專利名稱：基于光纖供電與信號傳輸的信號變送裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感器信號變送器中的一個信號變送裝置，是基于光纖供電
與信號傳輸的信號變送裝置，屬于工業自動化測量控制領域。
背景技術：
在高電壓電力系統中，高壓開關的觸頭、高壓線纜的接頭及導線銅排因接觸不良 或通過大電流，常常會過熱變形，若不及早發現，會引起火災、爆炸等嚴重事故，造成重大損 失，而高電壓部分的物理量測量又要遇到高壓的危險，因此需要一種檢測高壓開關的觸頭、 高壓線纜的接頭及導線銅排等高壓危險部位的信號檢測裝置，能及早發現事故隱患，預防 重大事故的發生。 在現有高壓電力系統中，高壓電器的溫度等其它參數的測量常有以下幾種方法 1.采用紅外輻射溫度計來檢測高壓電器部分的溫度，缺點是價格高，對斷路器等 開關觸頭溫度檢測困難，而且安裝不方便。 2.用光纖光柵溫度傳感器來測量高壓電器部分的溫度，缺點是光釬光柵的信號調 制與解調部分復雜，裝置價格昂貴。 3.采用電池供電的無線發射接收溫度信號，這種方式有供電電池壽命的限制和需 定期更換電池的缺陷，易受外界電磁干擾而造成數據失真。
實用新型內容本實用新型目的是為了解決高壓電部分的傳感器信號采集的供電及傳感器信號
的高壓隔離問題，提供一種利用光電的基于光纖供電與信號傳輸的信號變送裝置。本實用
新型目的這樣實現包括低電壓側的電/光轉換、光信號接收、低電壓側單片機、數字通信、
模擬量輸出，包括高壓側的光電轉換電源、高壓側單片機、溫度或其他參量采集、變送信號
發射，以及能量傳送光纖、信號傳送光纖組成。低電壓側的電/光轉換電路將電能轉換成
光，光通過能量傳送光纖傳到高壓側的光/電轉換電路，光/電轉換電路將光能轉換成電能
供給高壓側電路，由高壓側單片機采集溫度或其他參量，經高壓側單片機處理的電信號經
發射電路轉換成光信號，光信號通過另一信號傳送光纖傳送到低壓電側的光信號接收電路
再轉換成電信號，電信號經低電壓側單片機處理后輸出，完成高壓側物理量的測量和隔離
傳輸，由于光纖具有極高的電絕緣強度，故經光纖提供的電源及信號對其他部位也具備極
高的電絕緣，該裝置還具有采集數據準確迅速、輸出信號方式多、低成本等優點，可廣泛用
于高壓開關觸頭、高壓母線、超高壓變壓器等配電系統的溫度或其他參量檢測。
本實用新型的有益效果是通過光纖傳送高壓側電路工作的電源，解決了高壓側
供電的諸多問題，再通過光纖傳送高壓側的溫度等參數信號，使高壓部分與低壓部分有很
好的電隔離，同時在使用材料上可采用普通的光纖、光電池、發送與接收管、單片機，降低成
本，有單片機控制光電的發送接收，直接讀取數據，實現了傳感器的數字變送，提高了高壓
電力系統的數字化程度。
圖1是本實用新型基于光纖供電與信號傳輸的信號變送裝置的電路原理框圖 圖2是本實用新型基于光纖供電與信號傳輸的信號變送裝置的最佳具體實施例 子的電原理圖 圖2的符號及其說明直流電源是供本信號變送裝置的外部提供的電源，Cl、 C2、 C3、 C4、 C5、 C6是電容，Rl、 R2、 R3、 R4、 R5是電阻，RT是溫度傳感器，Tl是晶振，Ll是大功率 LED發光二極管，L2是LED紅外發光二極管，Q1是光敏三極管，B1是太陽能電池，U1是低壓 側的自帶振蕩的低功耗單片機，U2是高壓側的有通信功能的單片機，U3是5V的穩壓器，溫 度信號D/A輸出是模擬量輸出模塊，RS485通訊接口是通信輸出模塊。
具體實施方式
