一种带智能感温芯的电缆及感温芯片

文档序号:1833324 发布日期:2021-11-12 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 一种带智能感温芯的电缆及感温芯片 (Cable with intelligent temperature sensing core and temperature sensing chip ) 是由 陈新祥 王伟峰 孙建宇 万洪刚 杨林涛 刘焱鑫 张跃宗 于 2021-07-28 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种带智能感温芯的电缆及感温芯片,该电缆包括:缆芯、智能芯片层和外护层,智能芯片层中设置中感温芯片,感温芯片包括:线圈,用于对在缆芯内电流通过时产生的电场和/或磁场发生感应,并在发生感应后为感温芯片进行供电:测温模块,用于测量缆芯的温度;无线通信模块,用于通过无线至少向电缆外发射温度;记忆合金开关,在接通状态下使线圈为测温模块和无线通信模块供电,在断开状态下停止为测温模块和无线通信模块供电,记忆合金开关使用记忆合金的伸长和缩短在接通状态和断开状态之间进行切换。通过本申请解决现有技术中无源测温芯片一直处于工作状态导致降低工作年限的问题,从而提高了无源测温芯片的工作年限。(The application discloses take cable and temperature sensing chip of intelligence temperature sensing core, this cable includes: cable core, intelligent chip layer and outer jacket set up the temperature sensing chip in the intelligent chip layer, and the temperature sensing chip includes: the coil is used for inducing an electric field and/or a magnetic field generated when current passes through the cable core and supplying power to the temperature sensing chip after induction: the temperature measuring module is used for measuring the temperature of the cable core; the wireless communication module is used for at least transmitting the temperature to the outside of the cable in a wireless way; and the memory alloy switch enables the coil to supply power to the temperature measuring module and the wireless communication module in the on state, stops supplying power to the temperature measuring module and the wireless communication module in the off state, and switches between the on state and the off state by using the extension and the shortening of the memory alloy. Through this application solve among the prior art passive temperature measurement chip be in operating condition always and lead to reducing the problem of operational life to passive temperature measurement chip&#39;s operational life has been improved.)

一种带智能感温芯的电缆及感温芯片

技术领域

本申请涉及到电缆领域,具体而言,涉及一种带智能感温芯的电缆及感温芯片。

背景技术

目前,国家电网公司提出了建设能源互联网的需求,需要对电缆进行测温,电缆测温一般是在电缆内部植入测温装置,例如,可以植入光纤测温但光纤测温信号是有线传输且光纤在敷设过程中受理易发生断裂,影响测温效果。另外,电缆加入光纤并不能够对电缆进行定位,尤其是在敷设设施里具有较多根电缆,在发生电缆运行故障时很难快速确定故障电缆的位置,给抢修维护带来不便。

在另外一种方式,可以在电缆中植入无源无线测温芯片,该芯片可以用在电缆通过的电流超过阈值的情况,一般情况下电缆中通过的电流超过阈值就会产生电场和/或磁场,在无源无线测温芯片中配置的线圈用于感应到这些磁场和/或电场,就可以产生电能,利用这些电能来驱动无线通讯模块和测温模块来进行工作。

对于植入电缆中的无源无线测温芯片有其自身的技术要求,其中,工作年限就是比较重要的一个要求。目前对植入电缆中的无源无线测温芯片的工作年限要求为30年。

无源无线测温芯片(或称为感温芯片、智能芯片、智慧芯片等)被植入到电缆内部,而电缆内部的电流一般是持续传输的,因此,无源无线测温芯片会一直处于工作状态,这大大降低了无源无线测温芯片的工作年限,针对该问题,在现有技术中没有提出相关的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种带智能感温芯的电缆及感温芯片,以至少解决现有技术中无源测温芯片一直处于工作状态导致降低工作年限的问题。

根据本申请的一个方面,提供了一种带智能感温芯的电缆,包括:缆芯、智能芯片层和外护层,所述智能芯片层中设置中感温芯片,其中,所述感温芯片包括:线圈,用于对在所述缆芯内电流通过时产生的电场和/或磁场发生感应,并在发生感应后为所述感温芯片进行供电:测温模块,用于测量所述缆芯的温度;无线通信模块,用于通过无线至少向所述电缆外发射所述温度;记忆合金开关,在接通状态下使所述线圈为所述测温模块和所述无线通信模块供电,在断开状态下停止为所述测温模块和所述无线通信模块供电,其中,所述记忆合金开关使用记忆合金的伸长和缩短在所述接通状态和所述断开状态之间进行切换。

