一种高压送电的智能监控系统的制作方法

1.本发明涉及高压送电监控领域，具体的说是一种高压送电的智能监控系统。


背景技术：

2.在电力传输中，往往采用高压送电的方式进行传输，根据功率不变的变压原理，当电压升高时，电流会相应的降低，这时候高压送电时产生的损耗就会降低，但是高压电对人的威胁是相当大的，每年因高压电事故致使人重伤乃至死亡的事件时有发生，对于高压电这种看不见、摸不着的东西，人们难以采取措施，避免触电。


技术实现要素：

3.本发明针对已有的高压送电监控系统的不足，提供一种可以检测电力传输时的电流、电压、频率信息并及时报警的高压送电的智能监控系统。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高压送电的智能监控系统，包括：主控模块、dc变换电路、显示电路、控制电路、逆变控制电路、逆变驱动电路、检测电路、led驱动电路、通信电路，所述dc变换电路为整个监控系统提供稳定的电源电压，所述显示电路可以反馈系统的工作信息，所述控制电路包括电源控制电路和数控电压电路，所述逆变控制电路可以通过pwm信号波来控制mos管的通断情况，所述逆变驱动电路可以进行系统的信号驱动，所述检测电路可以检测电流、电压、频率信息，所述led驱动电路可以控制led灯的工作状态，所述通信电路可以与外围电子设备进行高速数据传输。
5.进一步的，所述主控模块包括芯片u1、接口h1，所述芯片u1的管脚5、3分别经电容c12、c13接地，晶振y1设置在所述芯片u1的管脚5、3之间，所述芯片u1的管脚7的第一引线经电容c11接电源，第二引线经电阻r14接地，电键k1设置在所述电容c11的两端，所述接口h1的管脚2、3、4分别接所述芯片u1的管脚34、37、7，所述芯片u1的型号为stm32l151c8t6。
6.进一步的，所述dc变换电路包括芯片u2、u3、接口h2-h6、接口j1-j3，所述芯片u2的管脚1经电感l3接所接口h2的管脚2，管脚3经电感l5接所接口h4的管脚2，管脚7经电感l4、二极管d15接所接口h5的管脚1，管脚2接所接口j3的管脚1，所述接口j3的管脚2接所接口h3的管脚2，所述芯片u2的管脚10接所述接口j2的管脚2，管脚9接所述mos管q8的源极，所述mos管q8的漏极接地，栅极接所述芯片u3的管脚7，所述芯片u3的管脚8经二极管vd1接电源，管脚6经电容c27接电源，管脚1接电源，电容c28设置在电源和地之间，所述芯片u2的型号为pmu，所述芯片u3的型号为ir2104spbf。
7.进一步的，所述显示电路包括芯片u4，所述芯片u4的管脚2、15接电源，管脚3经可调电阻rp2接地，管脚14-4分别接所述芯片u1的管脚28-25、22、21、46、45、10、11、14，所述芯片u4的型号为lcd1602。
8.进一步的，所述电源控制电路包括mos管q3、q2，所述mos管q3、q2的漏极经电感l1、l2接电源，栅极分别经电阻r1、r5接限位开关sw3的管脚1、2，源极接地，二极管d4、d2、电阻
r4、r6设置在mos管的栅极和地之间，二极管d1、d3设置在电源和mosg管的栅极和限位开关sw3之间，所述数控电压电路包括芯片u5、u6、接口h7、h8，所述芯片u5的管脚3的第一、二引线分别经二极管d6、d7接所述接口h7的管脚2、1，第三、四引线分别经电容c1、c6接地，所述芯片u5的管脚1的第一引线经二极管d8、d5接所述芯片u5的管脚3，第二引线经电容c8接地，所述芯片u5的管脚2的第一引线经电阻r2接所述芯片u6的管脚7，第二引线接mos管q1的源极，所述mos管q1的漏极接所述接口h8的管脚2，栅极经电阻r9接三极管q4的集电极，所述三极管q4的发射极接地，基极经电阻r10接所述芯片u1的管脚39，所述芯片u6的管脚8接电源，管脚6分别经二极管d9、d10接所述接口h7的管脚1、2，所述芯片u5的型号为lm317，所述芯片u6的型号为mcp4161-502/sn。
