測量發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率的傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種測量發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率的傳感器，包括供電電路、光耦隔離元件、單片機(jī)、PWM調(diào)制電路、電壓/電流變換電路，供電電路的輸入為外部電源，輸出連接至光耦隔離元件和單片機(jī)的正電源端，光耦隔離元件的輸入連接發(fā)電機(jī)的輸出電壓頻率，輸出連接至單片機(jī)，單片機(jī)的輸出連接PWM調(diào)制電路的輸入，PWM調(diào)制電路的輸出電壓/電流變換電路的輸入，電壓/電流變換電路的輸出連接至負(fù)載，且其中PWM調(diào)制電路和電壓/電流變換電路直接由外部電源供電。本發(fā)明具有很寬的工作溫度范圍，能達(dá)到-40℃～+85℃，精度高、全溫區(qū)精度可達(dá)到0.2%，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，抗干擾能力強(qiáng)。
【專利說明】測量發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率的傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，其特別是有關(guān)于一種測量發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率的傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多發(fā)電系統(tǒng)和交流電源中都須測量電壓的頻率，用來檢測電壓頻率的穩(wěn)定性和判斷發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是否正常，目前常見的頻率傳感器是輸出電壓信號且工作溫度范圍窄，為0°C?50°C，在很多工業(yè)領(lǐng)域使用受到限制，主要原因?yàn)?
[0003]1、傳統(tǒng)的頻率傳感器輸出電壓信號，長距離傳輸時容易受到干擾，測量精度差。
[0004]2、傳統(tǒng)的頻率傳感器工作溫度范圍窄，為0°C?50°C，不能滿足工作溫度范圍為-40 °C?+85 °C時能工作、且要求溫漂小的高精度使用要求，少數(shù)傳統(tǒng)的頻率傳感器在-40°C?+85°C時即使能工作但溫漂大，測量精度超過2%。
[0005]由于沒有工作溫度范圍寬、測量精度高、電隔離測量、能長距離傳輸信號的頻率傳感器，發(fā)電機(jī)無法判斷轉(zhuǎn)速是否穩(wěn)定，無法判斷交流供電的品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種長距離傳輸時高精度、寬工作溫度范圍頻率傳感器，解決對頻率電隔離條件下高精度的測量難題，特別是溫度變化惡劣環(huán)境下的頻率高精度的測量問題。
[0007]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提出一種測量發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率的傳感器及測量發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率的傳感器的方法，包括:供電電路、磁芯線圈、霍爾集成電路、單片機(jī)、PWM調(diào)制電路、電壓/電流變換電路，供電電路的輸入為外部電源，輸出連接至霍爾集成開關(guān)電路和單片機(jī)的正電源端，磁芯線圈的輸入連接發(fā)電機(jī)的輸出電壓頻率，磁芯線圈將電壓頻率信號轉(zhuǎn)換為同頻率的磁場，霍爾集成開關(guān)電路放置于磁芯線圈空隙內(nèi)，霍爾集成開關(guān)電路感應(yīng)磁場后輸出同頻率的脈沖電壓信號，霍爾集成開關(guān)電路輸出連接至單片機(jī)，單片機(jī)的輸出連接PWM調(diào)制電路的輸入，PWM調(diào)制電路的輸出連接電壓/電流變換電路的輸入，電壓/電流變換電路的輸出連接至負(fù)載，且其中PWM調(diào)制電路和電壓/電流變換電路直接由外部電源供電。
[0008]霍爾傳感器發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率的方法，單片機(jī)先系統(tǒng)初始化，外部中斷計算輸入頻率脈沖次數(shù)，經(jīng)延時(1- 2S)設(shè)置后計算輸入信號頻率，再計算PWM輸出電壓信號。
[0009]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0010]1、采用工作溫度范圍寬的元器件的頻率傳感器具有很寬的工作溫度范圍，能達(dá)到-40 °C~ +85 0C ο
[0011]2、采用了單片機(jī)定時計算輸入信號的脈沖數(shù)，從而計算輸入信號頻率設(shè)計方法的頻率傳感器具有精度高的特點(diǎn)，全溫區(qū)精度可達(dá)到0.2%。
[0012]3、電流信號輸出的頻率傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，且抗干擾能力強(qiáng)。[0013]4、采用這種設(shè)計方法的頻率傳感器經(jīng)過高溫測試、低溫測試、高溫貯存、溫度循環(huán)、高溫壽命、隨機(jī)振動、沖擊、EMC試驗(yàn)后能夠滿足技術(shù)要求，可以解決野外車輛發(fā)電系統(tǒng)和交流供電電源需高精度測量頻率的難題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的測量發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率的傳感器的原理框圖。