进一步地,还包括:所述隔离层,设置在在所述缆芯和所述智能芯片层之间,用于间隔所述缆芯和所述智能芯片层。

进一步地,所述智能芯片层在所述缆芯同一位置的圆周平面采用相同角度间隔配置多个感温芯片。

进一步地,所述多个感温芯片的数量为三个。

进一步地,所述智能芯片层在所述电缆长度的方向,每间隔预定距离的位置就配置有所述感温芯片。

进一步地,所述记忆合金开关的一端与所述线圈串联,所述记忆合金开关的另一端与所述测温模块和所述无线通信模块串联,所述记忆合金开关在导通状态下连通所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块,所述记忆合金开关在断开状态下断开所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块之间的连接。

进一步地,所述记忆合金开关中的记忆合金丝被封装在具有一定的空间和盒体中,所述盒体的为长方体,所述长方体与长度方向垂直的两侧侧面设置有导电片,所述两侧侧面中的一个侧面中的导电片与所述线圈连接,所述两侧侧面中的另一个侧面中的导电片与所述测温模块和所述无线通信模块连接,所述记忆合金丝在所述长度方向上收缩或延伸,在收缩状态下断开所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块之间的连接,在延伸状态下连通所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块。

根据本申请的另一个方面,还提供了一种用于电缆内部的感温芯片,包括:线圈,用于对在所述缆芯内电流通过时产生的电场和/或磁场发生感应,并在发生感应后为所述感温芯片进行供电:测温模块,用于测量所述缆芯的温度;无线通信模块,用于通过无线至少向所述电缆外发射所述温度;记忆合金开关,在接通状态下使所述线圈为所述测温模块和所述无线通信模块供电,在断开状态下停止为所述测温模块和所述无线通信模块供电,其中,所述记忆合金开关使用记忆合金的伸长和缩短在所述接通状态和所述断开状态之间进行切换。

进一步地,所述记忆合金开关的一端与所述线圈串联,所述记忆合金开关的另一端与所述测温模块和所述无线通信模块串联,所述记忆合金开关在导通状态下连通所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块,所述记忆合金开关在断开状态下断开所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块之间的连接。

进一步地,所述记忆合金开关中的记忆合金丝被封装在具有一定的空间和盒体中,所述盒体的为长方体,所述长方体与长度方向垂直的两侧侧面设置有导电片,所述两侧侧面中的一个侧面中的导电片与所述线圈连接,所述两侧侧面中的另一个侧面中的导电片与所述测温模块和所述无线通信模块连接,所述记忆合金丝在所述长度方向上收缩或延伸,在收缩状态下断开所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块之间的连接,在延伸状态下连通所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块。

在本申请实施例中,采用了缆芯、智能芯片层和外护层,所述智能芯片层中设置中感温芯片,其中,所述感温芯片包括:线圈,用于对在所述缆芯内电流通过时产生的电场和/或磁场发生感应,并在发生感应后为所述感温芯片进行供电:测温模块,用于测量所述缆芯的温度;无线通信模块,用于通过无线至少向所述电缆外发射所述温度;记忆合金开关,在接通状态下使所述线圈为所述测温模块和所述无线通信模块供电,在断开状态下停止为所述测温模块和所述无线通信模块供电,其中,所述记忆合金开关使用记忆合金的伸长和缩短在所述接通状态和所述断开状态之间进行切换。通过本申请解决了现有技术中无源测温芯片一直处于工作状态导致降低工作年限的问题,从而提高了无源测温芯片的工作年限。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:

图1是根据本申请实施例的电缆的示意图。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本实施例中是对智能感温芯片进行的改进。该智能感温芯片为无源无线感温芯片(或者成为智慧能源用芯片、智能芯片等),该芯片可以用粘贴的方式设置在电缆内部。例如,在一个可选的实施方式中给出了如何制造这种电缆的方法。

该智慧能源用芯片置入式塑铠装智能电力电缆的制造方法,包括以下步骤:

步骤一、确定电缆结构;

所述步骤一中,可以采用盘框绞机对金属单丝进行圆形紧压绞制制作导体;通过CCV悬链式生产线将半导电导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层三层共挤。

步骤二、制作绝缘线芯;制作完成的绝缘线芯进行烘房加热脱气后,绕包金属屏蔽层;若采用单根绝缘线芯结构,则绝缘线芯外包覆金属屏蔽层成为缆芯;若采用多根绝缘线芯的结构,则在每根绝缘线芯外包覆金属屏蔽层,然后采用盘绞机进行多根线芯绞合;

