CN108063496A - 一种电场能收集装置及其无源无线传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电场能收集装置，包括套接于开关回路动触头和静触头外的导电器件，所述导电器件和动触电分别与整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与储能电路的输入端连接，所述储能电路的输出端与电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路的输出端与负载连接。另外，本发明还公开了一种无源无线传感器。采用本发明，避免了漏电流的流失，提高了电场能的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种能量收集装置，特别是一种电场能收集装置及其无源无线传感器。
背景技术
近年来，随着经济增长速度的不断加快，使电力***向大容量、高电压和智能化的方向发展，并且电力***的安全高效运营密切关系到社会经济的健康发展和人民生活的稳定。在电力***中，开关柜承担着输送配电的重要任务，器安全可靠性引起了人们的高度关注。
无论是高压开关柜还是低压开关柜，因电器线路或相应配套设备绝缘损伤，在一定条件下对靠近绝缘损伤的导体会发生漏电现象。开关柜一旦发生漏电，极可能导致人身触电，此外，如果大量漏电电流长期存在，还可能使电器设备的绝缘进一步恶化，甚至造成相间短路，引起火灾等严重事故。
目前，通常在开关柜的母排上设置一金属片，该金属片用于导出或采集开关柜的漏电流。但是，一般开关柜漏电是从动触头或静触头开始的，而动触头和静触头距离母排还有一段距离，这样动触头和静触头位置的漏电就不能被及时泄放掉。对于开关柜来说动触头、静触头的地方会由于电流的增大而发热，达到一定程度还会造成开关柜的***，危害设备和人身的安全。
发明内容
本发明的目的提供一种电场能收集装置及其无源无线传感器，及时收集开关柜动触头和静触头处的漏电流，提高了开关柜的安全性，节省了能源。
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种电场能收集装置，该装置包括：套接于开关回路动触头和静触头外的导电器件，所述导电器件和动触电分别与整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与储能电路的输入端连接，所述储能电路的输出端与电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路的输出端与负载连接；
所述导电器件用于将动触头和静触头处的漏电流输出至整流电路，所述整流电路用于将交流电转化为直流电输出至储能电路，所述储能电路用于存储电场能。
另外，所述导电器件为环形金属薄片。
另外，所述整流电路为桥式整流电路。
另外，所述电压转换电路为升压电路或降压电路。
另外，还包括保护电路，所述保护电路的输入端与整流电路的输出端连接，所述保护电路的输出端与储能电路的输入端连接；所述保护电路包括稳压二极管，该稳压二极管在输入电压超过击穿电压时断开与储能电路的连接。
另外，所述储能电路包括多个储能模块，所述储能模块包括储能电容，并联于所述储能电容两端的电压检测模块，以及与所述电压检测模块连接的电子开关。
另外，所述储能电路包括第一储能模块和第二储能模块，所述第一储能模块包括第一电容、并联于第一电容两端的第一电压检测模块、与所述第一电压检测电路连接的第一电子开关；所述第二储能模块包括第二电容、并联于第二电容两端的第二电压检测模块、与所述第二电压检测模块连接的第二电子开关；所述第二电容的容量大于第一电容的容量。
相应的，本发明还公开了一种无源无线传感器，包括供电模块，另外，所述供电模块与电场能收集装置的导电器件相连，收集开关电路的电场能，并以所述收集的电场能作为电源进行供电。
另外，所述供电模块包括整流电路、储能电路、电压转换电路，所述整流电路的输入端与所述导电器件和开关电路的动触头连接，所述整流电路的输出端与储能电路的输入端连接，所述储能电路的输出端与电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路的输出端与负载连接。
另外，所述供电模块还包括保护电路，所述保护电路的输入端与整流电路的输出端连接，所述保护电路的输出端与储能电路的输入端连接。
