[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)機械頻率測量方法及轉(zhuǎn)換裝置

有效

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• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111610342B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設計）人: 屠昌鋒;鄭志明;紀云鋒;譚愛林
• 申請（專利權）人: 杭州澎康自動化科技有限公司
• 主分類號: G01P3/48
• 分類號: G01P3/48
• 代理公司: 杭州華知專利事務所(普通合伙) 33235
• 代理人: 龍湖浩

本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)機械頻率測量與轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：S1：獲取原始頻率的輸入信號，進行共模濾波和差模濾波；S2：進行高輸入阻抗匹配，并濾除輸入信號中的直流分量；S3：進行限幅，再經(jīng)差分運放去除共模信號；S4：輸入滯回比較器進行比較，得到輸出高電平、低電平的頻率信號；S5：經(jīng)驅(qū)動芯片驅(qū)動高速三極管，輸出與輸入信號同步的高速開關信號；S6：通過隔離后發(fā)送至FPGA進行計數(shù)處理得到實際轉(zhuǎn)速值；當實際轉(zhuǎn)速值超過預先設置的閾值時，得到數(shù)字量輸出信號；S7：FPGA輸出轉(zhuǎn)速數(shù)字信號經(jīng)SPI接口，寫入DA轉(zhuǎn)換芯片，得到轉(zhuǎn)速模擬量輸出信號。本申請拓寬了頻率測量和應用范圍，在旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)速監(jiān)測、控制和保護控制方面有很好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及頻率測量與轉(zhuǎn)換技術領域，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)機械頻率測量方法及轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術

頻率測量是旋轉(zhuǎn)機械監(jiān)測、控制和保護最基本、最重要的任務之一，其目標是獲得準確、實時的頻率信號并轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)監(jiān)測、控制和保護所需的相應輸出信號，目前頻率測量轉(zhuǎn)換裝置分為專用和通用兩類。

專用的頻率測量轉(zhuǎn)換裝置，主要指一些控制系統(tǒng)廠商為實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機械保護控制功能，在其控制系統(tǒng)平臺基礎上開發(fā)的專用頻率測量模塊，這些頻率測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）廠商開發(fā)的頻率測量模塊不能互換使用。

通用的頻率測量轉(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，輸出一路對應轉(zhuǎn)速的模擬量輸出（4~20mA），模擬量輸出用于轉(zhuǎn)速監(jiān)測和控制。

旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)速測量主要采用磁阻式傳感器（輸出正弦波信號），對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，無法直接接收磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器來的信號，所以只能采用通用的頻率測量轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)速模擬量輸出（4~20mA），而模擬量輸出對應轉(zhuǎn)速分辨率較低，影響了PLC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速監(jiān)測和控制精度。

發(fā)明內(nèi)容

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

本發(fā)明的技術方案如下所示：

一種旋轉(zhuǎn)機械頻率測量與轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：

S1：從旋轉(zhuǎn)機械設備現(xiàn)場獲取原始頻率的輸入信號，通過共模高壓電容和差模電容進行共模濾波和差模濾波；

S2：對經(jīng)步驟S1處理后的信號進行高輸入阻抗匹配，并濾除輸入信號中的直流分量；

S3：對經(jīng)步驟S2處理的信號進行限幅，再經(jīng)差分運放去除共模信號；

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

S5：將步驟S4中得到的比較后的頻率信號經(jīng)驅(qū)動芯片驅(qū)動高速三極管，輸出與輸入信號同步的高速開關信號；

S6：將步驟S4中得到的比較后的頻率信號通過隔離后發(fā)送至FPGA進行計數(shù)處理得到實際轉(zhuǎn)速值；當實際轉(zhuǎn)速值超過預先設置的閾值時，由FPGA輸出控制信號驅(qū)動PhotoMOS管，得到數(shù)字量輸出信號；

S7：FPGA利用實際轉(zhuǎn)速值來輸出轉(zhuǎn)速數(shù)字信號經(jīng)SPI接口，寫入DA轉(zhuǎn)換芯片，得到轉(zhuǎn)速模擬量輸出信號。

優(yōu)選的，步驟S1所述原始的頻率輸入信號為方波或正弦波信號。

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