專利名稱:一種衛星天線融雪裝置的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及融雪技術,特別是涉及一種衛星天線融雪裝置。
背景技術:
冬季降雪會造成衛星天線表面堆積冰雪的現象,形成雪衰。雪衰會干擾 天線對信號的接收和發射,嚴重時會導致無法接收和發射信號。目前,應用 于天線的融雪方法主要有電加熱法、熱風才幾吹掃法和自來水噴'淋法等,電加 熱法包括電熱絲加熱法和電熱帶加熱法。其中,電熱帶包括恒功率電熱帶和 自限溫電熱帶。
電熱絲加熱法,才艮據受熱面的外型尺寸,將數米長的直徑為0.1至幾毫
米的電熱絲有間隔地盤布在受熱面上,通電后發熱,電熱絲以熱傳導方式將 熱量傳給受熱面。該方法中,電熱絲的絕緣性能較差,電熱轉換率稍差,功 耗較大,且極易被燒斷,使用年限低。采用該方法進行融雪,現場施工較難。 恒功率電熱帶法,將電熱絲無間隔地巻繞在電源母線絕緣材料的外面, 電熱絲兩端分別連接母線的正負極,并在其表面包縛絕緣層和防護層,形成
電熱帶;將電熱帶固定在受熱面上,電熱帶通電發熱后,以熱傳導方式將熱 量傳給受熱面。該電熱帶的寬度為l~2cm,厚度大于5mm,長度最大可達 200m。該方法中,電熱帶的絕緣性極好,但電熱轉換率稍差,功耗較大。 采用該方法進行融雪,現場施工^f艮難。
自限溫電熱帶法, 一種具有正溫度系數效應(PCT, Positive Temperature Coefficient)的高分子導電材料經擠塑加工后,包縛在電源母線上,并在其 表面包縛絕緣層和防護層,制成電熱帶;將電熱帶固定在受熱面上,電熱帶 通電發熱后,以熱傳導方式將熱量傳給受熱面。該電熱帶的寬度、厚度和長
度與恒功率電熱帶相同。該方法中,電熱帶具有自控溫能力,電熱轉換率尚 可,功耗為較小,絕緣防護極好,但冷態啟動電流極大,對設備承載能力要 求較高。采用該方法進行融雪,現場施工很難。
熱風機吹掃法,鼓風機將加熱后的空氣吹向受熱面,通過空氣和受熱面 間的熱量傳遞進行融雪,熱效率低,功耗大。采用該方法進行融雪的裝置結 構復雜且龐大,能滿足安全要求,但對天線角度和方向的變動有阻礙。采用 該方法進行融雪,現場施工不易。
自來水噴淋法,固定積雪設備表面的噴頭將加壓后的自來水噴向雪層, 進行融雪。采用該方法進行融雪的裝置結構復雜且龐大,對天線角度和方向 的變動有阻礙。采用該方法進行融雪,現場施工不易,應用場所^f艮有限,而 且,水管必須防凍,避免跑水。
上述各融雪方法的熱轉換率比較低,功耗大,現場施工不易,甚至,安 全要求不易保證。
發明內容
有鑒于此,本實用新型的主要目的在于提供一種衛星天線融雪裝置,熱 效率高,功耗小,容易實施,且安全性能高。
為了達到上述目的,本實用新型提出的技術方案為
一種衛星天線融雪裝置,所述裝置包括附著在天線上的一個或一個以上 的電熱膜1、由天線溫度與上下限溫度比較結果控制電熱膜1通電的溫控箱2 以及設置溫控箱2中所述上下限溫度的計算機遠程監控器3;
其中,所述天線與溫控箱2的輸入端2101相連,溫控箱2通過第一連接端 2501與電熱膜1的電極IO相連,溫控箱2的輸入/輸出端2303與所述計算機遠 程監控器3的輸入/輸出端340通過總線連接。
綜上所述,本實用新型提出的一種衛星天線融雪裝置,由于所述電熱膜 通電后,以遠紅外輻射方式傳送熱量,電熱轉換率高,功耗小,而且,熱輻 射方式使得天線表面溫度提升幅度不大,避免了衛星天線本身因為溫差大而 產生的形變和涂層脫落。由于所述融雪裝置各組成部分絕緣性能高,安裝方 便,所以采用所述融雪裝置融雪,施工簡單便捷。
圖1為本實用新型融雪裝置組成結構示意圖。 圖2為本實用新型溫控系統的組成結構示意圖。
圖3為本實用新型溫控儀表的組成結構示意圖。
圖4為本實用新型溫控儀表實現溫度控制的電路原理示意圖。
圖5為本實用新型計算機遠程控制系統的組成結構示意圖。