9.进一步的，所述逆变控制电路包括芯片u7-u9，所述芯片u7的管脚1的第一引线接电源，第二引线经电容c61接地，所述芯片u7的管脚8经二极管d18接电源，管脚5接三极管q15、q16的基极，管脚7接三极管q10、q11的基极，管脚2接所述芯片u1的管脚18，管脚6的接三极管q11的集电极，所述三极管q10的发射极接所述三极管q11的发射极，电容c59设置在所述三极管q10的集电极和所述三极管q11的集电极之间，所述芯片u8、u9的接线方式与芯片u7相同，在此不予赘述，所述芯片u7-u9的型号为ir2109s。
10.进一步的，所述逆变驱动电路包括mos管q12-14、q17-19、接口h9、h10，所述mos管q13-15的源极分别经电容c59、c70、c77接电源，所述mos管q17-19的源极分别经电容c60、c73、c80接电源，所述接口h9的管脚1、2、3分别经电感l11、l12、l13接所述芯片u7、u8、u9的管脚6，所述mos管q12-14、q17-19的漏极接电源，源极接地，电容c63-69设置在电源和地之间。
11.进一步的，所述检测电路包括电压检测电路、电流检测电路、频率检测电路、安全检测电路，所述电压检测电路包括芯片u10，所述芯片u10的管脚2的第一引线经电阻rb2接地，第二引线经电阻rb1接所述芯片u10的管脚6，所述芯片u10的管脚7接电源，管脚6接所述芯片u1的管脚42，管脚3经电阻rb3接地，所述芯片u10的型号为op07csz，所述电流检测电路包括芯片u11、接口j4，所述芯片u11的管脚1、2接所述接口j4的管脚1，管脚3、4接所述接口j4的管脚2，管脚6经电容c26接地，管脚7接所述芯片u1的管脚15，管脚8的第一引线接电源，第二引线经电容c25接地，所述芯片u11的型号为acs712elctr-20a-t，所述频率检测电路包括芯片u12、u13、接口h11所述芯片u12的管脚4经电阻r60接所述接口h11管脚2，管脚3经10k电阻接所述芯片u12的管脚1，管脚1经电阻r61、r63接所述芯片u13的管脚4，所述芯片u13的管脚4经电容c39接所述芯片u13的管脚1，管脚3接地，管脚1接所述芯片u1的管脚16，所述芯片u12、u13的型号均为ad8519aksz-reel7，所述安全检测电路包括芯片u14、u15、接口j5、j6，所述芯片u14的管脚1经电阻r46接mos管q6的栅极，管脚2经电阻r52接mos管q7的源极，管脚5的第一引线经电阻zd2、电容c24接地，第二引线经电阻r51、二极管d13接所述芯片u15的管脚1，所述芯片u15的管脚1接所述接口j5的管脚1，管脚4的第一引线经电阻r44接mos管q7的源极，第二引线经电阻r45接三极管q6的漏极，所述芯片u15的管脚8的第一引线经二极管zd1、电阻r50接mos管q7的栅极，第二引线接所述接口j6的管脚2，所述芯片u14的型号为dw01a-g，所述芯片u15的型号为ao4407。
12.进一步的，所述led驱动电路包括芯片u16，所述芯片u16的管脚1接mos管q8的源极，管脚4接所述接口h12的管脚1，管脚6经电阻r69接所述芯片u1的管脚32，管脚7经电阻
r67、二极管d16接所述mos管q9的漏极，所述mos管q9的漏极经电感l6接电源，电容c42设置在电源和地之间，所述芯片u16的管脚8接所述mos管q9的栅极，所述芯片u16的型号为mt7285。
13.进一步的，所述通信电路包括芯片u17、u18、接口j7、j8，所述芯片u17的管脚8接电源，管脚6的第一引线经电阻r39接电源，第二引线经电阻r42接所述接口j7的管脚1，所述芯片u17的管脚7经电阻r40接所述接口j7的管脚2，管脚1、2、4接所述芯片u1的管脚30、29、31，所述芯片u17的型号为max3082，所述芯片u18的管脚1、4分别经电容c19、c21接所述芯片u18的管脚3、5，管脚6经电容c22接地，管脚2经电容c18接电源，管脚16接电源，管脚15接地，电容c20设置在电源和地之间，所述芯片u18的管脚13、14分别接所述接口j8的管脚2、3，管脚12、11分别接所述芯片u1的管脚12、13，所述芯片u18的型号为sp232een-l/tr。