专利名称：一种交流电动机绝缘电阻检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业自动化领域,特别是一种交流电动机绝缘电阻检测装置。
技术背景交流电机的定、转子的对地绝缘电阻值是电机的一个重要参数，因为它直接关系到电机 是否能正常工作以及重要的人身安全问题，所以对这个绝缘值的测量是很重要的。 一般采用 的测量方式是在交流电机的定、转子与大地之间加上一个不低于500V的直流电压，然后通过 检测交流电机的定、转子与大地之间漏电流，这样就可以得到这个电阻值了。最常用的方法 是采用机械摇表来测量这个电阻值。机械摇表的原理是采用一个手摇发电机发出500V左右的 直流电压，这个电压通过摇表的测量笔加到交流电机的定子或者转子与大地之间，然后通过 摇表自身的检测电路，来驱动摇表的指针偏转，从而达到显示这个电阻值大小的目的。这种 检测方式的缺点在于工人的劳动强度大，每次电机起动前后都要进行摇表检测，而且测量结 果不精确，没有报警功能。所以导致工人往往很少使用机械摇表去检测交流电机定、转子的 对地绝缘值，这就给生产留下了安全隐患。 发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种精度高、集自动测量、控制、显示于一体 的交流电动机绝缘检测装置。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是它包括控制处理单元、交直流转换 器、直流发生器、电压传感器、电流传感器、模数转换器、显示屏，其中交直流转换器的 交流电输入端与交流电源设有连接，直流发生器的输入端与交直流转换器的直流电输出端设 有连接，直流发生器的输出端与电动机三相绕组连接，电压传感器并联在电动机三相绕组对 地回路，电流传感器串联在电动机三相绕组对地回路，电压传感器的信号输出端、电流传感 器的信号输出端分别和模数转换器的信号输入端设有连接，模数转换器的信号输出端与控制 处理系统中单片机的信号输入端设有连接，显示屏的信号输入端与单片机的信号输出端设有 连接。按上述方案，所述的模数转换器与单片机之间还设有第一锁存器。按上述方案，所述的单片机、模数转换器、第一锁存器的电源引脚均与交直流转换器的 电源输出端设有连接。按上述方案，所述的控制处理单元还包括按键输入模块、继电器驱动模块、带看门狗功 能的外部存储器，所述的按键输入模块、带看门狗功能的外部存储器均与单片机的信号控制 端设有连接，所述的继电器驱动模块的输入端与单片机的信号输出端设有连接。按上述方案，所述显示屏的信号输入端与单片机的输出端之间的连接采用串行接口方式。按上述方案，所述按键输入模块包括按键、开关量输入模块，所述按键和开关量输入模 块设有连接，所述开关量输入模块和单片机的控制信号输入端口设有连接。按上述方案，所述的继电器驱动模块包括第二锁存器、达林顿输出阵列芯片、继电器， 锁存器和单片机的输出端连接，达林顿输出阵列芯片和第二锁存器设有连接，达林顿输出阵 列芯片的输出端和继电器设有连接。所述的第二锁存器、达林顿输出阵列芯片的电源引脚和交直流转换器的输出端设有连接。所述的继电器为3-5个。与现有技术相比，本实用新型的优点在于-1、 通过交直流转换模块直接向电动机三相绕组提供测试电源，减少操作人员的工作量。2、 能随时准确地测定电机的绝缘情况。3、 该装置集测量、显示、报警、控制等多功能于一体，便于现场安装、维护及管理。