步骤三:制作缆芯、隔离层,并添加智能芯片层、紧固防护层;采用成缆机将包覆金属屏蔽层的绝缘线芯绞合成缆芯;采用多根绝缘线芯时,在绞合中间间隙添加填充层;缆芯外交叉重叠绕包两层超薄轻型平纹无纺布制作隔离层;在预先设计的监测位置手工贴附自粘型智能芯片制作智能芯片层,标记芯片位置并记录绝缘线芯米标;在自粘型智能芯片外绕包超薄轻型平纹无纺布,无纺布超出自粘型智能芯片2倍长度,两端用胶带扎紧制作成紧固防护层;若采用单根绝缘线芯,放置自粘型智能芯片个数为2~4个,芯片的长度方向与电缆轴向一致,并沿着缆芯圆周方向均匀分布;若采用多根绝缘线芯,则自粘型智能芯片在每根绝缘线芯的金属屏蔽外至少放置1个;自粘型智能芯片间留有间隙、不重叠;

步骤四:制作内衬层;挤包聚乙烯或聚氯乙烯护层作为内衬层;

步骤五:制作塑铠装层;采用钢带铠装机双层间隙绕包厚度为1mm的聚酯型塑料带,间隙率控制在带宽的30%~40%,在绕包头设置限位器;聚酯型塑料带的连接采用高压装置压接,采用热烘枪对压接处加热;

步骤六:制作外护层;在塑铠装层外挤包一层聚乙烯或聚氯乙烯作为外护层。

这种方式生产出的电缆结构如下:

该电缆由内至外依次为缆芯、隔离层、智能芯片层、紧固防护层、内衬层、塑铠装层和外护层;所述缆芯包括至少一根绝缘线芯;所述智能芯片层包括与绝缘线芯数量成自然数倍数的自粘型智能芯片;所述自粘型智能芯片包括测试芯片、天线和将二者封装在一起的封装材料,各自粘型智能芯片的芯片长度方向沿电缆轴向,并沿着缆芯圆周方向均匀分布;所述紧固防护层与智能芯片层的各自粘型智能芯片一一对应;所述塑铠装层为双层塑钢带间隙绕包,间隙率控制在塑钢带宽度的30%~40%。

当所述缆芯包括多根绝缘线芯时,在每根绝缘线芯处至少放置一个自粘型智能芯片。

所述紧固防护层包括超薄轻型平纹无纺布包带和与电缆材料相容性的胶带;所述超薄轻型平纹无纺布包带完全覆盖自粘型智能芯片并超出2倍芯片的长度,超出的两端用胶带封住;所述超薄轻型平纹无纺布的厚度为0.1mm,纵向撕裂强度大于50N/15mm。

所述塑铠装层的塑钢带为聚酯型塑料带,聚酯型塑料带厚度为1mm,抗张强度不小于300N/mm,聚酯型塑料带正反表面均匀压制交错型纹路;所述聚酯型塑料带连接处采用压接设备在高压作用下压制,并用热烘枪加热,压接处聚酯型塑料带内表面与内衬层相接触。

所述隔离层为两层超薄轻型平纹无纺布绕包,缆芯包括多芯绝缘线芯时采用双层内右外左交叉重叠绕包,缆芯为单根绝缘线芯时采用单层左向重叠绕包;所述超薄轻型平纹无纺布的厚度为0.1mm,纵向撕裂强度大于50N/15mm。

所述自粘型智能芯片的厚度为1.5mm,长度为40~50mm,宽度为10~20mm。

所述内衬层为中密度聚乙烯或90℃聚氯乙烯材料挤包而成;所述外护层聚乙烯或聚氯乙烯挤包而成。

所述每根绝缘线芯由内至外依次为导体、半导电导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层;所述绝缘线芯外设置金属屏蔽层;所述缆芯包括多根绝缘线芯时,在金属屏蔽层与隔离层之间设置填充层。上述实施例中提到的芯片,例如:自粘型智能芯片均为本实施例中所述的芯片。

上述电缆结构是一种比较优选的复杂结构,在本实施例中还可以提供一种相对结构简单的带智能感温芯的电缆,包括:缆芯1、智能芯片层2和外护层3,所述智能芯片层中设置中感温芯片4,其中,所述感温芯片4(感温芯片的结构图中未示出)包括:线圈,用于对在所述缆芯内电流通过时产生的电场和/或磁场发生感应,并在发生感应后为所述感温芯片进行供电:测温模块,用于测量所述缆芯的温度;无线通信模块,用于通过无线至少向所述电缆外发射所述温度;记忆合金开关,在接通状态下使所述线圈为所述测温模块和所述无线通信模块供电,在断开状态下停止为所述测温模块和所述无线通信模块供电,其中,所述记忆合金开关使用记忆合金的伸长和缩短在所述接通状态和所述断开状态之间进行切换。记忆合金开关中的记忆合金丝在大于预定温度的时候伸长,伸长后导通该记忆合金开关,在小于所述预定温度时缩短,缩短后断开该记忆合金开关。例如,该预定温度为60度。因为如果电缆中的温度不高,则没必要对电缆进行监控,如果电缆温度超过预定温度继续上升,则需要进行温度监控。在本实施例中,即可以保证感温芯片不是一直处于工作状态,又可以保证可以在温度上升时进行温度汇报,延长了工作年限。

