專利名稱：工頻中頻通用型交流發(fā)電機組智能測控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是涉及一種可用于工頻和工頻的交流發(fā)電機組的便攜式控制裝置，特別是指工頻中頻通用型交流發(fā)電機組智能測控器。
背景技術(shù)：
市場上，工頻交流發(fā)電機組在測量和控制裝置上存在有模擬信號頻率范圍小、開關(guān)量信號針對性強、不適于中頻交流發(fā)電機組的測量和控制要求等缺陷。而中頻交流發(fā)電機組的測量控制裝置又都是采用傳統(tǒng)的指針儀表與開關(guān)，或者觸摸屏與可編程邏輯控制器PLC的結(jié)構(gòu)形式，其體積稍大、結(jié)構(gòu)龐雜凌亂、智能一體化程度欠佳、需要外置輔助電源。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是要提供一種工頻中頻通用型交流發(fā)電機組智能測控器，它能夠有效地提高測控參數(shù)種類和智能化測控水平，較好地適應(yīng)工頻和中頻交流發(fā)電機組測控要求。本實用新型解決問題的技術(shù)方案是設(shè)計一種由信號系統(tǒng)、測控系統(tǒng)和連接電纜組成的工頻中頻通用型交流發(fā)電機組智能測控器。信號系統(tǒng)連接測控系統(tǒng)；信號系統(tǒng)中設(shè)置有電源模塊、電量變換模塊、信號調(diào)理模塊、功率放大模塊，信號調(diào)理模塊的輸入端連接有電壓傳感器、電流傳感器和電量變換模塊；測控系統(tǒng)中設(shè)置有光電隔離模塊和單片機，單片機的輸入輸出接口連接光電隔離模塊，以增強抗干擾能力、提高可靠性和智能化控制水平。信號系統(tǒng)通過功率放大模塊連接測控系統(tǒng)，以執(zhí)行機組的啟動和停車。信號系統(tǒng)的電源模塊中設(shè)置有儲能穩(wěn)壓電路，它能夠提供和保障交流發(fā)電機組正常啟動所需要的電能，電源模塊的輸入端通過電氣接口連接發(fā)動機啟動蓄電池，電源模塊的輸出端連接信號系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、人機界面的各部件的工作電源接口，并提供工作電源。信號系統(tǒng)中，與電壓傳感器和電流傳感器相連接的信號調(diào)理模塊，能將傳感器信號調(diào)理成單片機內(nèi)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以接受的統(tǒng)一規(guī)格信號；與電量變換模塊相連接的信號調(diào)理模塊，能將機組狀態(tài)信號變換成電信號，并調(diào)理為方波信號，以觸發(fā)單片機。本實用新型的有益效果是由于信號系統(tǒng)中設(shè)置有電源模塊和功率放大模塊，因而能夠?qū)Πl(fā)動機啟動蓄電池進(jìn)行儲能穩(wěn)壓，對單片機的控制輸出信號進(jìn)行功率放大，以確保執(zhí)行發(fā)動機的啟動和停止過程。同時由于測控系統(tǒng)中設(shè)置有光電隔離模塊和單片機，因而有利于增加測控參數(shù)的種類、提高智能化測控水平。另外由于電源模塊中設(shè)置有儲能穩(wěn)壓電路，并為發(fā)動機啟動蓄電池提供儲能穩(wěn)壓電源，因而保障了機組啟動時不會產(chǎn)生電壓急劇下降現(xiàn)象。本實用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小巧、測控可靠和使用安全的優(yōu)點。以下結(jié)合附圖
提供的實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。[0011]圖I是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖中，I、信號系統(tǒng)，2、測控系統(tǒng)，3、連接電纜，4、電氣接口，5、電源模塊，6、電壓傳感器，7、電流傳感器，8、電量變換模塊，9、信號調(diào)理模塊，10、功率放大模塊，11、信號端接口，12、測控端接口，13、光電隔離模塊，14、單片機，15、液晶顯示屏，16、操作按鈕。