图1为本实用新型的整体功能方框图。 图2为本实用新型的端口接线图。 图3为本实用新型的电源和传感器接线图。 图4为本实用新型的基本电路原理图。 具体实施方案如图l、图2、图3、图4所示的本实用新型实施例，它包括控制处理单元、交直流转换 器U4、直流发生器U12、电压传感器UIO、电流传感器U9、模数转换器U3、显示屏，其中 交直流转换器U4的交流电输入端与交流电源设有连接，直流发生器U12的输入端与交直流转 换器U4的直流电输出端设有连接，直流发生器U12的输出端与电动机三相绕组连接，电压传 感器U10并联在电动机三相绕组对地回路，电流传感器U9串联在电动机三相绕组对地回路， 电压传感器U10的信号输出端、电流传感器U9的信号输出端分别和模数转换器U3的信号输 入端设有连接，模数转换器U3的信号输出端与控制处理系统中单片机U1的信号输入端设有 连接，显示屏U7的信号输入端与控制处理系统中单片机Ul的信号输出端设有连接；所述的 模数转换器U3与控制处理系统的单片机U1之间还设有第一锁存器U2;所述的单片机U1、模 数转换器U3、第一锁存器U2的电源引脚与交直流转换器U4的电源输出端设有连接；所述的 控制处理单元还包括按键输入模块、继电器驱动模块U6、带看门狗功能的外部存储器Ull， 所述的按键输入模块、带看门狗功能的外部存储器Ull与单片机U1的信号控制端设有连接， 所述的继电器驱动模块U6的输入端与单片机Ul的信号输出端设有连接；所述显示屏U7的信 号输入端与单片机U1的输出端之间的连接采用串行接口方式；所述按键输入模块包括按键、 开关量输入模块U5，所述按键和开关量输入模块U5设有连接，所述开关量输入模块U5和单 片机U1的控制信号输入端设有连接；所述的继电器驱动模块包括第二锁存器U13、达林顿输 出阵列芯片U14、继电器U8，第二锁存器U13和单片机U1的输出端连接，达林顿输出阵列芯 片U14和第二锁存器U13设有连接，达林顿输出阵列芯片U14的输出端和继电器U8设有连接； 所述的第二锁存器U13、达林顿输出阵列芯片U14的电源引脚和交直流转换器U4的输出端设 有连接。所述的继电器U8为3-5个。如图1所示本实用新型实施例的基本原理首先220V交流信号进入到系统的交直流转换器，交直流转换器将220VAC转换成系统所需的各种直流电压，包括24VDC、 15VDC、 5VDC。 其中15VDC和5VDC是给单片机系统供电的，24VDC则是给500V直流发生器U12供电的。24VDC 经500V直流发生器后，便被转换成了 500VDC 了，这便是代替了机械摇表的发电过程。500VDC 通过输出端子直接加到交流电机的三相绕组，这样在交流电机的三相绕组与大地之间就形成 了一个回路，电压传感器并接在这个回路上，它将回路上的电压信号转换成标准的0-5VDC信 号后再传输给模数转换器，同样，电流传感器则是串接在这个回路上，它将这个回路上的漏 电流也转换成0-5VDC的标准信号再传输给模数转换器。单片机控制模数转换器进行回路上的 电压信号和电流信号采集，并经软件进行处理，从而计算出当前的对地绝缘电阻值。按键通 过开关量输入电路给单片机输入信号，并可以完成一系列的参数设定流程。单片机经软件计 算后判断是否输出各种控制信号以及报警信号，它是通过控制继电器驱动模块，达到控制继 电器动作的目的的。同时，单片机也控制液晶显示屏显示当前的状态以及电机三相的对地绝 缘值。带看门狗功能的外部存储器用于监测单片机的工作状态，必要时可提供复位信号，而 且单片机将系统设定的参数是存在带看门狗功能的外部存储器中的，这样掉电后，系统参数 就被保存在带看门狗功能的外部存储器中而不会丢失的。如图2所示，本实用新型的外部接线端子描述如下端子207、 208是220VAC电源的输 入端，端子214、 215是绝缘检测信号的输入端，当外界给定一个闭合的开关量信号时，装置 就开始进行绝缘检测工作，否则不工作。