以下結合附圖闡述本實用新型的一個實施例子。 如圖1所示本實用新型基于光纖供電與信號傳輸的信號變送裝置有三部分組 成低壓側、光纖、高壓側。裝置供電與低壓側的電/光轉換模塊相連，低壓側的電/光轉換 模塊與能量傳輸光纖相連，能量傳輸光纖與光/電轉換電源模塊相連，光/電轉換電源模塊 與高壓側單片機相連，溫度或其他參數采集模塊與高壓側單片機相連，高壓側單片機與信 號發射模塊相連，信號發射模塊與信號傳輸光纖相連，信號傳輸光纖與光信號接收模塊相 連，光信號接收模塊與低壓側單片機相連，低壓側單片機與通信模塊相連，低壓側單片機與 D/A模擬輸出模塊相連。 如圖2所示外部提供的供本信號變送裝置的直流電源通過電容C1濾波到穩壓器 U3，直流電源經穩壓器U3穩壓，再經C2濾波后供給單片機U2、大功率高亮度LED發光二極 管及其他電路，直流電源經限流電阻Rl到大功率高亮度LED發光二極管，使大功率高亮度 LED發光二極管產生光，光通過能量光纖被傳送到高壓側的太陽能電池，太陽能電池受光照 射產生電能，此電能通過儲能電容C5儲能再供給高壓側的單片機電路U1工作。單片機電 路Ul先將GP0、 GP1、 GP2 口置輸出低，對電容C6放電，等電容C6電放完后，置GP0、 GP2輸 入，置GP1輸出，通過GP1 口輸出高電平經固定電阻R4給電容C6充電，同時GP2檢測C6充 電，定時器計時電容C6電充滿時間，電充滿后再將GP0、GP1、GP2 口置輸出低，對電容C6放 電，等電容C6電放完后，置GP1、 GP2輸入，置GPO輸出，通過GPO 口輸出高電平經傳感器電 阻RT給電容C6充電，同時GP2檢測C6充電，定時器計時電容C6電充滿時間，通過給固定 電阻充電時間與給傳感器電阻充電時間的對比計算傳感器的電阻，進而算出溫度，此方法 在精度允許的條件可省了專用A/D，縮小了體積，也降低了高壓側的功率消耗。單片機電路 U1根據算出的溫度，按照一定協議在GP4 口上輸出一定的高低電平脈沖經電阻R3限流來驅 動LED紅外發光二極管L2，使LED紅外發光二極管L2上產生與電脈沖協議一樣的光脈沖， 光脈沖通過信號光纖被傳送到低壓側的光敏三極管Ql，光脈沖照射光敏三極管Ql使其導 通與關斷，在有上拉電阻R2的情況下，單片機電路U2的測試端RB0上有與單片機電路U1 輸出協議一樣的電脈沖，單片機電路U2檢測到電脈沖并根據協議轉換成溫度值，電容C3、 C4及晶振Tl是單片機電路U2的振蕩電路。單片機電路U2測到的溫度值以P麗等方式從 單片機電路U2的RC1 口輸出給溫度信號D/A輸出模塊，轉換成標準電壓或電流信號，另一路單片機電路U2測到的溫度值以串行通信的方式按通信協議送RS485/RS232通訊接口模 塊，供上位機讀寫。
權利要求一種由低電壓側的電/光轉換、光信號接收、低電壓側單片機、數字通信、模擬量輸出高壓側的光電轉換電源、高壓側單片機、溫度或其他參量采集、變送信號發射以及能量傳送光纖、信號傳送光纖組成的基于光纖供電與信號傳輸的信號變送裝置，其特征在于(1)將供給裝置的電能供給電/光轉換的光源，使光源發生光。(2)光源發出的光送能量傳送光纖。(3)光經能量傳送光纖傳輸到高壓電側光/電轉換器(4)光/電轉換器受光纖傳輸的光照射產生電能，為高壓電側溫度或其他參數信號變送傳輸單元提供電源。(5)溫度或其他參數的信號采集單元經A/D轉換數據送高壓側單片機單元，經高壓側單片機處理后送信號發射單元(6)信號發射單元將信號換成光信號，光信號經信號傳送光纖發射。光信號接收單元接收信號傳輸光纖的光信號轉換成電信號，低壓側單片機單元按規律處理電信號，通過D/A轉換成模擬量按規定標準輸出電壓或電流信號。
專利摘要本實用新型涉及利用光電的基于光纖供電與信號傳輸的信號變送裝置。包括低電壓側的電/光轉換、光信號接收、低電壓側單片機、數字通信、模擬量輸出，包括高壓側的光電轉換電源、高壓側單片機、溫度或其他參量采集、變送信號發射，以及能量傳送光纖、信號傳送光纖組成。低電壓側的電/光轉換電路將電能轉換成光，光通過能量傳送光纖傳到高壓側的光/電轉換電路，光/電轉換電路將光能轉換成電能供給高壓側電路，由高壓側單片機采集溫度或其他參量，經高壓側單片機處理的電信號經發射電路轉換成光信號，光信號通過另一信號傳送光纖傳送到低壓電側的光信號接收電路再轉換成電信號，電信號經低電壓側單片機處理后輸出，由于光纖具有極高的電絕緣強度，故經光纖提供的電源及信號對其他部位也具備極高的電絕緣。
文檔編號H02N6/00GK201504193SQ20092014688
公開日2010年6月9日 申請日期2009年4月7日 優先權日2009年4月7日
發明者金森橋 申請人:金森橋