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.拥有多种检测电路，可以根据外界不同的环境，完成检测各项指标，比如频率检测电路可以检测频率变化情况、电压检测电路可以进行电压跟随、电流检测电路可以检测电路工作电流大小等；2.拥有485通信电路，系统可以实现有线方式进行信号传输，可以通过485通信模块组网进行实时监控高压输配电系统；3.拥有完备的电路系统，可以进行电路检测，zvs高压开关电路等功能，同时由dc-dc电源为系统提供稳定的能源，可以保证系统长久稳定工作；4.拥有多种传感器，可以保证系统工作时进行，同时液晶显示电路可以实时显示系统的工作状态，当系统故障时，可以通过485模块电路进行报警，led驱动电路可以在光线不足时提供光能；5.拥有电压输出短路保护电路，可以对输出电压电路进行保护，逆变电路可以将直流变为交流便于长途输送。
附图说明
15.附图1为本发明的主控模块的原理结构示意图；附图2为本发明的dc变换电路的原理结构示意图；附图3为本发明的显示电路的原理结构示意图；附图4、5为本发明的控制电路的原理结构示意图；附图6为本发明的逆变控制电路的原理结构示意图；附图7为本发明的逆变驱动电路的原理结构示意图；附图8、9、10、11为本发明的检测电路的原理结构示意图；附图12为本发明的led驱动电路的原理结构示意图；附图13、14为本发明的通信电路的原理结构示意图。
具体实施方式
16.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明，附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的
理解更加透彻全面。
17.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。
18.下面结合附图对本发明作以下详细地说明。
19.实施例1，一种高压送电的智能监控系统，包括：主控模块、dc变换电路、显示电路、控制电路、逆变控制电路、逆变驱动电路、检测电路、led驱动电路、通信电路，所述dc变换电路为整个监控系统提供稳定的电源电压，所述显示电路可以反馈系统的工作信息，所述控制电路包括电源控制电路和数控电压电路，所述逆变控制电路可以通过pwm信号波来控制mos管的通断情况，所述逆变驱动电路可以进行系统的信号驱动，所述检测电路可以检测电流、电压、频率信息，所述led驱动电路可以控制led灯的工作状态，所述通信电路可以与外围电子设备进行高速数据传输。
20.实施例2，如图1所示，所述主控模块包括芯片u1、接口h1，所述芯片u1的管脚5、3分别经电容c12、c13接地，晶振y1设置在所述芯片u1的管脚5、3之间，所述芯片u1的管脚7的第一引线经电容c11接电源，第二引线经电阻r14接地，电键k1设置在所述电容c11的两端，所述接口h1的管脚2、3、4分别接所述芯片u1的管脚34、37、7，所述芯片u1的型号为stm32l151c8t6。
21.在本实施例中， 主控芯片采用stm32l151c8t6芯片，通过gpio口控制外围器件工作，晶振可以选择有源或无源器件，主控模块通过串口和上位机接口进行通信。
22.实施例3，如图2所示，所述dc变换电路包括芯片u2、u3、接口h2-h6、接口j1-j3，所述芯片u2的管脚1经电感l3接所接口h2的管脚2，管脚3经电感l5接所接口h4的管脚2，管脚7经电感l4、二极管d15接所接口h5的管脚1，管脚2接所接口j3的管脚1，所述接口j3的管脚2接所接口h3的管脚2，所述芯片u2的管脚10接所述接口j2的管脚2，管脚9接所述mos管q8的源极，所述mos管q8的漏极接地，栅极接所述芯片u3的管脚7，所述芯片u3的管脚8经二极管vd1接电源，管脚6经电容c27接电源，管脚1接电源，电容c28设置在电源和地之间，所述芯片u2的型号为pmu，所述芯片u3的型号为ir2104spbf。
23.在本实施例中，采取dc变换电路为系统供电，一方面可以提供系统工作必要的电源功率，另一方面可以随时对电压进行调控，更加安全，采取dc电源可以保证在电力传输途中监控系统的持久续航。
