【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电路监测，特别地，涉及一种基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置。
技术介绍
1、接地电阻在线监测仪适用于输电线路杆塔接地、气象防雷接地、石油化工接地、通讯接地、变配电站接地、铁路设施接地、建筑仓库接地、金属回路阻值、电气设备接地等场所。
2、原有接地电阻在线监测仪大多采用以485通讯为主的有线通讯方式，在面对大型油库或炼化厂时，传感器数量会达到几十甚至上百，在布线、连接等问题时会浪费大量的人力物力，原有设计采用运算放大器、模拟开关或运算放大器、数字电位器等分立芯片搭建由于模拟开关或数字电位器仅采用电源供电在面对小信号时会有波形损失，导致测量偏差；放大时模拟开关和数字电位器非纯阻抗型器件会存在电容值和电感器导致信号波形畸变，从而影响测量精度，同时，原有接地电阻在线监测仪的功耗在开机后处于持续消耗状态，功耗高。
技术实现思路
1、本申请提供了一种基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，以解决现有接地电阻在线监测仪布线复杂、功耗高、测量精度低的技术问题。
2、本申请采用的技术方案如下：
3、一种基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，包括电源电路、无线通讯电路、测量电路、主控电路，其中：
4、所述电源电路用于对电池电压进行稳定、升压和稳压、正负转换后进行供电；
5、所述无线通讯电路用于将计算的接地电阻值无线发送至上位平台或中控单元，供工作人员对设备的监控；
6、所述测量电路用于对采集的接地电阻信号进行放大
7、所述主控电路与无线通讯电路和测量电路电连接，用于控制无线通讯电路的发射和接收信号、计算接地电阻值、对无线通讯电路和测量电路切换工作状态和自动唤醒。
8、进一步地，所述电源电路包括3.3v稳压电路、升压电路、稳压电路、负电源电路，其中：
9、所述3.3v稳压电路用于将电池电压稳定到3.3v给主控电路供电；
10、所述升压电路用于将电池电压升压到5.5v作为稳压电源；给所述测量电路中的放大器供电；
11、所述稳压电路用于将升压电路输出的5.5v电压稳定到5v，用于为所述测量电路中的放大器正电源供电，以及供正负电源的转换；
12、所述负电源电路与所述稳压电路电连接，用于将稳压电路输出的5v电压转换到-5v为所述测量电路中的放大器负电源供电。
13、进一步地，所述主控电路包括微控制器u4、电容c9、c10、c11、c12、c14、c20、c21、c22，电阻r1、r4、r6，磁珠l4，晶振x1及排针j1、j5，电容c9、c10、c11、c14并联设置后一端连接+3.3v电源，另一端连接gnd端；所述电阻r4一端连接+3.3v电源，另一端连接电容c12正极，所述电容c12的负极连接gnd端，所述电容c12和正极和负极之间还并联有开关sw1；所述电阻r6一端连接+3.3v电源，另一端连接gnd端；所述电容c20的一端连接gnd端，另一端连接微控制器u4的osc32_in引脚，所述电容c22的一端连接gnd端，另一端连接微控制器u4的osc32_out引脚，所述晶振x1连接设置在所述电容c20和电容c22之间；所述磁珠l4的正极连接+3.3v电源，负极分别连接微控制器u4的vdda引脚和电容c21，所述电容c21的另一端连接gnd端；所述排针j1的包括两个接口，其中第一接口连接+3.3v电源，第二接口分别连接微控制器u4的booto/ph3引脚和电阻r1，所述电阻r1的另一端连接gnd端；所述排针j5包括四个接口，其中第一接口连接gnd端，第二接口连接微控制器u4的swclk引脚，第三接口连接微控制器u4的swdio引脚，第四接口连接gnd端。
14、进一步地，所述微控制器u4采用stm32l431微控制器。
15、进一步地，所述无线通讯电路包括lora模块u3，电容c1、c2，排针j2、j3、j4，其中：所述lora模块u3的gnd引脚接地，vcc引脚连接电池正极，所述电容c1、c2并联设置在所述lora模块u3的gnd引脚和vcc引脚之间；所述排针j2的第一接口接地，第二接口连接lora模块u3的m1引脚，第三接口连接微控制器u4的m1_io引脚；所述排针j3的第一接口接地，第二接口连接lora模块u3的m0引脚，第三接口连接微控制器u4的m0_io引脚；所述排针j4的第一接口连接电池正极，第二接口接地，第二接口连接lora模块u3的m0引脚，第三接口分别连接微控制器u4的txd_1引脚和lora模块u3的rxd引脚，第四接口分别连接微控制器u4的rxd_1引脚和lora模块u3的txd引脚。
