电缆接头应力监测电路、电缆接头应力监测装置的制作方法
本实用新型涉及电缆接头检测领域，尤其涉及一种电缆接头应力监测电路、电缆接头应力监测装置。
背景技术：
当前，电力电缆已在我国大部分城市的配电网中广泛应用，而电缆接头能延长电缆线路长度，保持电缆的连续性以及完整性，在配电网电缆线路中起着关键性的作用。
现今，电缆线路故障很大一部分发生于电缆接头处，而电缆接头的密封性能及绝缘强度等参数均与电缆接头应力息息相关。因此，为了避免出现电缆线路故障，需要对电缆接头应力进行监测。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本实用新型提出一种电缆接头应力监测电路、电缆接头应力监测装置，通过惠斯通电桥中电阻应变片监测电缆接头应力，准确监测电缆接头应力，并将惠斯通电桥的电源输入端与模数转换芯片的参考电压输入端连接，使惠斯通电桥的电源输入端和模数转换芯片接收的参考电压同步变化，即使惠斯通电桥的电源变化，误差也会被抵消掉，进一步提高了电缆接头应力监测的准确性。
为解决上述问题，本实用新型采用的一个技术方案为：一种电缆接头应力监测电路，所述电缆接头应力监测电路包括：惠斯通电桥、模数转换芯片、fpga；所述惠斯通电桥的电源输入端与所述模数转换芯片的参考电压输入端连接，所述参考电压输入端与参考电压源连接；所述模数转换芯片的模拟信号输入端与所述惠斯通电桥的输出端连接，且所述模数转换芯片的数字信号输出端与所述fpga连接，通过所述fpga获取所述惠斯通电桥中电阻应变片的阻值变化信息。
进一步地，所述惠斯通电桥包括电阻应变片、第一桥臂电阻、第二桥臂电阻以及第三桥臂电阻，所述第三桥臂电阻的第一端与所述第一桥臂电阻的第一端连接，第二端与所述第二桥臂电阻的第一端连接，所述第二桥臂电阻的第二端与所述电阻应变片的第一端连接，所述第一桥臂电阻的第二端与所述电阻应变片的第二端连接。
进一步地，所述模拟信号输入端包括第一输入端、第二输入端，所述第一输入端与所述第一桥臂电阻的第二端连接，第二输入端与所述第三桥臂电阻的第二端连接。
进一步地，所述第一桥臂电阻、第二桥臂电阻以及第三桥臂电阻的电阻相等，所述第三桥臂电阻的第一端接地，所述电阻应变片的第二端与所述参考电压源连接。
进一步地，所述模数转换芯片的接地端接地。
基于相同的发明构思，本实用新型还提出一种电缆接头应力监测装置，所述电缆接头应力监测装置包括处理器、电缆接头应力监测电路，所述处理器与所述电缆接头应力监测电路连接，并根据所述电缆接头应力监测电路传输的阻值变化信息计算电缆接头应力；所述电缆接头应力监测电路包括：惠斯通电桥、模数转换芯片、fpga；所述惠斯通电桥的电源输入端与所述模数转换芯片的参考电压输入端连接，所述参考电压输入端与参考电压源连接；所述模数转换芯片的模拟信号输入端与所述惠斯通电桥的输出端连接，且所述模数转换芯片的数字信号输出端与所述fpga连接，通过所述fpga获取所述惠斯通电桥中电阻应变片的阻值变化信息。
进一步地，所述惠斯通电桥包括电阻应变片、第一桥臂电阻、第二桥臂电阻以及第三桥臂电阻，所述第三桥臂电阻的第一端与所述第一桥臂电阻的第一端连接，第二端与所述第二桥臂电阻的第一端连接，所述第二桥臂电阻的第二端与所述电阻应变片的第一端连接，所述第一桥臂电阻的第二端与所述电阻应变片的第二端连接。
进一步地，所述模拟信号输入端包括第一输入端、第二输入端，所述第一输入端与所述第一桥臂电阻的第二端连接，第二输入端与所述第三桥臂电阻的第二端连接。
进一步地，所述第一桥臂电阻、第二桥臂电阻以及第三桥臂电阻的电阻相等，所述第三桥臂电阻的第一端接地，所述电阻应变片的第二端与所述参考电压源连接。
