一種漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置，包括感應(yīng)式傳感器、信號處理部件以及顯示控制部件；信號處理部件包括三級二階有源低通濾波器、運算放大部件、A/D轉(zhuǎn)換部件、電耦合器、二階有源低通濾波器以及控制器；三級二階有源低通濾波器以及二階有源低通濾波器分別依次與運算放大部件、A/D轉(zhuǎn)換部件以及電耦合器串聯(lián)設(shè)置在感應(yīng)式傳感器與控制器之間；控制器與顯示控制部件連接。本實用新型整體結(jié)構(gòu)精簡，成本低；感應(yīng)式傳感器采集轉(zhuǎn)子及定子的感應(yīng)電動勢，再經(jīng)信號處理部件得到電機的同步轉(zhuǎn)速等參數(shù)，最后經(jīng)顯示控制部件顯示，數(shù)字化程度高，安裝簡單，精確度高，適用性廣，完全解決了無旋轉(zhuǎn)部件外露的電機轉(zhuǎn)速測量難問題。
【專利說明】一種漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電機測試裝置領(lǐng)域，特別地，涉及一種用于異步電機的漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速測量裝置一般采用光電式或者旋轉(zhuǎn)編碼器的方式，但是這樣的方式都是只適用于旋轉(zhuǎn)部件外露的被測對象，因為光電式轉(zhuǎn)速計及旋轉(zhuǎn)編碼器的感光片或者光柵盤都必須安裝于旋轉(zhuǎn)部件上，與旋轉(zhuǎn)部件保持同步旋轉(zhuǎn)。對于潛水泵電機或者電潛油泵等，在出廠之前，就已經(jīng)將電機與泵體組裝為一體，無外露的旋轉(zhuǎn)部件，就無法進行轉(zhuǎn)速的測量。
[0003]目前對于電潛泵的轉(zhuǎn)速測量，使用最多的兩種方式為:(I)光電式檢流計法:需要采用人工計時，且操作繁雜，人為因素影響較大，測量準(zhǔn)確度不高，難以普及；(2)震動法:采用國外進口的震動測量儀器，由于某些電機整體平衡性能較好，使用震動法無法進行測量，測量結(jié)果不能保證，且測量精度不高，費用昂貴。
[0004]異步電動機的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場中切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流的頻率，是電動機轉(zhuǎn)子頻率和電動機定子電壓頻率的差頻。因此利用感應(yīng)線圈來感應(yīng)電機的漏磁，然后將信號進行調(diào)理，分離等操作，得到電機的定子電壓頻率信號和差頻信號(Hz)，由定子電壓頻率可以得到電動機的同步轉(zhuǎn)速nl，由差頻信號可以得到電動機的轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n2，兩者之差(nl-n2)即為電動機的異步轉(zhuǎn)速，因此，漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速計的發(fā)明使得異步電動機的轉(zhuǎn)速測量有了很大的進步。
[0005]漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速計采用感應(yīng)線圈，使用時只需將感應(yīng)線圈放置于被測電機附近，無需特別安裝，即可采集到轉(zhuǎn)子電流及定子電流的感應(yīng)電動勢，再通過濾波、Α/D處理、分離等操作，得到異步電動機的轉(zhuǎn)差頻率，定子頻率，進而得到電機的同步轉(zhuǎn)速，異步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率等參數(shù)。由于感應(yīng)傳感器采用密封灌裝，具有很好的防水防油及絕緣性能，因此對于潛水泵或者潛油泵的轉(zhuǎn)速測量(需要將傳感器放置于水中或油中的情況)，也能滿足需求。但是，由于采用漏磁感應(yīng)原理，當(dāng)電機漏磁比較小的時候，比如電機空載時，電機轉(zhuǎn)子電流較小的情況，會導(dǎo)致感應(yīng)線圈無法感應(yīng)到轉(zhuǎn)子電流信號產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而測量不準(zhǔn)確，因此，采用感應(yīng)線圈的漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速計也存在一定的局限性。
[0006]因此，發(fā)明一種結(jié)構(gòu)精簡、成本低、精確度高、適用范圍廣的異步電動機的轉(zhuǎn)子測速裝置具有重要的意義。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型目的在于提供一種結(jié)構(gòu)精簡、成本低、精確度高、適用范圍廣的漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置，具體技術(shù)方案如下:
[0008]一種漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置，包括感應(yīng)式傳感器、信號處理部件以及顯示控制部件；[0009]所述信號處理部件包括三級二階有源低通濾波器、第一運算放大部件、第一 A/D轉(zhuǎn)換部件、第一電耦合器、二階有源低通濾波器、第二運算放大部件、第二 Α/D轉(zhuǎn)換部件、第二電耦合器以及控制器；所述三級二階有源低通濾波器、第一運算放大部件、第一 Α/D轉(zhuǎn)換部件以及第一電耦合器依次串聯(lián)設(shè)置在所述感應(yīng)式傳感器與所述控制器之間；所述二階有源低通濾波器、第二運算放大部件、第二 Α/D轉(zhuǎn)換部件以及第二電耦合器依次串聯(lián)設(shè)置在所述感應(yīng)式傳感器與所述控制器之間；
[0010]所述控制器與所述顯示控制部件連接。
[0011]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述感應(yīng)式傳感器的漆包線為QZ系列漆包線，其銅線線徑為0.08?0.15mm,其繞線骨架半徑為2.5-3.2cm,其鐵芯為硅鋼片疊壓而成的鐵芯，其繞線圈數(shù)為1.5萬匝?3萬匝，其線圈內(nèi)阻為6k Ω?9k Ω，其電感值為0.28-0.32mH,其感應(yīng)線圈通過由內(nèi)到外的704白膠層以及環(huán)氧樹脂膠層密封于金屬鋁殼內(nèi)。
[0012]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述感應(yīng)式傳感器通過三芯屏蔽線纜分別與所述三級二階有源低通濾波器以及二階有源低通濾波器連接。
[0013]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述顯示控制部件為上位機。
[0014]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述控制器通過USART異步通信串口與顯示控制部件連接。
[0015]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述控制器為AVR單片機或PLC控制器。
[0016]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述AVR單片機為16MHz高速晶振的單片機。
[0017]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述第一運算放大部件以及第二運算放大部件均為運放芯片；所述第一 Α/D轉(zhuǎn)換部件以及第二 Α/D轉(zhuǎn)換部件均為AD芯片。
[0018]本實用新型具有以下有益效果:
[0019](I)本實用新型的漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置采用感應(yīng)式傳感器、信號處理部件以及顯示控制部件三大部分組合,整體結(jié)構(gòu)精簡,成本低；通過感應(yīng)式傳感器采集到轉(zhuǎn)子電流及定子電流的感應(yīng)電動勢，再通過信號處理部件進行濾波、Α/D處理、分離等操作，得到異步電動機的轉(zhuǎn)差頻率以及定子頻率，進而得到電機的同步轉(zhuǎn)速、異步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率等參數(shù)，最后經(jīng)顯示控制部件顯示，各部分?jǐn)?shù)字化程度高，精確度高，同時適合于各種電機漏磁情況的應(yīng)用，解決了無旋轉(zhuǎn)部件外露的電機轉(zhuǎn)速測試難題。
[0020](2)本實用新型中感應(yīng)式傳感器的漆包線為QZ系列漆包線，其銅線線徑為0.08?
0.15mm，其繞線骨架半徑為2.5-3.2cm，其鐵芯為硅鋼片疊壓而成的鐵芯，其繞線圈數(shù)為
1.5萬匝?3萬匝，其線圈內(nèi)阻為6kΩ?9kΩ，其電感值為0.28-0.32mH，其感應(yīng)線圈通過由內(nèi)到外的704白膠層以及環(huán)氧樹脂膠層密封于金屬鋁殼內(nèi)，感應(yīng)式傳感器的精確度高，拓展漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置的適用范圍。
[0021](3)本實用新型中感應(yīng)式傳感器通過三芯屏蔽線纜分別與所述三級二階有源低通濾波器以及二階有源低通濾波器連接，有很好的耐高溫、耐磨、防水性能，延長其使用壽命。
[0022](4)本實用新型中顯示控制部件為上位機，可以設(shè)置監(jiān)控區(qū)域和控制區(qū)域兩個功能項，其中監(jiān)控區(qū)域，可以實時模擬顯示監(jiān)測電機的同步轉(zhuǎn)速、異步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率等參數(shù)，并設(shè)置上限值和/或下限值，并顯示不同的指示燈；控制區(qū)域主要是根據(jù)用戶設(shè)置的參數(shù)進行相關(guān)操作，用戶可以設(shè)置保護參數(shù)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到某個上限值時，上位機自動控制控制器實現(xiàn)電機的智能自動控制或?qū)崿F(xiàn)保護措施。[0023](5)本實用新型中控制器為AVR單片機或PLC控制器，且通過USART異步通信串口與所述顯示控制部件連接，操作方便，數(shù)據(jù)傳遞速度快、準(zhǔn)確度高;AVR單片機為16MHz高速晶振的單片機，定時周期準(zhǔn)確，頻率測量精度高。