本发明的有益效果是：本技术方案在开关回路的动触头和静触头处设置导电器件，并且导电器件与动触头和静触头采用套接的方式进行接触型连接，这样增大了导电器件与动触头和静触头连接的可靠性；又由于动触头和静触头处是开关回路漏电的源头，因此在此处设置导电器件，可以从漏电源头将漏电流导出，一方面增强了开关回路的安全性，避免了漏电流对开关回路电子器件的损伤，另一方面避免了漏电流的流失，提高了电场能的利用率。
附图说明
图1是本发明一种电场能收集装置的第一种实施例的电路原理示意图；
图2是本发明一种电场能收集装置中导电器件与动触头和静触头连接位置关系示意图；
图3是本发明一种电场能收集装置的第二种实施例的电路原理示意图；
图4是本发明一种无线传感器的第一种实施例的示意图；
图5是本发明一种无线传感器的第二种实施例的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参考图1-2，该图是本发明一种电场能收集装置的一种电路原理示意图，其包括：导电器件11、整流电路12、储能电路13以及电压转换电路14；其中，导电器件套接与开关回路动触头01和静触头02进行套接，参见图2所示。导电器件11和动触电分别与整流电路12的输入端连接，整流电路12的输出端与储能电路13的输入端连接，储能电路13的输出端与电压转换模块14的输入端连接，电压转换模块14的输出端与负载连接。
导电器件11，可以为具有功能的材料制成的器件，例如金属片等。为了使导电器件与动触头和静触头可以进行良好的接触，该导电器件可以选择环状的金属薄片。具体的环状的金属薄片，从形状上看可以非常方便的将动触头和静触头包裹在金属片内，另外金属薄片具有很好的柔韧性，因此更加服帖一些，从而能够提高了导电器件与动触头和静触头的接触面积以及接触的可靠性，不会轻易的脱落，提高了导电的可靠性。
整流电路12，整流电路可以采用半波整流电路也可以采用桥式整流电路。本技术方案中采用桥式整流电路，因此无论输入的交流电是正弦波的正半部分还是正弦波的负半部分，都能够输出正弦波的正半部分，因此对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。
储能电路13，可以包括多个储能模块。每个储能模块包括储能电容，电压检测电路和电子开关三个部分，本技术方案中采用多个储能模块收集电场能，储能电容的作用为***工作供电，电压检测电路检测电容的储能信息，电子开关起到断开或者关闭负载的作用，三者联动配合使用，以做到节能控制的功效。从而在开关电路比较小的情况下也能有效的收集电场能，避免了漏电流因收集不充分二流失的可能性。具体设置的储能模块的数量可以根据负载功率以及取电环境进行调整和设定。
电压转换模块14，可以为升压电路或降压电路，以便于将存储电路13中存储的电压在输出时，调整为与负载需要的电压相匹配，因此或者需要升高电压，或者需要降低电压；具体实现时，可以是一个芯片。
下面以储能电路13包括两个储能单元，分别为第一储能单元和第二储能单元为例，对本发明进行进一步的说明。
参加图3，该图是本发明一种电场能收集装置的第二种实施例示意图，与第一实施例不同的是，本申请还包括保护电路31，以及储能电路13进一步包括第一储能模块131和第二储能模块132。保护电路31的输出端与整流电路12的输出端连接，保护电路31的输出端与储能电路13的输入端连接。
保护电路31，用于对储能电路进行保护。其可以包括一稳压二极管，当从整流电路输出的电压超过稳压二极管的击穿电压的时，该稳压二极管的作用是防止过电压损坏电子设备。
第一储能模块131，包括第一电容1311、第一电压检测模块1312以及第一电子开关1313；第一电容1311的两端与第一电压检测模块1312连接，第一检测模块1312的输出端与电子开关1313连接；具体实现时，当时，第一电压检测模块检测第一电容存储的能量，并将检测信息发送至第一电子开关，第一电子开关根据接收到的信息开启或者关闭负载，以达到节能的效果。
第二储能模块132，同样的包括第二电容1321、第二电压检测模块1322以及第二电子开关1321，具体的工作过程与第一储能模块相同，在此不再赘述。
需要说明的，第一电容1311与第二电容1321相比，由于第一电容作为被压电容，为***供电，能耗需求大；而第二电容为检测电容，不需要很大的电容，因此第一电容的容量大于第二电容的容量；另外，本实施例中所说的负载可以是传感器或者是其他的低压电子元件的微处理。