圖6為本實用新型分片加熱、獨立控制的溫控系統組成結構示意圖。
圖7為實施例中每瓣扇形部件上電熱膜平面布置示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚,下面將結合附圖及 具體實施例對本實用新型作進一步地詳細描述。
通常情況下,衛星天線由多個扇形部件組成,如圖1所示,本實用新型所 述的衛星天線融雪裝置包括附著在天線上的一個或一個以上的電熱膜1、由 天線溫度與上下限溫度比較結果控制電熱膜通電的溫控箱2以及設置溫控箱2 中所述上下限溫度的計算機遠程監控器3;其中,
所述天線與溫控箱的輸入端2101相連,溫控箱2通過第一連接端2501與 電熱膜1的電極IO相連,溫控箱2的輸入/輸出端2303與所述計算機遠程監控 器3的輸入/輸出端340通過總線連接。
所述溫控箱2對天線的溫度信號進行處理,處理后得到的天線溫度與設置 的上下限溫度進行比較,由比較結果控制電熱膜1的通電或斷電;電熱膜l通 過通電或斷電調整天線溫度;計算機遠程控制器3顯示天線溫度、上下限溫度 和電熱膜的通電狀態,并根據顯示數據設置控制箱2中所述的上下限溫度。
每塊所述電熱膜1表面都安裝有一個用于防止電熱膜1過熱的過熱保護器。
安裝有所述過熱保護器的電熱膜1外側還覆蓋有保溫絕熱層,用于防止熱
量從天線外側喪失,保護電熱膜1不受外界環境的侵蝕,保持天線外觀的完整; 所述保溫絕熱層從內到外依次包括化學交聯聚乙烯(XPE)保溫板、橡塑保 溫板、鋁塑保溫板。
所述電熱膜1是一種高分子面狀發熱體,厚度小于lmm,因發熱基體、 電極織入方式和絕緣層的不同而具有不同的物理形態和性能,可根據受熱面 的需要加工成任意形狀。
所述電熱膜l (電極以外的部分)遭到局部破壞時,如劃傷、洞穿、彎 曲、折壓等,其加熱功能不受影響。
所述電熱膜l通電后,以遠紅外輻射方式傳送熱量,單位面積發熱量可 通過電熱膜1的電阻和電源的電壓大小進行調整。電熱膜1電阻的調整可通 過調整發熱材料成分或涂敷量實現,電源的電壓為3.6~220V的交流電壓或 直流電壓。
溫控箱2控制天線溫度,防止過高過低。溫度過高,會損傷天線;溫度 過低時,如果遇到水雪天氣,則會造成積雪,影響信號的接收和發射。
如圖2所示,所述溫控箱2包括位于天線與電熱膜1之間的溫度傳感器 21、用于在溫度傳感器21與溫控儀表23之間變換信號的溫度變送器22、根據 信號處理結果控制繼電器25導通的溫控儀表23、用于為電熱膜1供電的電源 24以及用于控制電熱膜1與電源24導通的繼電器25;其中,
所述溫度傳感器21通過溫控箱2的輸入端2101與天線相連,輸出端2102 與溫度變送器22的輸入端2201相連,溫度變送器22的輸出端2202與溫控儀 表23的輸入端2301相連,溫控儀表23的輸出端2302與繼電器25的控制端 2503相連,繼電器25的第一連接端2501與電熱膜1的電極IO相連,第二連 接端2502與電源24相連,溫控儀表23通過溫控箱2的輸入/輸出端2303與計 算機遠程控制器3相連。
所述溫度傳感器21將接收的溫度信號變換為電壓信號,溫度變送器22將 所述電壓信號變換為電流信號,溫控儀表3對所述電流信號進行采樣、處理后,
得到天線溫度,并將所述天線溫度與上下限溫度進行比較,根據比較結果控制
繼電器25的接通或關斷,繼電器25的接通或關斷控制電熱膜1與電源24的導 通或關斷。
在實際應用系統中,隨著信號傳輸距離的加長,電壓信號的衰減量加大; 而天線距離控制室比較遠,所以,為避免電壓信號的衰減,溫控箱2中配置了 將電壓信號變換為電流信號的溫度變送器22。
如圖3所示,所述溫控儀表23包括用于對所述溫度變送器22輸出信號 采樣的采樣模塊231、用于獲取天線溫度的處理模塊232、由天線溫度與上下限 溫度比較結果控制電熱膜1通電的決策模塊233和通訊模塊234;其中,