[0024](6)本實用新型中第一運算放大部件以及第二運算放大部件均為運放芯片，第一Α/D轉(zhuǎn)換部件以及第二 Α/D轉(zhuǎn)換部件均為AD芯片，部件容易獲得、結(jié)構(gòu)精簡，成本低，方便使用。
[0025]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本實用新型還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0027]圖1是本實用新型優(yōu)選實施例1的漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以根據(jù)權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0029]實施例1:
[0030]一種漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置，詳見圖1，包括感應(yīng)式傳感器1、信號處理部件2以及顯示控制部件3，整體結(jié)構(gòu)精簡，成本低，安裝方便。
[0031]所述信號處理部件2包括三級二階有源低通濾波器20、第一運算放大部件21、第一 Α/D轉(zhuǎn)換部件22、第一電耦合器23、二階有源低通濾波器24、第二運算放大部件25、第二Α/D轉(zhuǎn)換部件26、第二電耦合器27以及控制器28 ;所述三級二階有源低通濾波器20、第一運算放大部件21、第一 Α/D轉(zhuǎn)換部件22以及第一電耦合器23依次串聯(lián)設(shè)置在所述感應(yīng)式傳感器I與所述控制器28之間；所述二階有源低通濾波器24、第二運算放大部件25、第二Α/D轉(zhuǎn)換部件26以及第二電耦合器27依次串聯(lián)設(shè)置在所述感應(yīng)式傳感器I與所述控制器28之間。
[0032]所述控制器28為AVR單片機或PLC控制器，且通過USART異步通信串口與所述顯示控制部件3連接，操作方便，數(shù)據(jù)傳遞速度快、準(zhǔn)確度高；所述AVR單片機為16MHz高速晶振的單片機，定時周期準(zhǔn)確，頻率測量精度高。
[0033]所述感應(yīng)式傳感器I的漆包線為QZ系列漆包線，其銅線線徑為0.08?0.15mm,其繞線骨架半徑為2.5-3.2cm，其鐵芯為硅鋼片疊壓而成的鐵芯，其繞線圈數(shù)為1.5萬匝?
3萬匝，其線圈內(nèi)阻為6kΩ?9kΩ，其電感值為0.28-0.32mH，其感應(yīng)線圈通過由內(nèi)到外的704白膠層以及環(huán)氧樹脂膠層密封于金屬鋁殼內(nèi)，具體是:感應(yīng)線圈先采用704白膠進行初步灌封，以免第二次進行灌封時產(chǎn)生的張力將線圈損壞；待第一次灌封完成成型后，再使用環(huán)氧樹脂進行第二次灌封，并將整個感應(yīng)線圈封閉于金屬鋁殼內(nèi)。感應(yīng)式傳感器的精確度高，拓展漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置的適用范圍。
[0034]所述感應(yīng)式傳感器I通過三芯屏蔽線纜4分別與所述三級二階有源低通濾波器20以及二階有源低通濾波器24連接，有很好的耐高溫、耐磨、防水性能，延長其使用壽命。
[0035]所述顯示控制部件3為上位機，可以根據(jù)實際需求設(shè)置監(jiān)控區(qū)域和控制區(qū)域兩個功能項，其中監(jiān)控區(qū)域，可以實時模擬顯示監(jiān)測電機的同步轉(zhuǎn)速、異步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率等參數(shù)，并設(shè)置上限值和/或下限值，并顯示不同的指示燈；控制區(qū)域主要是根據(jù)用戶設(shè)置的參數(shù)進行相關(guān)操作，用戶可以設(shè)置保護參數(shù)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到某個上限值時，上位機自動控制控制器實現(xiàn)電機的智能自動控制或?qū)崿F(xiàn)保護措施。
[0036]所述第一運算放大部件21以及第二運算放大部件25均為運放芯片；所述第一 A/D轉(zhuǎn)換部件22以及第二 A/D轉(zhuǎn)換部件26均為AD芯片；所述第一電耦合器23與第二電耦合器27相同，部件容易獲得、結(jié)構(gòu)精簡，成本低，方便使用。
[0037]本實用新型漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置的工作步驟如下:
[0038]( I)感應(yīng)電壓信號由感應(yīng)式傳感器I獲得，感應(yīng)電壓信號通過屏蔽電纜4連接至信號處理部件2 ；