16、进一步地，所述测量电路包括：
17、一级放大电路，用于对采集的接地电阻信号进行一次放大；
18、第一带通滤波器，用于去除一级放大电路中的高低频干扰，仅允许特定频率的信号通过，降低环境的干扰，并将输出的信号送到二级放大电路；
19、二级放大电路，将第一带通滤波器输出的信号放大至设定理想范围值，防止信号过大或过小对测量准确度的影响；
20、第二带通滤波器，用于去除第一带通滤波器未去除的高低频干扰，降低纹波干扰，将输出的信号送到信号转换电路；
21、信号转换电路，用于将第二带通滤波器输出的交流模拟信号转换为直流信号。
22、进一步地，所述一级放大电路包括电阻r13、二极管d2和d3、可变增益放大器u8，所述可变增益放大器u8内部包括双路放大电路，放大倍数由程序调节，其中，所述电阻r13、二极管d2的正极连接采集的接地电阻信号和可变增益放大器u8的ina引脚，所述电阻r13的负极和二极管d3的正极接地，二极管d3的负极连接二极管d2的负极，所述可变增益放大器u8的outa引脚连接第一带通滤波器；
23、所述二级放大电路由所述可变增益放大器u8的inb引脚和outb引脚之间的内部电路形成，其中，所述inb引脚连接第一带通滤波器的输出端，outb引脚连接第二带通滤波器的输入端。
24、进一步地，所述第一带通滤波器包括电阻r10和r11，电容c23、c24、c26、c27，运算放大器u7.1以及可调电位器r12，其中：
25、所述电容c23的正极通过电阻r10连接所述可变增益放大器u8的outa引脚，负极连接运算放大器u7.1的输出端，所述电容c26的正极连接可调电位器r12的一端，负极连接运算放大器u7.1的负输入端，所述可调电位器r12的另一端接地，所述运算放大器u7.1的正输入端接地，所述运算放大器u7.1的电源负输入端连接-5v电压并通过电容c27接地，所述运算放大器u7.1的电源正输入端连接+5v电压并通过电容c24接地，所述电阻r11连接在电容c23的负极和电容c26的负极之间，所述电阻r11连接在电容c23的正极和电容c26的正极之间通过线路导通，所述运算放大器u7.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，包括电源电路、无线通讯电路、测量电路、主控电路，其中：
2.根据权利要求1所述的基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，所述电源电路包括3.3V稳压电路、升压电路、稳压电路、负电源电路，其中：
3.根据权利要求1所述的基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，所述主控电路包括微控制器U4、电容C9、C10、C11、C12、C14、C20、C21、C22，电阻R1、R4、R6，磁珠L4，晶振X1及排针J1、J5，电容C9、C10、C11、C14并联设置后一端连接+3.3V电源，另一端连接GND端；所述电阻R4一端连接+3.3V电源，另一端连接电容C12正极，所述电容C12的负极连接GND端，所述电容C12和正极和负极之间还并联有开关SW1；所述电阻R6一端连接+3.3V电源，另一端连接GND端；所述电容C20的一端连接GND端，另一端连接微控制器U4的OSC32_IN引脚，所述电容C22的一端连接GND端，另一端连接微控制器U4的OSC32_OUT引脚，所述晶振X1连接设置在所
4.根据权利要求3所述的基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，所述微控制器U4采用STM32L431微控制器。
5.根据权利要求1所述的基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，所述无线通讯电路包括Lora模块U3，电容C1、C2，排针J2、J3、J4，其中：所述Lora模块U3的GND引脚接地，VCC引脚连接电池正极，所述电容C1、C2并联设置在所述Lora模块U3的GND引脚和VCC引脚之间；所述排针J2的第一接口接地，第二接口连接Lora模块U3的M1引脚，第三接口连接微控制器U4的M1_IO引脚；所述排针J3的第一接口接地，第二接口连接Lora模块U3的M0引脚，第三接口连接微控制器U4的M0_IO引脚；所述排针J4的第一接口连接电池正极，第二接口接地，第二接口连接Lora模块U3的M0引脚，第三接口分别连接微控制器U4的TXD_1引脚和Lora模块U3的RXD引脚，第四接口分别连接微控制器U4的RXD_1引脚和Lora模块U3的TXD引脚。