24.实施例4，如图3所示，所述显示电路包括芯片u4，所述芯片u4的管脚2、15接电源，管脚3经可调电阻rp2接地，管脚14-4分别接所述芯片u1的管脚28-25、22、21、46、45、10、11、14，所述芯片u4的型号为lcd1602。
25.在本实施例中， 显示电路通过lcd1602显示系统实时信息，可以及时显示电量、频率，以及传输过程中的损耗等信息，可以量化反馈各项信息的同时显示监控系统的工作状态。
26.实施例5，如图4、5所示，所述电源控制电路包括mos管q3、q2，所述mos管q3、q2的漏极经电感l1、l2接电源，栅极分别经电阻r1、r5接限位开关sw3的管脚1、2，源极接地，二极管d4、d2、电阻r4、r6设置在mos管的栅极和地之间，二极管d1、d3设置在电源和mosg管的栅极和限位开关sw3之间，所述数控电压电路包括芯片u5、u6、接口h7、h8，所述芯片u5的管脚3的
第一、二引线分别经二极管d6、d7接所述接口h7的管脚2、1，第三、四引线分别经电容c1、c6接地，所述芯片u5的管脚1的第一引线经二极管d8、d5接所述芯片u5的管脚3，第二引线经电容c8接地，所述芯片u5的管脚2的第一引线经电阻r2接所述芯片u6的管脚7，第二引线接mos管q1的源极，所述mos管q1的漏极接所述接口h8的管脚2，栅极经电阻r9接三极管q4的集电极，所述三极管q4的发射极接地，基极经电阻r10接所述芯片u1的管脚39，所述芯片u6的管脚8接电源，管脚6分别经二极管d9、d10接所述接口h7的管脚1、2，所述芯片u5的型号为lm317，所述芯片u6的型号为mcp4161-502/sn。
27.在本实施例中，电源控制电路通过pb4口输出控制信号，可以控制高电压传输时的设定值，同时也可以通过手动调节电压传输的设定值，数控电压电路可以通过控制电位器的阻值精确控制输出电压值，同时采用mos管控制通断情况，最大限度将电压信号控制在可控范围内。
28.实施例6，如图6所示，所述逆变控制电路包括芯片u7-u9，所述芯片u7的管脚1的第一引线接电源，第二引线经电容c61接地，所述芯片u7的管脚8经二极管d18接电源，管脚5接三极管q15、q16的基极，管脚7接三极管q10、q11的基极，管脚2接所述芯片u1的管脚18，管脚6的接三极管q11的集电极，所述三极管q10的发射极接所述三极管q11的发射极，电容c59设置在所述三极管q10的集电极和所述三极管q11的集电极之间，所述芯片u8、u9的接线方式与芯片u7相同，在此不予赘述，所述芯片u7-u9的型号为ir2109s。
29.在本实施例中，逆变控制电路由三路pwm信号组成，可以通过输出的pwm波来控制三路ir2109s，从而控制mos管通断情况。
30.实施例7，如图7所示，所述逆变驱动电路包括mos管q12-14、q17-19、接口h9、h10，所述mos管q13-15的源极分别经电容c59、c70、c77接电源，所述mos管q17-19的源极分别经电容c60、c73、c80接电源，所述接口h9的管脚1、2、3分别经电感l11、l12、l13接所述芯片u7、u8、u9的管脚6，所述mos管q12-14、q17-19的漏极接电源，源极接地，电容c63-69设置在电源和地之间。
31.在本实施例中，逆变驱动电路由三路mos电路构成，可以将控制信号传输给主控模块，并与逆变控制电路共同进行电压传输的调控工作。
