[发明专利]一种测量变压器振动信号的无线传感器及低功耗工作方法

权利要求书

1.一种测量变压器振动信号的无线传感器，其特征在于，所述无线传感器包括传感器接口模块、信号调理模块、数据处理模块、电源模块、存储模块和无线通信模块；

其中，传感器接口模块对应的传感器包括IEPE加速度传感器、电流电压互感器和温度传感器；信号调理模块包括模拟信号滤波电路、差分放大电路和模数转换电路；电源模块包括数字部分电源和模拟部分电源；存储模块包括处理器芯片内部闪存和外部存储器SD卡；

所述无线传感器采用主处理器STM32F407和从处理器CC2530的双处理器模块化设计。

2.根据权利要求1所述测量变压器振动信号的无线传感器，其特征在于，所述无线传感器的工作模式分为正常工作模式、保持工作模式和低电压工作模式，且每种工作模式均分为正常工作状态和休眠状态。

3.根据权利要求1所述测量变压器振动信号的无线传感器，其特征在于，所述无线传感器采用锂电池供电，并利用太阳能电池板和变压器中性线无源取能线圈对锂电池充电。

4.根据权利要求2所述测量变压器振动信号的无线传感器，其特征在于，所述工作模式的划分方法如下：若锂电池的电压不低于3.7V，则为正常工作模式；若锂电池的电压低于3.7V且不低于3.5V，则为保持工作模式；若锂电池的电压低于3.5V，则为低电压工作模式。

5.根据权利要求1所述测量变压器振动信号的无线传感器，其特征在于，所述信号调理模块的工作方法如下：首先利用模拟信号滤波电路对IEPE加速度传感器采集的模拟信号进行抗混叠滤波；然后利用差分放大电路减少噪声干扰；最后利用模数转换电路将模拟信号完转换为数字信号传输到主处理器STM32F407进行处理分析。

6.根据权利要求1所述测量变压器振动信号的无线传感器，其特征在于，使用主处理器STM32F407输出PWM波形控制MOS管的通断；若输出PWM波形为高电平且栅极电位高于源极电位5V～10V，MOS管导通；若输出PWM波形为低电平，MOS管关断。

7.一种权利要求1所述测量变压器振动信号的无线传感器低功耗工作方法，其特征在于，采用事件驱动机制和异常唤醒机制相结合的低功耗无线通信模式；所述事件驱动机制包括以下步骤：

步骤A1：无线传感器初始化；

步骤A2：判断锂电池的电压是否低于3.7V，若是，转入中断处理；若否，无线传感器的工作模式为正常工作模式；再转到步骤A4；

步骤A3：判断锂电池的电压是否低于3.5V，若是，则发出锂电池低电压报警，无线传感器的工作模式为低电压工作模式；若否，无线传感器的工作模式为保持工作模式；再转到步骤A4；

步骤A4：判断当前无线传感器的工作模式，STM32配置采集参数，启动信号采集；再转到步骤A5；

步骤A5：判断是否停止信号采集，若是，MOS控制端口复位，无线传感器进入睡眠状态等待唤醒；若否，重复步骤A5。

8.根据权利要求7所述测量变压器振动信号的无线传感器低功耗工作方法，其特征在于，所述异常唤醒机制包括以下步骤：

步骤B1：无线传感器初始化；

步骤B2：判断采样周期是否到达，若是，CC2530唤醒并进行上电组网，打开IEPE加速度传感器并等待电源稳定，由CC2530打开STM32F4主控制器，STM32打开信号调理电路和SD卡，再转到步骤B4；若否，则转到步骤B3；

步骤B3：判断中性线电流是否超过阈值，若是，则转入中断处理，无线传感器处于紧急异常模式并发出报警信号，再转到步骤B4；若否，则重复步骤B3；

步骤B4：判断当前无线传感器的工作模式，STM32配置采集参数，启动信号采集；再转到步骤B5；

步骤B5：判断是否停止信号采集，若是，MOS控制端口复位，无线传感器进入休眠状态等待唤醒；若否，重复步骤B5。

9.根据权利要求7或8所述测量变压器振动信号的无线传感器低功耗工作方法，其特征在于，无线传感器中断处理过程包括以下步骤：

步骤1：中断响应，清除中断标志位，无线传感器复位；

步骤2：判断中性线电流是否超过阈值，若是，无线传感器处于紧急异常模式，立刻被唤醒并发出报警信息，启动信号采集，再转到步骤4；若否，则转到步骤3；

步骤3：判断锂电池的电压是否低于3.5V，若是，无线传感器处于保持工作模式，设置RTC闹钟唤醒时间和采样周期均为1分钟，再转到步骤4；若否，无线传感器处于低电压工作模式，设置RTC闹钟唤醒时间和采样周期均为30秒，再转到步骤4；

步骤4：转入主程序流程。