具體實施方式
以下通過以下五個部分描述本實用新型實施例。第一，本實用新型與部件組成。本實用新型的組成信號系統(tǒng)(I)，測控系統(tǒng)(2)，連接電纜(3)。信號系統(tǒng)⑴包括電氣接口(4),電源模塊(5),電壓傳感器(6),電流傳感器
(7)，電量變換模塊(8)，信號調(diào)理模塊(9)，功率放大模塊(10)，信號端接口(11)。測控系統(tǒng)⑵包括測控端接口(12)，光電隔離模塊(13)，單片機(14)，液晶顯示屏(15)，操作按鈕(16)。第二，交流發(fā)電機組的單相工頻供電測控過程。本實用新型采用發(fā)動機啟動蓄電池供電，在接通電源后，單片機(14)屏蔽所有輸入信號和控制輸出信號并保持3秒鐘，3秒鐘的保持延遲時間能使電源模塊(5)達(dá)到儲能，即使在發(fā)動機啟動時的蓄電池降壓虧電狀態(tài)下，也能正常保持控制機組的啟動狀態(tài)，無需另外配備輔助電源，而其他形式的測控裝置則需要另外配備輔助電源，才能夠使發(fā)電機組正常啟動。單相工頻220V，50Hz的供電只須使用電壓傳感器(6)、電流傳感器(7)各一路，在電氣接口(4)的接線上需要對應(yīng)接在同相的電壓電流輸入端。發(fā)電機組啟動后，交流發(fā)電機組的單相工頻供電電壓經(jīng)信號系統(tǒng)(I)的電壓傳感器(6)進(jìn)行一路電壓-電壓變換，電流經(jīng)信號系統(tǒng)(I)的電流傳感器(7)進(jìn)行一路電流-電壓變換。電壓傳感器(6)與電流傳感器(7)均采用寬頻板載臥焊式微型傳感器，電氣的電壓、頻率范圍完全覆蓋了工頻和中頻交流發(fā)電機組的電氣范圍，且線性度優(yōu)于0. 2%，其電氣測量精度遠(yuǎn)優(yōu)于目前市場上電氣參數(shù)單一的交流發(fā)電機組智能控制器。機組的各種工作狀態(tài)經(jīng)信號系統(tǒng)(I)的電量變換模塊(8)進(jìn)行非電量-方波變換，完善了目前市場上發(fā)電機組智能控制器對發(fā)動機類別的針對性強的不足。電壓傳感器(6)、電流傳感器(7)和電量變換模塊⑶的輸出在信號系統(tǒng)⑴的信號調(diào)理模塊(9)中進(jìn)行信號調(diào)理；將一路電壓傳感器￠)、一路電流傳感器(7)的輸出信號調(diào)理成單片機(14)內(nèi)部A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換可接受的、規(guī)格統(tǒng)一的直流模擬信號；同時將此路電壓傳感器￠)的輸出經(jīng)信號調(diào)理模塊(9)內(nèi)部的整形分頻電路整形為方波信號并2分頻，方波的上升沿作為單片機(14)內(nèi)部計數(shù)器的開門觸發(fā)信號，方波的下降沿作為關(guān)門信號，因此計數(shù)器的計數(shù)值就是被測電壓的頻率周期，完全降低了單片機(14)的邏輯判斷和程序計算量；將電量變換模塊(8)輸出的方波信號調(diào)理成單片機(14)可接受的脈沖觸發(fā)信號，經(jīng)過測控系統(tǒng)(2)的光電隔離模塊(13)后，送往單片機(14)進(jìn)行中斷觸發(fā)和掃描識別處理。測控系統(tǒng)(2)的單片機(14)采用內(nèi)置八路A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的新型高速12C5A型單片機(14)，接受信號調(diào)理模塊(9)送來的直流模擬信號，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；接受信號調(diào)理模塊(9)送來的2分頻方波信號，并進(jìn)行周期計數(shù)和頻率計算；接受光電隔離模塊(13)送來的中斷脈沖觸發(fā)信號，并進(jìn)行故障狀態(tài)的掃描識別和處理；接受操作按鈕(16)信號，并進(jìn)行按鈕掃描識別和功能處理。