[0039](2)信號處理部件2得到定子及轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢信號后，依次經(jīng)過所述三級二階有源低通濾波器20以及第一運算放大部件21分離出轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓信號，再經(jīng)過第一 A/D轉(zhuǎn)換部件22進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，對信號進行整形，轉(zhuǎn)換為脈沖信號，再經(jīng)第一電耦合器23進行光耦的隔離后輸送至控制器28 ;依次經(jīng)過所述二階有源低通濾波器24以及第二運算放大部件25分離出定子感應(yīng)電壓信號，再經(jīng)第二 A/D轉(zhuǎn)換部件26進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，對信號進行整形，轉(zhuǎn)換為脈沖信號，再經(jīng)第二電耦合器27進行光耦的隔離后輸送至控制器28 ；
[0040](3)控制器28通過計數(shù)器的捕獲及終端功能，對單位周期內(nèi)的脈沖信號個數(shù)進行計數(shù)，進而轉(zhuǎn)換為十六進制浮點數(shù)的頻率信號后傳遞給顯示控制部件3，具體是通過USART異步通信串口與上位機進行數(shù)據(jù)交換，將頻率信號傳輸至上位機進行處理與顯示；上位機還可以設(shè)置上限值和/或下限值，并顯示不同的指示燈；當(dāng)轉(zhuǎn)速達到某個上限值時，上位機自動控制控制器實現(xiàn)電機的智能自動控制或?qū)崿F(xiàn)保護措施。
[0041]上述中AVR單片機采用16MHz高速晶振的單片機，定時周期準(zhǔn)確，頻率測量精度最聞可以達到0.1%。
[0042]應(yīng)用本實用新型的漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置，數(shù)字化傳輸，電磁兼容性能強；測量精度高，可達0.1%;安裝方便，對于沒有旋轉(zhuǎn)部件外露的對象轉(zhuǎn)速測量，依然能完成；全密封式傳感器，對于潛水泵、潛油泵這類必須將傳感器放置于水中或者油中的測量環(huán)境，依然能滿足需求。
[0043]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置，其特征在于:包括感應(yīng)式傳感器(I)、信號處理部件(2)以及顯示控制部件(3); 所述信號處理部件(2)包括三級二階有源低通濾波器(20)、第一運算放大部件(21)、第一 Α/D轉(zhuǎn)換部件(22)、第一電耦合器(23)、二階有源低通濾波器(24)、第二運算放大部件(25)、第二 Α/D轉(zhuǎn)換部件(26)、第二電耦合器(27)以及控制器(28);所述三級二階有源低通濾波器(20)、第一運算放大部件(21)、第一 Α/D轉(zhuǎn)換部件(22)以及第一電耦合器(23)依次串聯(lián)設(shè)置在所述感應(yīng)式傳感器(I)與所述控制器(28 )之間；所述二階有源低通濾波器(24)、第二運算放大部件(25)、第二 Α/D轉(zhuǎn)換部件(26)以及第二電耦合器(27)依次串聯(lián)設(shè)置在所述感應(yīng)式傳感器(I)與所述控制器(28)之間； 所述控制器(28)與所述顯示控制部件(3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置，其特征在于:所述感應(yīng)式傳感器(I)的漆包線為QZ系列漆包線，其銅線線徑為0.08?0.15mm,其繞線骨架半徑為2.5-3.2cm，其鐵芯為硅鋼片疊壓而成的鐵芯，其繞線圈數(shù)為1.5萬匝?3萬匝，其線圈內(nèi)阻為6kQ?9kΩ，其電感值為0.28-0.32mH，其感應(yīng)線圈通過由內(nèi)到外的704白膠層以及環(huán)氧樹脂膠層密封于金屬鋁殼內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置，其特征在于:所述感應(yīng)式傳感器(I)通過三芯屏蔽線纜(4)分別與所述三級二階有源低通濾波器(20)以及二階有源低通濾波器(24)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置，其特征在于:所述顯示控制部件(3)為上位機。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置，其特征在于:所述控制器(28)通過USART異步通信串口與所述顯示控制部件(3)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置，其特征在于:所述控制器(28)為AVR單片機或PLC控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置，其特征在于:所述AVR單片機為16MHz聞速晶振的單片機。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速檢測裝置，其特征在于:所述第一運算放大部件(21)以及第二運算放大部件(25)均為運放芯片；所述第一 Α/D轉(zhuǎn)換部件(22)以及第二 Α/D轉(zhuǎn)換部件(26)均為AD芯片。
【文檔編號】G01P3/487GK203672905SQ201420031090
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】徐偉專, 龐林 申請人:湖南銀河電氣有限公司