[發(fā)明專(zhuān)利]一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械頻率測(cè)量方法及轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010516737.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111610342B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屠昌鋒;鄭志明;紀(jì)云鋒;譚愛(ài)林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州澎康自動(dòng)化科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01P3/48
• 分類(lèi)號(hào): G01P3/48
• 代理公司: 杭州華知專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 33235
• 代理人: 龍湖浩

本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械頻率測(cè)量與轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：S1：獲取原始頻率的輸入信號(hào)，進(jìn)行共模濾波和差模濾波；S2：進(jìn)行高輸入阻抗匹配，并濾除輸入信號(hào)中的直流分量；S3：進(jìn)行限幅，再經(jīng)差分運(yùn)放去除共模信號(hào)；S4：輸入滯回比較器進(jìn)行比較，得到輸出高電平、低電平的頻率信號(hào)；S5：經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)高速三極管，輸出與輸入信號(hào)同步的高速開(kāi)關(guān)信號(hào)；S6：通過(guò)隔離后發(fā)送至FPGA進(jìn)行計(jì)數(shù)處理得到實(shí)際轉(zhuǎn)速值；當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速值超過(guò)預(yù)先設(shè)置的閾值時(shí)，得到數(shù)字量輸出信號(hào)；S7：FPGA輸出轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)經(jīng)SPI接口，寫(xiě)入DA轉(zhuǎn)換芯片，得到轉(zhuǎn)速模擬量輸出信號(hào)。本申請(qǐng)拓寬了頻率測(cè)量和應(yīng)用范圍，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)控制方面有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及頻率測(cè)量與轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械頻率測(cè)量方法及轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)

頻率測(cè)量是旋轉(zhuǎn)機(jī)械監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)最基本、最重要的任務(wù)之一，其目標(biāo)是獲得準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的頻率信號(hào)并轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)所需的相應(yīng)輸出信號(hào)，目前頻率測(cè)量轉(zhuǎn)換裝置分為專(zhuān)用和通用兩類(lèi)。

專(zhuān)用的頻率測(cè)量轉(zhuǎn)換裝置，主要指一些控制系統(tǒng)廠商為實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械保護(hù)控制功能，在其控制系統(tǒng)平臺(tái)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用頻率測(cè)量模塊，這些頻率測(cè)量模塊一般與其本身控制系統(tǒng)組合使用，通用性差，如各分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）廠商開(kāi)發(fā)的頻率測(cè)量模塊不能互換使用。

通用的頻率測(cè)量轉(zhuǎn)換裝置，一般是一入一出的頻率隔離器，即輸入一路頻率檢測(cè)，輸出一路對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速的模擬量輸出（4~20mA），模擬量輸出用于轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)和控制。

旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速測(cè)量主要采用磁阻式傳感器（輸出正弦波信號(hào)），對(duì)于可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）系統(tǒng)，一般只有脈沖輸入卡件，無(wú)法直接接收磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)的信號(hào)，所以只能采用通用的頻率測(cè)量轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)速模擬量輸出（4~20mA），而模擬量輸出對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速分辨率較低，影響了PLC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)和控制精度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械頻率測(cè)量方法及轉(zhuǎn)換裝置，采用FPGA等數(shù)字式電子回路，能夠?qū)崿F(xiàn)輸入測(cè)量及轉(zhuǎn)換輸出參數(shù)的設(shè)置，能夠拓寬頻率測(cè)量和應(yīng)用范圍，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)控制方面有較好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下所示：

一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械頻率測(cè)量與轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：

S1：從旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)獲取原始頻率的輸入信號(hào)，通過(guò)共模高壓電容和差模電容進(jìn)行共模濾波和差模濾波；

S2：對(duì)經(jīng)步驟S1處理后的信號(hào)進(jìn)行高輸入阻抗匹配，并濾除輸入信號(hào)中的直流分量；

S3：對(duì)經(jīng)步驟S2處理的信號(hào)進(jìn)行限幅，再經(jīng)差分運(yùn)放去除共模信號(hào)；

S4：將經(jīng)步驟S3處理的信號(hào)輸入滯回比較器進(jìn)行比較，得到輸出高電平、低電平的頻率信號(hào)；

S5：將步驟S4中得到的比較后的頻率信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)高速三極管，輸出與輸入信號(hào)同步的高速開(kāi)關(guān)信號(hào)；

S6：將步驟S4中得到的比較后的頻率信號(hào)通過(guò)隔離后發(fā)送至FPGA進(jìn)行計(jì)數(shù)處理得到實(shí)際轉(zhuǎn)速值；當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速值超過(guò)預(yù)先設(shè)置的閾值時(shí)，由FPGA輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)PhotoMOS管，得到數(shù)字量輸出信號(hào)；

S7：FPGA利用實(shí)際轉(zhuǎn)速值來(lái)輸出轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)經(jīng)SPI接口，寫(xiě)入DA轉(zhuǎn)換芯片，得到轉(zhuǎn)速模擬量輸出信號(hào)。

優(yōu)選的，步驟S1所述原始的頻率輸入信號(hào)為方波或正弦波信號(hào)。

優(yōu)選的，步驟S3所述的限幅具體為將經(jīng)步驟S2處理的信號(hào)的電壓鉗位至1.2V。