6.根据权利要求1所述的基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，所述测量电路包括：
7.根据权利要求6所述的基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，所述第一带通滤波器包括电阻R10和R11，电容C23、C24、C26、C27，运算放大器U7.1以及可调电位器R12，其中：
9.根据权利要求8所述的基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，所述第二带通滤波器包括电阻R18和R21，电容C31、C35，运算放大器U7.2以及可调电位器R23，其中：所述电容C31的正极通过电阻R18连接所述可变增益放大器U8的OUTB引脚，负极连接运算放大器U7.2的负输入端，所述运算放大器U7.2的正输入端接地，所述运算放大器U7.2的输出端连接信号转换电路的输入端；所述电容C35的正极连接可调电位器R23的一端，负极连接运算放大器U7.2的输出端，所述可调电位器R23的另一端接地；所述电阻R21连接设置在运算放大器U7.2的负输入端和输出端之间。
10.根据权利要求9所述的基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，所述信号转换电路包括电容C29、C30、C32、C33、C34，电阻R14～R17、R19、R20、R22、PNP三极管Q1和Q2，运算放大器U9.1和U9.2，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，包括电源电路、无线通讯电路、测量电路、主控电路，其中：
2.根据权利要求1所述的基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，所述电源电路包括3.3v稳压电路、升压电路、稳压电路、负电源电路，其中：
3.根据权利要求1所述的基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，所述主控电路包括微控制器u4、电容c9、c10、c11、c12、c14、c20、c21、c22，电阻r1、r4、r6，磁珠l4，晶振x1及排针j1、j5，电容c9、c10、c11、c14并联设置后一端连接+3.3v电源，另一端连接gnd端；所述电阻r4一端连接+3.3v电源，另一端连接电容c12正极，所述电容c12的负极连接gnd端，所述电容c12和正极和负极之间还并联有开关sw1；所述电阻r6一端连接+3.3v电源，另一端连接gnd端；所述电容c20的一端连接gnd端，另一端连接微控制器u4的osc32_in引脚，所述电容c22的一端连接gnd端，另一端连接微控制器u4的osc32_out引脚，所述晶振x1连接设置在所述电容c20和电容c22之间；所述磁珠l4的正极连接+3.3v电源，负极分别连接微控制器u4的vdda引脚和电容c21，所述电容c21的另一端连接gnd端；所述排针j1的包括两个接口，其中第一接口连接+3.3v电源，第二接口分别连接微控制器u4的booto/ph3引脚和电阻r1，所述电阻r1的另一端连接gnd端；所述排针j5包括四个接口，其中第一接口连接gnd端，第二接口连接微控制器u4的swclk引脚，第三接口连接微控制器u4的swdio引脚，第四接口连接gnd端。
4.根据权利要求3所述的基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，所述微控制器u4采用stm32l431微控制器。
5.根据权利要求1所述的基于低功耗的无线型接地电阻精密监测装置，其特征在于，所述无线通讯电路包括lora模块u3，电容c1、c2，排针j2、j3、j4，其中：所述lora模块u3的gnd引脚接地，vcc...
【专利技术属性】
技术研发人员：范哲锐，雷友曦，余铸平，唐宇博，赵君志，缪伟华，郭茂森，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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