进一步地，所述模数转换芯片的接地端接地。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：通过惠斯通电桥中电阻应变片监测电缆接头应力，准确监测电缆接头应力，并将惠斯通电桥的电源输入端与模数转换芯片的参考电压输入端连接，使惠斯通电桥的电源输入端和模数转换芯片接收的参考电压同步变化，即使惠斯通电桥的电源变化，误差也会被抵消掉，进一步提高了电缆接头应力监测的准确性。
附图说明
图1为本实用新型电缆接头应力监测电路一实施例的电路图；
图2为本实用新型电缆接头应力监测装置一实施例的结构图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
请参阅图1，其中，图1为本实用新型电缆接头应力监测电路一实施例的电路图。结合附图1对本实用新型的电缆接头应力监测电路作详细说明。
在本实施例中，电缆接头应力监测电路包括：惠斯通电桥、模数转换芯片、fpga；惠斯通电桥的电源输入端与模数转换芯片的参考电压输入端连接，参考电压输入端与参考电压源连接；模数转换芯片的模拟信号输入端与惠斯通电桥的输出端连接，且模数转换芯片的数字信号输出端与fpga连接，通过fpga获取惠斯通电桥中电阻应变片的阻值变化信息。
在本实施例中，电阻应变片设置在电缆接头处，通过电阻应变片在电缆接头处承受应力产生的阻值变化信息监测电缆接头应力。
在其他实施例中，与惠斯通电桥连接的模数转换芯片和fpga可以设置在同一块电路板上，也可以分开独立设置，还可以由其他具有模数转换和计算阻值变化信息能力的器件如cpu、dsp、单片机等替换，只需能够获取阻值变化信息即可，在此不做限定。
在本实施例中，电阻应变片为压敏电阻，在其他实施例中，电阻应变片也可以为其他能够根据承受应力的大小改变自身阻值的器件，在此不做限定。
在本实施例中，惠斯通电桥包括电阻应变片、第一桥臂电阻、第二桥臂电阻以及第三桥臂电阻，第三桥臂电阻的第一端与第一桥臂电阻的第一端连接，第二端与第二桥臂电阻的第一端连接，第二桥臂电阻的第二端与电阻应变片的第一端连接，第一桥臂电阻的第二端与电阻应变片的第二端连接。
在本实施例中，模拟信号输入端包括第一输入端、第二输入端，第一输入端与第一桥臂电阻的第二端连接，第二输入端与第三桥臂电阻的第二端连接。
在本实施例中，第一桥臂电阻、第二桥臂电阻以及第三桥臂电阻的电阻相等，第三桥臂电阻的第一端接地，电阻应变片的第二端与参考电压源连接。通过参考电压源向惠斯通电桥、模数转换芯片输入参考电压。
在本实施例中，模数转换芯片的接地端接地。
下面通过本实用新型电缆接头应力监测电路的工作原理对其做进一步说明。
在本实施例中，流过电阻应变片和第一桥臂电阻的电流iabc＝vref/(r1+r2)，其中，iabc为电流，vref为参考电压，r1、r2分别为电阻应变片、第一桥臂电阻的阻值。
流过第二桥臂电阻和第三桥臂电阻的电流iadc＝vref/(r3+r4)，其中，iadc为流过第二桥臂电阻、第三桥臂电阻的电流，r3、r4分别为第二桥臂电阻、第三桥臂电阻的阻值。
输入模数转换芯片的电压
调节惠斯通电桥初始状态，使得电阻应变片、第一桥臂电阻、第二桥臂电阻以及第三桥臂电阻的阻值均相等，即r1＝r2＝r3＝r4；此时惠斯通电桥输出vbd为0。一旦电阻应变片受外力作用(监测电缆接头应力)发生形变，电阻值由开始的r1变为r1+δr1
则
因为惠斯通电桥初始状态r1＝r2，r3＝r4；
电阻应变片的固态电阻远远大于形变电阻，即δr1＜＜r1
则
模数转换芯片输出给fpga的监测数据为d，且该adc分辨率为n。
则fpga认为采集到的电压vadc＝d*vref/2n，vadc为模数转换芯片的输出电压，又因为模数转换芯片的输入电压
化简可得δr1＝4r1*d/2n；
