进行监控，实现方便；

2.第一处理单元选用型号为C8051F930的单片机，运行速度快，尤其可以和型号为NRF24L01的无线发射单元相配合，实现数据的快速传输；

3.设置的显示单元和报警单元可以对温度信号进行远程显示和提醒，工作人员可以随时通过显示单元查看温度信息，通过报警单元得知温度是否到达上限值；

4.设置的报警二极管可以防止N沟道场效应管被高压击穿，保证N沟道场效应管的稳定运行；

5.无线发射单元和无线接收单元均采用型号为NRF24L01的射频芯片，该型号的射频芯片可以同时进行收发，保证信号的正常传输。

附图说明

图1为本实用新型原理框图；

图2为下位机温度采集模块电路原理图；

图3为直流电路原理图；

图4为远程监控模块电路原理图。

具体实施方式

一种智能电气接点温度无线监测装置，如图1所示，包括下位机构、远程监控机构和无线传输模块，下位机构将采集到温度信息通过无线传输模块传输到远程监控机构，从而实现电气接点温度的无线监测。

下位机构至少为1个，本实施例中有3个。每个下位机构均包括下位壳体和设于下位壳体内部的下位机温度采集模块。设置的下位壳体用于保护下位机温度采集模块，因电气接点处环境比较恶劣，故设置的下位壳体可以防止下位机温度采集模块被损坏，延长其使用寿命。在实施的时候，为了防止下位壳体影响温度的检测，下位壳体选择导热性好的材料即可，具体选择可以用铝制的。

如图2所示，下位机温度采集模块包括温度传感器U1（型号为DS18B20）、第一处理单元U2（型号为C8051F930）和温度采集电阻R20。

温度传感器U1的数字信号输出引脚（引脚DQ）连接第一处理单元的信号输入端（引脚P1.0/AD0）；温度传感器的电源输入引脚（引脚VDD）通过温度采集电阻R20连接直流电源，温度传感器的电源地引脚（GND）接地。

其中，型号为DS18B20的温度传感器U1为市售产品，其直接输出数字信号。

在使用的时候，设置的温度采集电阻R20可以保证温度传感器U1的工作稳定。温度传感器采集温度信号为成熟的现有技术。

型号为C8051F930的单片机为市售产品，其可以接收温度传感器U1的温度信号。型号为C8051F930的单片机，在经过发明人的创造性劳动后，发现相对于其它型号的单片机，这种型号单片机在使用的时候性能稳定、数据传输速度快，更适用于多个温度信号同时输入的情形。

无线传输模块保证了温度信号的无线传输，包括无线发射单元U44和无线接收单元U6，无线发射单元的数量与下位机温度采集模块的数量相等，本实施例中，无线发射单元的数量也为3个。

各个无线发射单元分别与第一处理单元U2的信号输出端连接，无线接收单元连接第二处理单元的信号输入端；无线发射单元将信号无线传输到无线接收单元。在实施的时候，无线发射单元和无线接收单元均选用型号为NRF24L01的射频芯片。其中，型号为NRF24L01的射频芯片为市售产品。选用型号为NRF24L01的射频芯片方便了下位机温度采集模块和远程监控模块的数据传输，实现方便、传输快速。

无线发射单元U4的4个数字输入引脚（引脚CE、CSN、SCK和MOSI）分别连接第一处理单元U2的4个信号输出端（引脚P0.0、P0.1、P 0.2和P0.3）。无线发射单元U4的电源引脚（引脚VDD）连接直流电源；无线发射单元U4的接地引脚（引脚GND）接地。

在使用的时候，为了保证第一处理单元U2的正常工作还需要在第一处理单元U2上连接复位电路和时钟晶振电路，其中复位电路、时钟晶振电路为成熟的现有技术，在电路原理图中未画出。

在本实施例中，为了保证第一处理单元U2的直流电源的供应，需要设置直流电路，如图3所示，直流电路包括直流稳压器U3（型号为LM1117-3.3V），直流稳压器U3的输入端（引脚为VIN）连接5V的直流电，直流稳压器U3的两个输出端（引脚为VOUT4，VOUT2）相连，且直流稳压器U3的两个输出端分别通过第一稳压电容C31和第二稳压电容C32接地。在使用的时候，5V的直流电经过直流稳压器U3的作用，形成3.3V的直流电源，供第一处理单元U2以及其他需要直流电源的元件使用。