216、 218端子是500VDC输出端子，只有在装置进 行绝缘检测工作时，此端子上才会加有500VDC。端子218直接接到交流电机的三相上，端子 216接地；端子209，端子210是继电器控制输出常开点，用于外部控制电路，它也只在装置 进行绝缘检测工作时继电器动作，继电器的常开触点才闭合；端子201、 202、 203和204、 205、 206则是两对报警继电器输出点，各包括一个常开触点和一个常闭触点，用于外部控制 电路的报警功能。在装置进行绝缘检测工作时，当检测到电机定、转子对地的绝缘值低于设 定的报警值时，报警继电器就开始同时动作，即原来的常开点闭合，原来的常闭点断开。如图3、图4所示，Ul为单片机，Ul的32-39脚是它的PO 口， PO 口是一个地址与数据 复用的双向口。 Ul的PO 口连接到了 U2的D0-D8数据口上，U2的型号是SN74HC373N，它是 一个锁存器，Ul的30脚连接到了 U2的11脚，这个脚信号为ALE，即地址锁存信号，Ul通 过这个ALE信号将从P0 口送过来的地址信号先锁存到U2的Ql 口上，这个HBEN信号是U2的 2脚，它连接到U3的5脚。U3是一个12位分辨率的模数转换器，HBEN信号用于选择U3的 低8位数据和高4位数据。同时，Ul的P0 口也连接到U3的7-14脚上，作为数据线使用。 Ul的14脚ADCS连接到U3的2脚，这个是U3的片选信号，只有当它为低时，U3才被Ul选 中，才能正常工作。Ul的16， 17脚分别连接到U3的3， 4脚，这些是U3的读写控制线，用 于控制U3是进行读操作还是写操作。U3的24脚INTO连接到Ul的12脚，用于信号反馈， 通知Ul当前模数转换已经完成了 。U9、U10分别为电流传感器5和电压传感器4， U10为500V/5V 的电压传感器4，它将转换后的标准0-5V型信号送到l)3的17脚，m就可以控制U3通过通 道CH1采集回路上的电压信号。同样，U9为lmA/5V的电流传感器5，它将转换后的标准0-5V 信号送到U3的16脚，U1就可以通过控制U3通过通道CH0采集回路上的漏电流了。U4和U12为电源模块1，其中U4是220VAC/5VDC/12VDC的电源模块，它将220V交流电 源转换成5V直流电源供单片机系统使用，将220V交流电源转换成12V直流电源供开关量输 出以及继电器使用。U12是220VAC/24VDC的电源模块，它将220V交流电源转换成24V直流 电源供500V直流发生器使用。所以U4的电源输出脚3、 5分别连接到了 U12的电源输入端1、 2。 U12是500V直流发生器，它将输出一个500V的高压供给检测电路使用，它的输出连接到 了图2中的端子216和218。Ull为带看门狗功能的外部存储器，Ull的1脚连接到了 Ul的15脚，作为Ull的片选 信号。Ull的2， 5, 6脚分别连接到了U1的21， 22， 7脚，这三个脚的连线构成了一个标准 的三线制SPI通讯，Ul通过这三个脚的通讯协议可以进行外部存储器的读取和写入。Ull的 7脚连接到了U1的9脚，这个脚是复位信号RST，当系统上电时，Ull通过这个RST脚输出一个复位信号给m，m就开始正常工作。同时mi起到了看门狗的作用，mi—旦工作，便 开始自动计时，如果在这段计时时间内，ui没有通过uii的i脚给予一个踢狗信号，那么Ull便会通过7脚给U1输出一个RST信号，令单片机U1复位重新开始工作，这样做的目的是防 止U1中的程序跑飞，提高系统的可靠性。JP1是按钮，它通过开关量输入模块U5连接到单片机Ul的25-28脚，构成一个开关量 输入，Ul根据输入状态做出各种程序跳转，如修改报警值参数。