單片機(14)將處理結(jié)果和邏輯判斷結(jié)果送往液晶顯示屏(15)進(jìn)行顯示；根據(jù)關(guān)機操作功能或?qū)收蠣顟B(tài)的判斷，將控制信號通過光電隔離模塊(13)、測控端接口(12)、連接電纜(3)、信號端接口(11)進(jìn)入信號系統(tǒng)(I)，由功率放大模塊(10)執(zhí)行關(guān)機控制。第三，交流發(fā)電機組的三相工頻供電測控過程。本實用新型采用發(fā)動機啟動蓄電池供電，在接通電源后，單片機(14)屏蔽所有輸入信號和控制輸出信號并保持3秒鐘，3秒鐘的保持延遲時間能使電源模塊(5)達(dá)到儲能，即使在發(fā)動機啟動時的蓄電池降壓虧電狀態(tài)下，也能正常保持控制機組的啟動狀態(tài)，無需另外配備輔助電源，而其他形式的測控裝置則需要另外配備輔助電源，才能夠使發(fā)電機組 正常啟動。三相工頻50Hz的供電電氣測量須使用電壓傳感器(6)、電流傳感器(7)各三路，在電氣接口⑷的接線上，三相電壓與電流的各相分別對應(yīng)接在同相的電壓電流輸入端。發(fā)電機組啟動后，交流發(fā)電機組的三相工頻供電電壓經(jīng)信號系統(tǒng)⑴的電壓傳感器(6)，分別進(jìn)行三路電壓-電壓變換；三相電流經(jīng)信號系統(tǒng)(I)的電流傳感器(7)分別進(jìn)行三路電流-電壓變換。電壓傳感器(6)的三路傳感器與電流傳感器(7)的三路傳感器均采用寬頻板載臥焊式微型傳感器，電氣的電壓、頻率范圍完全覆蓋了工頻和中頻交流發(fā)電機組的電氣范圍，且線性度優(yōu)于0. 2%，其電氣測量精度遠(yuǎn)優(yōu)于目前市場上電氣參數(shù)單一的交流發(fā)電機組智能控制器。機組的各種工作狀態(tài)經(jīng)信號系統(tǒng)⑴的電量變換模塊⑶進(jìn)行非電量-方波變換，完善了目前市場上發(fā)電機組智能控制器對發(fā)動機類別的針對性強的不足。電壓傳感器(6)、電流傳感器(7)和電量變換模塊⑶的輸出在信號系統(tǒng)⑴的信號調(diào)理模塊(9)中進(jìn)行信號調(diào)理，將電壓傳感器(7)的三路電壓輸出信號、電流傳感器(7)的三路電流輸出信號，調(diào)理成單片機(14)內(nèi)部A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換可接受的、規(guī)格統(tǒng)一的直流模擬信號；同時將電壓傳感器出)的電壓輸出經(jīng)信號調(diào)理模塊(9)內(nèi)部的整形分頻電路整形為方波信號，并且2分頻，方波的上升沿作為單片機(14)內(nèi)部計數(shù)器的開門觸發(fā)信號，方波的下降沿作為關(guān)門信號，因此計數(shù)器的計數(shù)值就是被測電壓的頻率周期，完全降低了單片機(14)的邏輯判斷和程序計算量；將電量變換(8)輸出的方波信號調(diào)理成單片機(14)可接受的脈沖觸發(fā)信號，經(jīng)過測控系統(tǒng)(2)的光電隔離模塊(13)后，送往單片機(14)進(jìn)行中斷觸發(fā)和掃描識別處理。測控系統(tǒng)⑵的單片機(14)可以采用內(nèi)置八路A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的新型高速12C5A型單片機(14)，接受信號調(diào)理模塊(9)送來的六路直流模擬信號，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；接受信號調(diào)理模塊(9)送來的2分頻方波信號，并進(jìn)行周期計數(shù)和頻率計算；接受光電隔離模塊