也就是说fpga计算出来的δr1(电阻应变片的阻值变化信息)与参考电压源输出的电压值vref无关。只与模数转换芯片的输出数值及模数转换芯片的分辨率及电阻应变片的阻值相关，彻底解决了惠斯通电桥参考电压源电压波动导致的误差，提高了电缆接头应力监测的准确度。
有益效果：本实用新型的电缆接头应力监测电路通过惠斯通电桥中电阻应变片监测电缆接头应力，准确监测电缆接头应力，并将惠斯通电桥的电源输入端与模数转换芯片的参考电压输入端连接，使惠斯通电桥的电源输入端和模数转换芯片接收的参考电压同步变化，即使惠斯通电桥的电源变化，误差也会被抵消掉，进一步提高了电缆接头应力监测的准确性。
基于相同的发明构思，本实用新型还提出一种电缆接头应力监测装置，请参阅图2，图2为本实用新型电缆接头应力监测装置一实施例的结构图，结合图2对本实用新型的电缆接头应力监测装置作具体说明。
电缆接头应力监测装置包括处理器、电缆接头应力监测电路，处理器与电缆接头应力监测电路连接，并根据电缆接头应力监测电路传输的阻值变化信息计算电缆接头应力；电缆接头应力监测电路包括：惠斯通电桥、模数转换芯片、fpga；惠斯通电桥的电源输入端与模数转换芯片的参考电压输入端连接，参考电压输入端与参考电压源连接；模数转换芯片的模拟信号输入端与惠斯通电桥的输出端连接，且模数转换芯片的数字信号输出端与fpga连接，通过fpga获取惠斯通电桥中电阻应变片的阻值变化信息。
在本实施例中，电阻应变片设置在电缆接头处，通过电阻应变片在电缆接头处承受应力产生的阻值变化信息监测电缆接头应力。
在其他实施例中，与惠斯通电桥连接的模数转换芯片和fpga可以设置在同一块电路板上，也可以分开独立设置，还可以由其他具有模数转换和计算阻值变化信息能力的器件如cpu、dsp、单片机等替换，只需能够获取阻值变化信息即可，在此不做限定。
在本实施例中，处理器可以单独设置，也可以将模数转换芯片、fpga中的一个或全部与处理器集合在同一个器件中，其中，处理器可以为soc、cpu、单片机以及其他能够根据阻值变化信息获取电缆接头应力信息，并根据该电缆接头应力信息进行发送信息、报警，降低电缆接头应力等相应操作的器件。
在本实施例中，电阻应变片为压敏电阻，在其他实施例中，电阻应变片也可以为其他能够根据承受应力的大小改变自身阻值的器件，在此不做限定。
在本实施例中，惠斯通电桥包括电阻应变片、第一桥臂电阻、第二桥臂电阻以及第三桥臂电阻，第三桥臂电阻的第一端与第一桥臂电阻的第一端连接，第二端与第二桥臂电阻的第一端连接，第二桥臂电阻的第二端与电阻应变片的第一端连接，第一桥臂电阻的第二端与电阻应变片的第二端连接。
在本实施例中，模拟信号输入端包括第一输入端、第二输入端，第一输入端与第一桥臂电阻的第二端连接，第二输入端与第三桥臂电阻的第二端连接。
在本实施例中，第一桥臂电阻、第二桥臂电阻以及第三桥臂电阻的电阻相等，第三桥臂电阻的第一端接地，电阻应变片的第二端与参考电压源连接。通过参考电压源向惠斯通电桥、模数转换芯片输入参考电压。
在本实施例中，模数转换芯片的接地端接地。
其中，电缆接头应力监测电路的工作原理已经在上述实施例中描述，在此不做赘述。
有益效果：本实用新型的电缆接头应力监测装置通过惠斯通电桥中电阻应变片监测电缆接头应力，准确监测电缆接头应力，并将惠斯通电桥的电源输入端与模数转换芯片的参考电压输入端连接，使惠斯通电桥的电源输入端和模数转换芯片接收的参考电压同步变化，即使惠斯通电桥的电源变化，误差也会被抵消掉，进一步提高了电缆接头应力监测的准确性。
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。
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