U13和U14则构成了继电器 驱动模块，U13是一个锁存器，U13的2-9脚连接到了U1的PO 口，这样U13通过锁存U1的 PO 口的数据来输出开关量；U14是一个达林顿输出阵列芯片，主要是起到调节开关量输出电 流的作用，它的输出直接连接到了继电器J1-J5。液晶显示屏采用的是串行接口方式，Ul的1脚接到液晶显示屏的LCDCS片选脚，单片 机Ul的2脚接到液晶显示屏的SCLK串行时钟脚，Ul的3脚接到液晶显示屏的DI串行数据 脚，显示时，Ul首先控制LCDCS脚选中液晶显示屏，然后在串行时钟SCLK的同步下将要显 示的数据通过DI脚移入液晶显示屏。
权利要求1、一种交流电动机绝缘电阻检测装置，其特征在于它包括控制处理单元、交直流转换器、直流发生器、电压传感器、电流传感器、模数转换器、显示屏，其中交直流转换器的交流电输入端与交流电源设有连接，直流发生器的输入端与交直流转换器的直流电输出端设有连接，直流发生器的输出端与电动机三相绕组连接，电压传感器并联在电动机三相绕组对地回路，电流传感器串联在电动机三相绕组对地回路，电压传感器的信号输出端、电流传感器的信号输出端分别和模数转换器的信号输入端设有连接，模数转换器的信号输出端与控制处理系统中单片机的信号输入端设有连接，显示屏的信号输入端与单片机的信号输出端设有连接。
2 、如权利要求1所述的交流电动机绝缘电阻检测装置，其特征在于所述的模数转换 器与单片机之间还设有第一锁存器。
3、如权利要求2所述的交流电动机绝缘电阻检测装置，其特征在于所述的单片机、 模数转换器、第一锁存器的电源引脚与交直流转换器的电源输出端设有连接。
4 、如权利要求1或2或3所述的交流电动机绝缘电阻检测装置，其特征在于所述的 控制处理单元还包括按键输入模块、继电器驱动模块、带看门狗功能的外部存储器，所述的 按键输入模块、带看门狗功能的外部存储器与单片机的信号控制端设有连接，所述的继电器 驱动模块的输入端与单片机的信号输出端设有连接。
5、 如权利要求1或2或3所述的交流电动机绝缘电阻检测装置，其特征在于所述显示 屏的信号输入端与单片机的输出端之间的连接采用串行接口方式。
6、 如权利要求4所述的交流电动机绝缘电阻检测装置，其特征在于所述按键输入模块 包括按键、开关量输入模块，所述按键和开关量输入模块设有连接，所述开关量输入模块和 单片机的控制信号输入端设有连接。
7、 如权利要求4所述的交流电动机绝缘电阻检测装置，其特征在于所述的继电器驱动 模块包括第二锁存器、达林顿输出阵列芯片、继电器，第二锁存器和单片机的输出端连接， 达林顿输出阵列芯片和第二锁存器设有连接，达林顿输出阵列芯片的输出端和继电器设有连 接。
8、 如权利要求7所述的交流电动机绝缘电阻检测装置，其特征在于所述的第二锁存器、 达林顿输出阵列芯片的电源引脚和交直流转换器的输出端设有连接。
9、 如权利要求7所述的交流电动机绝缘电阻检测装置，其特征在于所述的继电器为3-5个。
专利摘要本实用新型涉及一种交流电动机绝缘电阻检测装置，它包括控制处理单元、交直流转换器、直流发生器、电压传感器、电流传感器、模数转换器、显示屏，其中交直流转换器的交流电输入端与交流电源设有连接，直流发生器的输入端与交直流转换器的直流电输出端设有连接，直流发生器的输出端与电动机三相绕组连接，电压传感器并联在电动机三相绕组对地回路，电流传感器串联在电动机三相绕组对地回路，该实用新型是一种精度高、集自动测量、控制、显示于一体的交流电动机绝缘检测装置，适用于自动检测交流电机的定、转子的对地绝缘电阻值。
文档编号G01R27/08GK201096839SQ20072008760
公开日2008年8月6日 申请日期2007年10月18日 优先权日2007年10月18日
发明者涛 朱 申请人:武汉铁工科技发展有限公司