(13)送來的中斷脈沖觸發(fā)信號，并進(jìn)行故障狀態(tài)的掃描識別和處理；接受操作按鈕(16)信號，并進(jìn)行按鈕掃描識別和功能處理。單片機(14)將處理結(jié)果和邏輯判斷結(jié)果送往液晶顯示屏(15)進(jìn)行顯示；根據(jù)關(guān)機操作功能或?qū)收蠣顟B(tài)的判斷，將控制信號通過光電隔離模塊(13)、測控端接口(12)、連接電纜(3)、信號端接口(11)進(jìn)入信號系統(tǒng)(I)，由功率放大模塊(10)執(zhí)行關(guān)機控制。第四，交流發(fā)電機組的單相中頻供電測控過程。本實用新型采用發(fā)動機啟動蓄電池供電，在接通電源后，單片機(16)屏蔽所有輸入信號和控制輸出信號并保持3秒鐘，3秒鐘的保持延遲時間能使電源模塊(5)達(dá)到儲能，即使在發(fā)動機啟動時的蓄電池降壓虧電狀態(tài)下，也能正常保持控制機組的啟動狀態(tài)，無需另外配備輔助電源，而其他形式的測控裝置則需要另外配備輔助電源，才能夠使發(fā)電機組正常啟動。單相中頻115V，400Hz的供電只須使用電壓傳感器(6)、電流傳感器(7)各一路，在電氣接口(4)的接線上需要對應(yīng)接在同相的電壓電流輸入端。發(fā)電機組啟動后，交流發(fā)電機組的單相中頻供電電壓經(jīng)信號系統(tǒng)⑴的電壓傳感 器(6)進(jìn)行一路電壓-電壓變換，電流經(jīng)信號系統(tǒng)(I)的電流傳感器(7)進(jìn)行一路電流-電壓變換。電壓傳感器(6)與電流傳感器(7)均采用寬頻板載臥焊式微型傳感器，電氣的電壓、頻率范圍完全覆蓋了工頻和中頻交流發(fā)電機組的電氣范圍，且線性度優(yōu)于0. 2%，其電氣測量精度遠(yuǎn)優(yōu)于目前市場上電氣參數(shù)單一的交流發(fā)電機組智能控制器。機組的各種工作狀態(tài)經(jīng)信號系統(tǒng)(I)的電量變換模塊(8)進(jìn)行非電量-方波變換，完善了目前市場上發(fā)電機組智能控制器對發(fā)動機類別的針對性強的不足。電壓傳感器(6)、電流傳感器(7)和電量變換模塊⑶的輸出在信號系統(tǒng)(I)的信號調(diào)理模塊(9)中進(jìn)行信號調(diào)理；將一路電壓傳感器￠)、一路電流傳感器(7)的輸出信號調(diào)理成單片機(14)內(nèi)部A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換可接受的、規(guī)格統(tǒng)一的直流模擬信號；同時將一路電壓傳感器￠)的輸出經(jīng)信號調(diào)理模塊(9)內(nèi)部的整形分頻電路整形為方波信號并2分頻，方波的上升沿作為單片機(14)內(nèi)部計數(shù)器的開門觸發(fā)信號，方波的下降沿作為關(guān)門信號，因此計數(shù)器的計數(shù)值就是被測電壓的頻率周期，完全降低了單片機(14)的邏輯判斷和程序計算量；將電量變換模塊(8)輸出的方波信號調(diào)理成單片機(14)可接受的脈沖觸發(fā)信號，經(jīng)過測控系統(tǒng)(2)的光電隔離模塊(13)后，送往單片機(14)進(jìn)行中斷觸發(fā)和掃描識別處理。測控系統(tǒng)(2)的單片機(14)采用內(nèi)置八路A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的新型高速12C5A型單片機(14)，接受信號調(diào)理模塊(9)送來的直流模擬信號，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；接受信號調(diào)理模塊(9)送來的2分頻方波信號，并進(jìn)行周期計數(shù)和頻率計算；接受光電隔離模塊(13)送來的中斷脈沖觸發(fā)信號，并進(jìn)行故障狀態(tài)的掃描識別和處理；接受操作按鈕(16)信號，并進(jìn)行按鈕掃描識別和功能處理。