[發明專利]一種單路電機運轉狀態監測模塊

在審

• 申請號: 201510859515.1
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105548878A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 劉亞賓
• 申請（專利權）人: 寧夏共享集團股份有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司 11254
• 代理人: 劉伍堂

技術領域

本發明涉及一種功能可裁減、性價比高的單路電機運轉狀態監測的解決方案，尤其涉及一種單路電機運轉狀態監測模塊，屬于電氣工程領域。

背景技術

現如今，隨著生活水平的日益提高，人們對電機的使用越來越廣泛，越來越依賴，在實際生活中，對電機使用狀態的維護和監測，是至關重要的。鑄造廠電氣傳動設備以步進電機、單相交流電機及三相交流電機應用為主，對于非變頻或伺服應用，檢測電機本身實際運轉狀態或參數的常規辦法為接近開關、旋轉變壓器、光電編碼器。接近開關以脈沖輸出形式檢測中低速運轉與否及運轉速度，但對一轉之內的狀態檢測無能為力，若要細分則會增加接近開關個數與機械安裝難度；旋轉變壓器多以0～10V電壓輸出形式、增量式光電編碼器以脈沖輸出形式檢測電機速度，絕對式光電編碼器以通信方式檢測電機轉數，復合式光電編碼器結合增量式與絕對式光電編碼器功能，旋轉變壓器與光電編碼器價格高且機械安裝難度大，尤其是安裝空間狹隘處。綜上，所有常規檢測辦法少見直觀顯示轉速對應數據，不利于現場巡檢及排故。

為此，如何提供一種更直觀的單路電機運轉狀態監測模塊，是本發明研究的目的。

發明內容

為克服現有技術的不足之處，本發明提供一種運用喉箍型光電碼盤及凹槽型光耦，解決常規檢測機構難以安裝的難題；運用信號調理技術，提供反映電機轉速的脈沖、電壓、電流等多種信號輸出方式，便于與DCS或PLC系統集成；利用常規的三段式LED直流電壓表，直觀顯示轉速對應數據，更加有益于現場巡檢及排故。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種單路電機運轉狀態監測模塊，包括電源轉換模塊、信號采集模塊和信號調理模塊；

所述的電源轉換模塊是由寬壓輸入隔離穩壓電源通過LDO穩壓器將電源轉換為差分電壓比較器所需的電源；所述的寬壓輸入隔離穩壓電源采用ZY2424WRBCS-3W電源進行DC24V穩壓輸出轉換，所述的LDO穩壓器采用三端穩壓器LM7812將DC24V電源轉換為差分電壓比較器所需的DC12V電源；

所述的信號采集模塊是將喉箍型光電碼盤緊固于電機軸或聯軸結上，碼盤鏤空與實體邊緣部分置于凹槽型光耦的凹槽之間，通過設置碼盤鏤空個數，使電機在額定轉速下脈沖輸出頻率小于等于1KHz；所述的光耦采用凹槽型光耦EE-SX97；所述的脈沖頻率正比于電機轉速；

所述的信號調整模塊在進行信號調理時包括以下四個步驟：

①采用集成式頻率/電壓轉換器將0~1KHz頻率信號轉換為直流0～10V電壓信號；

所述的集成式頻率/電壓轉換器采用LM2917，內置穩壓管以提高電源的穩定性，芯片中包含了比較器、充電泵、高增益運算放大器；

Vo=Vcc*F*C8*R4*K；

Fmax=Icap/(C8*Vcc)；

其中：Vo為轉換電壓、Vcc為輸出電壓、F為頻率、C8為電容、R4為電阻、K為運放系數、Icap為電流值，K取典型值為1，Icap取典型值200uA；根據凹槽型光耦響應頻率參數，Fmax取保守值1KHz；轉換電壓Vo取0～10V，則對應C8取8.3nF，R4取50K。

②采用非隔離系列信號調理模塊將0～10V電壓信號轉換為4～20mA電流信號輸出；

所述的非隔離系列信號調理模塊采用ZCM4566S，通過可調電阻R7進行輸出增益調節；

③將所述步驟①中0～10V電壓值作為差分電壓比較器的正相端，調節可調電阻R6，分壓可得電機轉動與否的判斷門限閾值SP0_REF，作為比較器的反相端輸入，比較的結果驅動LED指示燈，并對外提供開關量輸出；

所述的差分電壓比較器采用LM111JG；

④利用三段式數字顯示直流電壓表，在LED上間接指示當前速度與額定轉速的比值。

進一步的，寬壓輸入范圍DC18～36V，轉換效率89%，工作溫度-40～85℃，最大負載125mA，具有輸出可控制、短路保護功能，可持續短路、自恢復，滿足模塊應用

進一步的，所述的每個鏤空高大于2.1mm，寬大于1mm，厚大于0.2mm，鏤空間隔大于1mm。

進一步的，所述的集成式頻率/電壓轉換器采用LM2917，內置穩壓管以提高電源的穩定性，芯片中包含了比較器、充電泵、高增益運算放大器。

進一步的，所述的非隔離系列信號調理模塊采用ZCM4566S，通過可調電阻R7進行輸出增益調節。