所述采樣模塊231通過溫控儀表23的輸入端2301與溫度變送器22的輸出 端2202相連,采樣模塊231的輸出端2311與處理才莫塊232的輸入端2320相連, 處理模塊232的第一輸出端2321與決策模塊233的輸入端2330相連,決策模 塊233通過溫控儀表23的輸出端2302與繼電器25的控制端2503相連,決策 模塊233的輸入/輸出端2331與通訊模塊234的第一輸入/輸出端2341相連,處 理模塊232的第二輸出端2322與通訊模塊234的輸入端2340相連,通訊模塊 234通過溫控箱2的輸入/輸出端2303與所述計算;f幾遠程控制器3相連。
所述決策模塊233采用溫度滯回控制方式,控制電熱膜l的通電狀態。如 圖4所示,所述溫度滯回控制為當天線溫度高于上限溫度時,電熱膜1斷電, 停止對天線加熱;當天線溫度低于下限溫度時,電熱膜l通電,對天線進行加 熱;當天線溫度介于上限溫度和下限溫度之間時,所述電熱膜l保持當前的加 熱狀態,即,保持當前的通電或斷電狀態。
溫控箱2的上述控制方式為自動控制方式。實際應用中,溫控箱2還可 采用人工控制方式,即,直接對電熱膜1的供電開關進行手動操作。
如圖5所示,所述計算機遠程監控器3包括顯示溫控箱2傳送的天線溫 度、上下限溫度、電熱膜1通電狀態的顯示模塊31、用于設置溫控箱2中所述 上下限溫度的設置模塊32、存儲模塊33和通訊模塊34;其中,
所述通訊模塊34的輸入/輸出端340與溫控箱2相連,通訊模塊34的輸出
端341與顯示模塊31的輸入端310相連,顯示模塊31的輸出端311與存儲模 塊33的第一輸入端330相連;設置模塊32的第一輸出端321與存儲模塊33 的第二輸入端331相連,設置模塊32的第二輸出端322與所述通訊模塊34的 輸入端342相連。
通過計算機遠程監控器3的通訊模塊34,顯示模塊31顯示所述溫控箱2 獲取的天線溫度、設置的上下限溫度及電熱膜的通電狀態;設置單元32根據顯 示模塊31顯示的數據設置溫控箱2中所述的上下限溫度,并通過通訊單元34 寫到溫控儀表23的決策模塊233中;存儲模塊33存儲顯示模塊31顯示的數據 和設置單元32新設置的數據。
大口徑的天線是由多個扇形部件拼接而成,這些扇形部件之間通過金屬 桁架固定連接,因此,對天線溫度的控制,通常都采用分片加熱、獨立控制 的模式,即, 一個或一個以上的所述扇形部件外側附著至少一個電熱膜1, 每個附著有電熱膜1的扇形部件均配置有一個溫控箱2,各溫控箱2之間并 聯連接,它們通過自身的輸入/輸出端2303和計算機遠程監控器3的輸入/ 輸出端340間的總線,與所述計算機遠程監控器3相連,如圖6所示,實線 表示正常運轉的一個溫控箱2,虛線表示備用溫控箱2。
實際應用中,每個所述溫控箱2的溫度變送器22分別連接一個控制開 關26,所述控制開關26通常安裝在控制室。正常工作狀態下,只有一個溫 控箱2運轉,其它的溫控箱2處于備用狀態;當前運轉的溫控箱2的溫度傳 感器21發生故障時,斷開當前運轉的溫控箱2對應的控制開關26,同時, 閉合處于備用狀態的一個溫控箱2對應的控制開關26。
實際應用中,由于天線是由多個扇形部件拼接而成,所以,是在天線的 全部扇形部件上安裝電熱膜,還是在部分扇形部件上安裝電熱膜,以及每塊 扇形部件上安裝幾個電熱膜,都需要根據實際情況具體確定。
下面以一個實施例來說明本實用新型的衛星天線融雪裝置。
對一臺直徑為4)3.7m衛星通信天線進行溫度控制,設計工作電壓為 220V,總電流為19.1A,電源總線的截面積應選用4mm以上的導線。所述 天線分為12個扇形部件,每個扇形部件的表面積約lm2,其中,7個扇形部 件需安裝融雪裝置,每個扇形部件背面安裝5個電熱膜,這樣,所述天線應 安裝35個電熱膜;天線單位面積功率約600W/m2,總鋪設功率約4200W, 完全可以滿足室外衛星天線冬季寒冷時段融雪、除冰的要求。