單片機(14)將處理結(jié)果和邏輯判斷結(jié)果送往液晶顯示屏(15)進(jìn)行顯示；根據(jù)關(guān)機操作功能或?qū)收蠣顟B(tài)的判斷，將控制信號通過光電隔離模塊(13)、測控端接口(12)、連接電纜(3)、信號端接口(11)進(jìn)入信號系統(tǒng)(I)，由功率放大模塊(10)執(zhí)行關(guān)機控制。第五，交流發(fā)電機組的三相中頻供電測控過程。本實用新型采用發(fā)動機啟動蓄電池供電，在接通電源后，單片機(14)屏蔽所有輸入信號和控制輸出信號并保持3秒鐘，3秒鐘的保持延遲時間能使電源模塊(5)達(dá)到儲能，即使在發(fā)動機啟動時的蓄電池降壓虧電狀態(tài)下，也能正常保持控制機組的啟動狀態(tài)，無需另外配備輔助電源，而其他形式的測控裝置則需要另外配備輔助電源，才能夠使發(fā)電機組正常啟動。三相中頻115V，400Hz的供電電氣測量須使用電壓傳感器(6)、電流傳感器(7)各三路，在電氣接口(4)的接線上，三相電壓與電流的各相分別對應(yīng)接在同相的電壓電流輸入端。發(fā)電機組啟動后，交流發(fā)電機組的三相中頻供電電壓經(jīng)信號系統(tǒng)⑴的電壓傳感器(6)，分別進(jìn)行三路電壓-電壓變換；三相電流經(jīng)信號系統(tǒng)(I)的電流傳感器(7)分別進(jìn)行三路電流-電壓變換。電壓傳感器(6)的三路傳感器與電流傳感器(7)的三路傳感器均采用寬頻板載臥焊式微型傳感器，電氣的電壓、頻率范圍完全覆蓋了工頻和中頻交流發(fā)電機組的電氣范圍，且線性度優(yōu)于0. 2%，其電氣測量精度遠(yuǎn)優(yōu)于目前市場上電氣參數(shù)單一的交流發(fā)電機組智能控制器。機組的各種工作狀態(tài)經(jīng)信號系統(tǒng)⑴的電量變換模塊⑶進(jìn)行非電量-方波變換， 完善了目前市場上發(fā)電機組智能控制器對發(fā)動機類別的針對性強的不足。電壓傳感器(6)、電流傳感器(7)和電量變換模塊(9)的輸出在信號系統(tǒng)⑴的信號調(diào)理模塊(9)中進(jìn)行信號調(diào)理，將電壓傳感器￠)的三路電壓輸出信號、電流傳感器(7)的三路電流輸出信號，調(diào)理成單片機(14)內(nèi)部A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換可接受的、規(guī)格統(tǒng)一的直流模擬信號；同時將電壓傳感器出)的電壓輸出經(jīng)信號調(diào)理模塊(9)內(nèi)部的整形分頻電路整形為方波信號，并且2分頻，方波的上升沿作為單片機(14)內(nèi)部計數(shù)器的開門觸發(fā)信號，方波的下降沿作為關(guān)門信號，因此計數(shù)器的計數(shù)值就是被測電壓的頻率周期，完全降低了單片機(14)的邏輯判斷和程序計算量；將電量變換模塊(8)輸出的方波信號調(diào)理成單片機
(14)可接受的脈沖觸發(fā)信號，經(jīng)過測控系統(tǒng)(2)的光電隔離模塊(13)后，送往單片機(14)進(jìn)行中斷觸發(fā)和掃描識別處理。測控系統(tǒng)(2)的單片機(14)采用內(nèi)置八路A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的新型高速12C5A型單片機(14)，接受信號調(diào)理模塊(9)送來的六路直流模擬信號，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；接受信號調(diào)理模塊(9)送來的2分頻方波信號，并進(jìn)行周期計數(shù)和頻率計算；接受光電隔離模塊(13)送來的中斷脈沖觸發(fā)信號，并進(jìn)行故障狀態(tài)的掃描識別和處理；接受操作按鈕(16)信號，并進(jìn)行按鈕掃描識別和功能處理。單片機(14)將處理結(jié)果和邏輯判斷結(jié)果送往液晶顯示屏(15)進(jìn)行顯示；根據(jù)關(guān)機操作功能或?qū)收蠣顟B(tài)的判斷，將控制信號通過光電隔離模塊(13)送往信號系統(tǒng)(I)的功率放大模塊(10)進(jìn)行關(guān)機控制。將控制信號通過光電隔離模塊(13)、測控端接口(12)、連接電纜(3)、信號端接口