可选地,还包括:所述隔离层(图中未示出),设置在在所述缆芯和所述智能芯片层之间,用于间隔所述缆芯和所述智能芯片层。

在一个可选实施方式中,所述智能芯片层在所述缆芯同一位置的圆周平面采用相同角度间隔配置多个感温芯片。例如,所述多个感温芯片的数量为三个。其中,每个感温芯片中的记忆合金丝的感温是不同的,第一感温芯片中的的记忆合金丝在超过第一温度下伸长并导通记忆合金开关,第二感温芯片中的的记忆合金丝在超过第二温度下伸长并导通记忆合金开关,第三感温芯片中的的记忆合金丝在超过第三温度下伸长并导通记忆合金开关,所述第三温度大于所述第二温度,所述第二温度大于所述第一温度。

在一个优选实施方式中,所述智能芯片层在所述电缆长度的方向,每间隔预定距离的位置就配置有所述感温芯片。间隔距离可以根据无线通信模块的发射距离确定,间隔距离采用0.8乘以无线发射距离,例如,无线发射距离为200米,则间隔距离为160米。

无线通信模块每个均有自己的唯一编号,该标号是可编辑的,该标号用于在电缆中唯一标识该无线通信模块。在无线通信模块发射温度的时候也将自己的唯一编号发射出去,这样有利于进行定位。

可选地,所述记忆合金开关的一端与所述线圈串联,所述记忆合金开关的另一端与所述测温模块和所述无线通信模块串联,所述记忆合金开关在导通状态下连通所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块,所述记忆合金开关在断开状态下断开所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块之间的连接。

上述记忆合金开关的实现方式有很多种,例如,所述记忆合金开关中的记忆合金丝被封装在具有一定的空间和盒体中,所述盒体的为长方体,所述长方体与长度方向垂直的两侧侧面设置有导电片,所述两侧侧面中的一个侧面中的导电片与所述线圈连接,所述两侧侧面中的另一个侧面中的导电片与所述测温模块和所述无线通信模块连接,所述记忆合金丝在所述长度方向上收缩或延伸,在收缩状态下断开所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块之间的连接,在延伸状态下连通所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块。

上述感温芯片4可以单独出售、制造或者使用,即在本实施例中还提供了一种用于电缆内部的感温芯片4,包括:线圈,用于对在所述缆芯内电流通过时产生的电场和/或磁场发生感应,并在发生感应后为所述感温芯片进行供电:测温模块,用于测量所述缆芯的温度;无线通信模块,用于通过无线至少向所述电缆外发射所述温度;记忆合金开关,在接通状态下使所述线圈为所述测温模块和所述无线通信模块供电,在断开状态下停止为所述测温模块和所述无线通信模块供电,其中,所述记忆合金开关使用记忆合金的伸长和缩短在所述接通状态和所述断开状态之间进行切换。

可选地,所述记忆合金开关的一端与所述线圈串联,所述记忆合金开关的另一端与所述测温模块和所述无线通信模块串联,所述记忆合金开关在导通状态下连通所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块,所述记忆合金开关在断开状态下断开所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块之间的连接。

可选地,所述记忆合金开关中的记忆合金丝被封装在具有一定的空间和盒体中,所述盒体的为长方体,所述长方体与长度方向垂直的两侧侧面设置有导电片,所述两侧侧面中的一个侧面中的导电片与所述线圈连接,所述两侧侧面中的另一个侧面中的导电片与所述测温模块和所述无线通信模块连接,所述记忆合金丝在所述长度方向上收缩或延伸,在收缩状态下断开所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块之间的连接,在延伸状态下连通所述线圈与所述测温模块和所述无线通信模块。

在本申请实施例中,采用了缆芯、智能芯片层和外护层,所述智能芯片层中设置中感温芯片,其中,所述感温芯片包括:线圈,用于对在所述缆芯内电流通过时产生的电场和/或磁场发生感应,并在发生感应后为所述感温芯片进行供电:测温模块,用于测量所述缆芯的温度;无线通信模块,用于通过无线至少向所述电缆外发射所述温度;记忆合金开关,在接通状态下使所述线圈为所述测温模块和所述无线通信模块供电,在断开状态下停止为所述测温模块和所述无线通信模块供电,其中,所述记忆合金开关使用记忆合金的伸长和缩短在所述接通状态和所述断开状态之间进行切换。通过本申请解决了现有技术中无源测温芯片一直处于工作状态导致降低工作年限的问题,从而提高了无源测温芯片的工作年限。

以上仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。

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