下面说明本发明的另一个方面。
参见图4所示，该图是本发明无线传感器的一种实施例的示意图，该无线传感器包括供电模块41、微处理器42、采集模块43以及通讯模块44；其中，供电模块41的输入端分别与本文所说的电场能收集装置的导电器件和动触头连接，由于上文已进行了详细的说明，在此不再对导电器件进行赘述。另外，供电模块41的输出端与微处理器42的输入端连接；采集模块43与微处理器42连接，具体实现时，采集模块43将采集的信息传送给微处理器42；通讯模块44与微处理器42进行连接，微处理器42通过通讯模块44与外界进行通讯，从而不需要线缆的连接。
本技术方案的供电模块的电能来源于电场能的收集装置的导电器件，导电器件将开关电路的漏电流传输给供电模块，并由供电模块收集后为无线传感器供电，从而充分利用了漏电流这一电场能，提高了能源的利用率，避免了电场能的浪费。
参见图5，该图是本发明无线传感器的供电模块的一种实施例的示意图，包括保护电路51，整流电路52、储能电路53、电压转换电路54，该保护电路51的输入端与整流电,52的输出端连接，该保护电路51的输出端与储能电路53的输入端连接，储能电路53的输出端与电压转换电路54的输入端连接，电压转换电路54的输出端与负载连接。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电场能收集装置，其特征在于，包括套接于开关回路动触头和静触头外的导电器件，所述导电器件和动触电分别与整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与储能电路的输入端连接，所述储能电路的输出端与电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路的输出端与负载连接；
所述导电器件用于将动触头和静触头处的漏电流输出至整流电路，所述整流电路用于将交流电转化为直流电输出至储能电路，所述储能电路用于存储电场能。
2.根据权利要求1所述的电场能收集装置，其特征在于，所述导电器件为环形金属薄片。
3.根据权利要求1所述的电场能收集装置，其特征在于，所述整流电路为桥式整流电路。
4.根据权利要求1所述的电场能收集装置，其特征在于，所述电压转换电路为升压电路或降压电路。
5.根据权利要求1所述的电场能收集装置，其特征在于，还包括保护电路，所述保护电路的输入端与整流电路的输出端连接，所述保护电路的输出端与储能电路的输入端连接；所述保护电路包括稳压二极管，该稳压二极管在输入电压超过击穿电压时断开与储能电路的连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的电场能收集装置，其特征在于，所述储能电路包括多个储能模块，所述储能模块包括储能电容，并联于所述储能电容两端的电压检测模块，以及与所述电压检测模块连接的电子开关。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的电场能收集装置，其特征在于，所述储能电路包括第一储能模块和第二储能模块，所述第一储能模块包括第一电容、并联于第一电容两端的第一电压检测模块、与所述第一电压检测电路连接的第一电子开关；所述第二储能模块包括第二电容、并联于第二电容两端的第二电压检测模块、与所述第二电压检测模块连接的第二电子开关；所述第二电容的容量大于第一电容的容量。
8.一种无源无线传感器，包括供电模块，其特征在于，所述供电模块与权利要求1所述的导电器件相连，收集开关电路的电场能，并以所述收集的电场能作为电源进行供电。
9.根据权利要求8所述的无源无线传感器，其特征在于，所述供电模块包括整流电路、储能电路、电压转换电路，所述整流电路的输入端与所述导电器件和开关电路的动触头连接，所述整流电路的输出端与储能电路的输入端连接，所述储能电路的输出端与电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路的输出端与负载连接。
10.根据权利要求8或9所述的无源无线传感器，其特征在于，所述供电模块还包括保护电路，所述保护电路的输入端与整流电路的输出端连接，所述保护电路的输出端与储能电路的输入端连接。
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