(11)進(jìn)入信號系統(tǒng)(I)，由功率放大模塊(10)執(zhí)行關(guān)機控制。
權(quán)利要求1.一種工頻中頻通用型交流發(fā)電機組智能測控器，由信號系統(tǒng)(I)、測控系統(tǒng)(2)和連接電纜⑶組成，其特征在于信號系統(tǒng)⑴連接測控系統(tǒng)⑵；信號系統(tǒng)⑴中設(shè)置有電源模塊(5)、電量變換模塊(8)、信號調(diào)理模塊(9)、功率放大模塊(10)，信號調(diào)理模塊(9)的輸入端連接有電壓傳感器出)、電流傳感器(7)和電量變換模塊(8);測控系統(tǒng)(2)中設(shè)置有光電隔離模塊(13)和單片機(14)，單片機(14)的輸入輸出接口連接光電隔離模塊(13)，以增強抗干擾能力、提高可靠性和智能化控制水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工頻中頻通用型交流發(fā)電機組智能測控器，其特征是信號系統(tǒng)(I)通過功率放大模塊(10)連接測控系統(tǒng)(2)，以執(zhí)行機組的啟動和停車。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工頻中頻通用型交流發(fā)電機組智能測控器，其特征是信號系統(tǒng)(I)的電源模塊(5)中設(shè)置有儲能穩(wěn)壓電路，它能夠提供和保障交流發(fā)電機組正常啟動所需要的電能，電源模塊(5)的輸入端通過電氣接口(4)連接發(fā)動機啟動蓄電池，電源模塊(5)的輸出端連接信號系統(tǒng)(I)和測控系統(tǒng)(2)的各部件的工作電源接口，并提供工作 電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工頻中頻通用型交流發(fā)電機組智能測控器，其特征是信號系統(tǒng)(I)中，與電壓傳感器(6)和電流傳感器(7)相連接的信號調(diào)理模塊(9)，能將傳感器信號調(diào)理成單片機(14)內(nèi)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以接受的統(tǒng)一規(guī)格信號；與電量變換模塊(8)相連接的信號調(diào)理模塊(9)，能將機組狀態(tài)信號變換成電信號，并調(diào)理為方波信號，以觸發(fā)單片機(14)。
專利摘要一種由信號系統(tǒng)、測控系統(tǒng)和連接電纜組成的工頻中頻通用型交流發(fā)電機組智能測控器，信號系統(tǒng)中設(shè)置有電源模塊、電量變換模塊、信號調(diào)理模塊、功率放大模塊，信號調(diào)理模塊連接電壓傳感器、電流傳感器和電量變換模塊，分別將傳感器信號調(diào)理成統(tǒng)一規(guī)格信號，將機組狀態(tài)信號調(diào)理成方波觸發(fā)信號。電源模塊連接發(fā)動機啟動蓄電池，省去了外置輔助電源，并用儲能穩(wěn)壓電源保障機組啟動；功率放大模塊執(zhí)行機組啟動與停車。測控系統(tǒng)的單片機連接光電隔離模塊，以增強抗干擾能力、提高可靠性和智能化控制水平。它廣泛適用于單相、三相交流發(fā)電機組的工頻、中頻智能測控，并且具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、體積小巧、控制可靠和使用安全的優(yōu)點。
文檔編號G05B19/042GK202421811SQ20122003387
公開日2012年9月5日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者周建軍, 夏娟, 申光銳 申請人:襄陽航力機電技術(shù)發(fā)展有限公司