32.实施例8，如图8、9、10、11所示，所述检测电路包括电压检测电路、电流检测电路、频率检测电路、安全检测电路，所述电压检测电路包括芯片u10，所述芯片u10的管脚2的第一引线经电阻rb2接地，第二引线经电阻rb1接所述芯片u10的管脚6，所述芯片u10的管脚7接电源，管脚6接所述芯片u1的管脚42，管脚3经电阻rb3接地，所述芯片u10的型号为op07csz，所述电流检测电路包括芯片u11、接口j4，所述芯片u11的管脚1、2接所述接口j4的管脚1，管脚3、4接所述接口j4的管脚2，管脚6经电容c26接地，管脚7接所述芯片u1的管脚15，管脚8的第一引线接电源，第二引线经电容c25接地，所述芯片u11的型号为acs712elctr-20a-t，所述频率检测电路包括芯片u12、u13、接口h11所述芯片u12的管脚4经电阻r60接所述接口h11管脚2，管脚3经10k电阻接所述芯片u12的管脚1，管脚1经电阻r61、r63接所述芯片u13的管脚4，所述芯片u13的管脚4经电容c39接所述芯片u13的管脚1，管脚3接地，管脚1接所述芯片u1的管脚16，所述芯片u12、u13的型号均为ad8519aksz-reel7，所述安全检测电路包括芯片u14、u15、接口j5、j6，所述芯片u14的管脚1经电阻r46接mos管q6的栅极，管脚2经电阻r52接mos管q7的源极，管脚5的第一引线经电阻zd2、电容c24接地，第二
引线经电阻r51、二极管d13接所述芯片u15的管脚1，所述芯片u15的管脚1接所述接口j5的管脚1，管脚4的第一引线经电阻r44接mos管q7的源极，第二引线经电阻r45接三极管q6的漏极，所述芯片u15的管脚8的第一引线经二极管zd1、电阻r50接mos管q7的栅极，第二引线接所述接口j6的管脚2，所述芯片u14的型号为dw01a-g，所述芯片u15的型号为ao4407。
33.在本实施例中，频率测量电路通过频率测量电路可以有效测量频率变化情况，安全检测电路通过dw01a-g芯片控制mos管，可以有效控制电压输出短路现象，电压检测电路通过op07csz及其外围电路可以将电压信息传递给主控模块进行处理，并通过显示屏显示当前检测的电压值，电流检测电路由acs712elctr-20a-t芯片及其外围电路构成，可以采集到0-20a电流信号。
34.实施例9，如图12所示，所述led驱动电路包括芯片u16，所述芯片u16的管脚1接mos管q8的源极，管脚4接所述接口h12的管脚1，管脚6经电阻r69接所述芯片u1的管脚32，管脚7经电阻r67、二极管d16接所述mos管q9的漏极，所述mos管q9的漏极经电感l6接电源，电容c42设置在电源和地之间，所述芯片u16的管脚8接所述mos管q9的栅极，所述芯片u16的型号为mt7285。
35.在本实施例中，led驱动电路由mt7285电源驱动芯片及其外围电路构成，当led驱动电路收到主控模块从pa11口发送的控制信息，可以驱动led进行亮、灭调整。
36.实施例10，如图13、14所示，所述通信电路包括芯片u17、u18、接口j7、j8，所述芯片u17的管脚8接电源，管脚6的第一引线经电阻r39接电源，第二引线经电阻r42接所述接口j7的管脚1，所述芯片u17的管脚7经电阻r40接所述接口j7的管脚2，管脚1、2、4接所述芯片u1的管脚30、29、31，所述芯片u17的型号为max3082，所述芯片u18的管脚1、4分别经电容c19、c21接所述芯片u18的管脚3、5，管脚6经电容c22接地，管脚2经电容c18接电源，管脚16接电源，管脚15接地，电容c20设置在电源和地之间，所述芯片u18的管脚13、14分别接所述接口j8的管脚2、3，管脚12、11分别接所述芯片u1的管脚12、13，所述芯片u18的型号为sp232een-l/tr。
37.在本实施例中，串口电路可以实现系统与电脑连接，采用串口调试助手可以有效采集到系统实时信息，485通信电路采用三路gpio口实现与外围电子设备的高速数据互通。
38.本发明的工作原理：控制器部分电路由主控模块及其外围电路构成，通过外接电路实现系统信号的输入、输出功能，电流检测电路、电压检测电路、安全检测电路、频率测量电路可以及时检测电力传输的电量情况，当数据异常时，可以进行电路短路处理，减小高压电泄露的风险，led驱动电路可以显示系统的工作状态信息同时在弱光条件下进行电力维修时提供灯光补充，逆变驱动、控制电路为电路的短路应急处理提供信号支持，系统检测的所有数据都可以通过通信电路与外围电子设备进行数据传输。
39.要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。