[0015]圖2為圖1中的傳感器的電路圖。
[0016]圖3為圖1中的單片機(jī)的工作流程圖。
[0017]圖4為圖1中的傳感器的輸出特性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明如下。
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的測量發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率的傳感器的原理框圖。如圖1所示，傳感器包括供電電路、磁芯線圈、霍爾集成電路、單片機(jī)、PWM調(diào)制電路、電壓/電流變換電路，供電電路的輸入為外部電源，輸出連接至霍爾集成開關(guān)電路和單片機(jī)的正電源端，磁芯線圈的輸入連接發(fā)電機(jī)的輸出電壓頻率，磁芯線圈將電壓頻率信號轉(zhuǎn)換為同頻率的磁場，霍爾集成開關(guān)電路放置于磁芯線圈空隙內(nèi)，霍爾集成開關(guān)電路感應(yīng)磁場后輸出同頻率的脈沖電壓信號，霍爾集成開關(guān)電路輸出連接至單片機(jī)，單片機(jī)的輸出連接PWM調(diào)制電路的輸入，PWM調(diào)制電路的輸出連接電壓/電流變換電路的輸入，電壓/電流變換電路的輸出連接至負(fù)載，且其中PWM調(diào)制電路和電壓/電流變換電路直接由外部電源供電。
[0020]圖2為圖1中的傳感器的電路圖。所有元器件選用工作溫度范圍能達(dá)到-40°C?+85°C的器件，用+24V直流電源為頻率傳感器供電，+24V與運(yùn)算放大器Al、A2、A3和電阻R2、R7相連；測量頻率f輸入端經(jīng)過電阻Rl與磁芯線圈相連；運(yùn)算放大器Al、穩(wěn)壓管Vz、電阻R2、R3、R4組成為霍爾集成開關(guān)電路和單片機(jī)提供+5V供電電路，分別與霍爾集成開關(guān)電路和單片機(jī)正電源端相連；單片機(jī)輸出端與運(yùn)算放大器A2同相端相連；運(yùn)算放大器A2、A3與三極管Tl、T2和電阻R5、R6、R7組成電壓/電流變換電路，將電壓調(diào)整為4mA-20mA的電流信號，該電流信號1從三極管T2的集電極輸出至用戶的負(fù)載RL上。
[0021]圖3為圖1中的單片機(jī)的工作流程圖。單片機(jī)先系統(tǒng)初始化，外部中斷計算輸入頻率脈沖次數(shù)，經(jīng)延時(I 一 2s)設(shè)置后計算輸入信號頻率，再計算PWM輸出電壓信號，采用現(xiàn)有技術(shù)計算。
[0022]本傳感器的實(shí)測頻率測量誤差不大于0.2%，頻率傳感器的輸出特性曲線如圖4所示，輸出的電流信號與測量頻率成線性關(guān)系，線性誤差不大于0.2%。
[0023]綜上所述，本發(fā)明的頻率傳感器具有很寬的工作溫度范圍，能達(dá)到-40°C?+85°C。采用了單片機(jī)定時計算輸入信號的脈沖數(shù)，從而計算輸入信號頻率，本發(fā)明的頻率傳感器具有精度高的特點(diǎn)，全溫區(qū)精度可達(dá)到0.2%。且電流信號輸出的頻率傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，且抗干擾能力強(qiáng)。
[0024]本發(fā)明的頻率傳感器經(jīng)過高溫測試、低溫測試、高溫貯存、溫度循環(huán)、高溫壽命、隨機(jī)振動、沖擊、EMC試驗(yàn)后能夠滿足技術(shù)要求，可以解決野外車輛發(fā)電系統(tǒng)和交流供電電源需高精度測量頻率的難題。[0025]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種測量發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率的傳感器，其特征在于，包括:供電電路、磁芯線圈、霍爾集成電路、單片機(jī)、PWM調(diào)制電路、電壓/電流變換電路，供電電路的輸入為外部電源，輸出連接至霍爾集成開關(guān)電路和單片機(jī)的正電源端，磁芯線圈的輸入連接發(fā)電機(jī)的輸出電壓頻率，磁芯線圈將電壓頻率信號轉(zhuǎn)換為同頻率的磁場，霍爾集成開關(guān)電路放置于磁芯線圈空隙內(nèi)，霍爾集成開關(guān)電路感應(yīng)磁場后輸出同頻率的脈沖電壓信號，霍爾集成開關(guān)電路輸出連接至單片機(jī)，單片機(jī)的輸出連接PWM調(diào)制電路的輸入，PWM調(diào)制電路的輸出連接電壓/電流變換電路的輸入，電壓/電流變換電路的輸出連接至負(fù)載，且其中PWM調(diào)制電路和電壓/電流變換電路直接由外部電源供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率的傳感器的方法，其特征在于單片機(jī)先系統(tǒng)初始化，外部中斷計算輸入頻率脈沖次數(shù)，經(jīng)延時設(shè)置后計算輸入信號頻率，再計算PWM輸出電壓信號，實(shí)測頻率測量誤差不大于0.2%，輸出的電流信號與測量頻率成線性關(guān)系，線性誤差不大于0.2%。
【文檔編號】G01R23/10GK103698601SQ201310477615
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】劉澤金, 何萬海 申請人:南京中旭電子科技有限公司