如圖7所示,所述天線的一個扇形部件上安裝5個電熱膜,每個電熱膜 上都安裝有過熱保護器,以避免在系統啟動后因突發事件造成發熱體局部過 熱損壞系統;在安裝有過熱保護器的這些電熱膜的外側覆蓋保溫絕熱層。本 實施例中,所述融雪裝置的絕熱層采用自粘性鋁箔復合保溫板、高級橡塑保 溫板和鋁塑板共同構成保溫絕熱層。
自粘性鋁箔復合保溫板(AL-XPE-G1)采用閉孔式結構,具有耐酸堿、 抗腐蝕、抗老化;透濕系數低,防結露、防火、環保,使用安全;自粘復合 粘接牢固,潔凈度高,使用壽命長等特點。
高級橡塑保溫板為閉孔式結構,空氣中的水汽不易滲透到材料中去,因 此具有良好的抗水汽滲透能力,使它的導熱系數能持久保持穩定,同時外表 不必再用隔氣層,因為材料本身就是一種優異的防潮層。高級橡塑保溫板為 Bl級難燃材料,確保安全可靠。
鋁塑板采用與天線外觀相同的顏色,安裝融雪裝置后天線外觀幾乎沒有 改變。
在天線上,從安裝有電熱膜的7個扇形部件中任選3個,安裝三個測溫 點,即溫度傳感器,本實施例采用PtlOO溫度傳感器。
在溫控箱中,前端的PtlOO溫度傳感器將天線的溫度信號變換為電壓信
號,電壓信號經變送器轉換為電流信號,采用XMT-4溫控儀表對電流信號
進行采樣、處理后,得到天線溫度,根據天線溫度與設置的上下限溫度的比
較結果做出對電熱膜的控制決策。XMT-4溫控儀表(最多32臺)的通訊模
塊通過光隔離RS485總線連接計算機遠程監控器的通訊模塊,通過計算機
遠程監控器對天線溫度、電熱膜的通電狀態進行監測,并根據監測情況重新
設置上下限溫度,所述上下限溫度被寫入到XMT-4溫控儀表。
本實施例融雪裝置中,所有導線均接至天線的中心支架,沿天線中心支 架接到專用配電箱上,天線的金屬框架應嚴格接地。
綜上所述,以上僅為本實用新型的較佳實施例而已,并非用于限定本實 用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內,所作的任何修改、 等同替換、改進等,均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1、一種衛星天線融雪裝置,其特征在于,所述裝置包括附著在天線上的一個或一個以上的電熱膜(1)、由天線溫度與上下限溫度比較結果控制電熱膜(1)通電的溫控箱(2)以及設置溫控箱(2)中所述上下限溫度的計算機遠程監控器(3);其中,所述天線與溫控箱(2)的輸入端(2101)相連,溫控箱(2)通過第一連接端(2501)與電熱膜(1)的電極(10)相連,溫控箱(2)的輸入/輸出端(2303)與所述計算機遠程監控器(3)的輸入/輸出端(340)通過總線連接。
2、 根據權利要求1所述的裝置,其特征在于,每塊所述電熱膜(1 )上都 安裝有一個過熱保護器。
3、 根據權利要求2所述的裝置,其特征在于,安裝有所述過熱保護器的電 熱膜(1 )外側還覆蓋有保溫絕熱層;所述保溫絕熱層從內到外依次包括化學交聯聚乙烯保溫板、橡塑保溫板 和鋁塑保溫4反。
4、 根據權利要求1所述的裝置,其特征在于,所述溫控箱(2)包括 位于天線與電熱膜(1)之間的溫度傳感器(21 )、用于在溫度傳感器(21 )與溫控儀表(23 )之間變換信號的溫度變送器(22 )、根據信號處理結果控制繼 電器(25)導通的溫控儀表(23)、用于為電熱膜(1)供電的電源(24)以及 用于控制電熱膜(1)與電源(24)導通的繼電器(25);其中,所述溫度傳感器(21)通過溫控箱(2)的輸入端(2101)與天線相 連,輸出端(2102)與溫度變送器(22)的輸入端(2201 )相連,溫度變送器(22) 的輸出端(2202)與溫控儀表(23)的輸入端(2301 )相連,溫控4義表(23) 的輸出端(2302)與繼電器(25)的控制端(2503 )相連,繼電器(25) 的第一連接端(2501 )與電熱膜(1)的電極(10)相連,第二連接端(2502) 與電源(24)相連,溫控儀表(23)通過溫控箱(2)的輸入/輸出端(2303)與計算機遠程控制器(3)相連。