远程监控模块包括远程壳体和设置于远程壳体内部的远程监控模块，远程壳体用于保护远程监控模块，防止其被外界损坏，延长其使用寿命。

如图4所示，远程监控模块包括第二处理单元U5（型号为LM3S6432）、计算机、显示单元和报警单元，第二处理单元U5的两个信号输入端（引脚PA0、PA1）分别连接无线接收单元U6的两个数字输出引脚（引脚MISO、IRQ）。无线接收单元U6的电源引脚（引脚VDD）连接直流电源；无线接收单元U6的接地引脚（引脚GND）接地。

第二处理单元U5接收无线接收单元U6传送过来的信号，其中第二处理单元选用单片机即可。单片机接收射频收发芯片传输的信号为成熟的现有技术。

为了保证第二处理单元U5的正常工作，第二处理单元U5上也连接有复位电路和时钟电路，复位电路和时钟电路构成了单片机的最小系统为成熟的现有技术，在此不再赘述。

为了保证第二处理单元和计算机的数据通信，在第二处理单元U5的信号输出端上连接有电平转换芯片U7（型号为MAX485）。其中，第二处理单元U5的信号输出端（引脚PD1）连接电平转换芯片U7接收使能端和发送使能端（引脚RE和DE），电平转换芯片U7的第一和第二通信端（引脚A和B）分别通过接口U8连接计算机，计算机没有在图中显示。

其中，为了保证电平转换芯片U7的正常工作，电平转换芯片U7的第一和第二通信端（引脚A和B）还分别通过第一TVS管D1、第二TVS管D2接地，电平转换芯片U7的第一和第二通信端分别连接第一TVS管D1和第二TVS管D2的负极，第一TVS管D1和第二TVS管D2的正极接地。电平转换芯片U7的第一和第二通信端（引脚A和B）之间还连接有第三TVS管D3，第三TVS管D3的正极连接第二TVS管D2的负极，第三TVS管D3的负极连接第一TVS管D1的负极，第三TVS管D3上并联有转换电阻R11。通过电平转换芯片U7将TTL电平转换为RS485电平，从而适用于计算机和第二处理单元之间的数据传输。

显示单元用于显示温度信号，包括点阵液晶屏U9（型号为PM_128*64），点阵液晶屏U9的9个输入端（引脚分别为A0、DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6和DB7）分别通过第一显示电阻R01、第二显示电阻R02、第三显示电阻R03、第四显示电阻R04、第五显示电阻R05、第六显示电阻R06、第七显示电阻R07、第八显示电阻R08和第九显示电阻R09连接第二处理单元的9个信号输出端（引脚分别为PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6、PC7和PE0），第二处理单元将信号输出到点阵液晶屏进行显示。其中，单片机将信号传输到点阵液晶屏进行显示为成熟的现有技术。

报警单元用于在温度超出设定值时发出报警信号，报警电路包括第一报警电阻R41、N沟道场效应管Q41、报警二极管D41、第二报警电阻R42和蜂鸣器LS，第二处理单元U5的信号输出端（引脚PE1）连接N沟道场效应管Q41的栅极，N沟道场效应管Q41的源极接地，N沟道场效应管Q41的漏极依次连接报警二极管D41的正极和第二报警电阻R42，报警二极管D41的负极通过第二报警电阻R42连接直流电源，蜂鸣器LS的正极输入端连接直流电源，负极输入端连接报警二极管D41的正极；N沟道场效应管Q41的栅极还通过第一报警电阻R41接地。

当温度超出设定值时，第二处理单元的信号输出端（引脚PE1）输出高电平，N沟道场效应管Q41导通，则蜂鸣器LS发出蜂鸣声。设置的报警二极管D41可以防止N沟道场效应管Q41被反向电动势击穿，保证元件的正常使用。

在使用的时候，各个下位机温度采集模块采集所在位置的温度信号，并将该温度信号传输到无线发射单元U4，各个无线发射电源U4无线将信号均传输到同一个无线接收单元U6，无线接收单元U6将信号传输到第二处理单元U5，第二处理单元U5将信号传输到计算机、显示单元和报警电路，同时，在点阵液晶屏上显示温度信号，当温度超出设定值时，蜂鸣器发出报警声。

本实用新型设计新颖，通过设置多个下位机温度采集模块可以对各个电气接点进行温度采集，避免了现有的温度监测装置仅能对一个点进行检测的弊端；同时，设置的无线传输模块和远程监控模块可以实现数据的远程传输和监控，方便了对电气接点的温度进行监控，实现方便。