5、 根據權利要求4所述的裝置,其特征在于,所述溫控儀表(23)包括 用于對所述溫度變送器(22)輸出信號采樣的采樣模塊(231)、用于獲取天線溫度的處理模塊(232)、由天線溫度與上下限溫度比較結果控制電熱膜(1 ) 通電的決策模塊(233 )和通訊模塊(234);其中,所述采樣模塊(231 )通過溫控儀表(23 )的輸入端(2301 )與溫度 變送器(22)的輸出端(2202)相連,采樣模塊(231)的輸出端(2311)與處 理模塊(232)的輸入端(2320)相連,處理模塊(232)的第一輸出端(2321 ) 與決策模塊(233 )的輸入端(2330 )相連,決策模塊(233 )通過溫控儀表(23 ) 的輸出端(2302)與繼電器(25)的控制端(2503 )相連,決策模塊(233 )的 輸入/輸出端(2331 )與通訊^f莫塊(234)的第一輸入/輸出端(2341 )相連;處 理模塊(232)的第二輸出端(2322)與通訊模塊(234)的輸入端(2340)相 連;通訊模塊(234)通過溫控箱(2)的輸入/輸出端(2303 )與所述計算機遠 程控制器(3)相連。
6、 根據權利要求1所述的裝置,其特征在于,所述計算機遠程監控器(3) 包括顯示溫控箱(2)傳送的天線溫度、上下限溫度、電熱膜(1)通電狀態的 顯示模塊(31)、用于設置溫控箱(2)中所述上下限溫度的設置模塊(32)、存 儲模塊(33 )和通訊模塊(34 );其中,所述通訊模塊(34 )通過計算機遠程監控器(3 )的輸入/輸出端(340) 與溫控箱(2)相連,通訊模塊(34)的輸出端(341)與顯示模塊(31)的輸 入端(310)相連,顯示模塊(31)的輸出端(311)與存儲模塊(33)的第一 輸入端(330)相連,設置模塊(32)的第一輸出端(321)與存儲模塊(33) 的第二輸入端(331)相連,設置模塊(32)的第二輸出端(322)與所述通訊 模塊(34)的輸入端(342)相連。
7、 根據權利要求1所述的裝置,其特征在于,所述天線的至少一個扇形部 件上附著至少一個所述電熱膜(1 ),每個附著有電熱膜(1 )扇形部件均配置有一個溫控箱(2),各溫控箱(2)之間并聯連接,通過各自的輸入/輸出端(2303 ) 與計算機遠程監控器(3)的輸入/輸出端(340)間的總線,各溫控箱(2)與 計算機遠程控制器(3)相連;每個溫控箱(2)的溫度變送器(22)分別連接 一個用于控制溫度傳感器(21)接通的控制開關(26);當前工作的溫度傳感器 (21)對應的控制開關(26)處于閉合狀態,非工作狀態下的溫度傳感器(21 ) 對應的控制開關(26)處于斷開狀態。
8、根據權利要求1或7所述的裝置,其特征在于所述總線為RS4S5總線。
專利摘要本實用新型涉及一種衛星天線融雪裝置,所述裝置包括附著在天線上的一個或一個以上的電熱膜、由天線溫度與上下限溫度比較結果控制電熱膜通電的溫控箱以及設置溫控箱中所述上下限溫度的計算機遠程監控器;其中,所述天線與溫控箱的輸入端相連,溫控箱通過第一連接端與電熱膜的電極相連,溫控箱的輸入/輸出端與所述溫計算機遠程監控器的輸入/輸出端通過總線連接。本實用新型所述的衛星天線融雪裝置熱效率高,功耗小,容易實施,且安全性能高,可廣泛應用于衛星通信系統。
文檔編號H01Q1/02GK201185226SQ20082008005
公開日2009年1月21日 申請日期2008年4月18日 優先權日2008年4月18日
發明者劉逢良, 張建軍, 李海峰, 李繼紅, 勇 閆, 韓曉晗 申請人:北京星際正通科技開發有限責任公司;國家廣播電影電視總局節目傳輸中心