一种漏磁感应式转速检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种漏磁感应式转速检测装置，包括感应式传感器、信号处理部件以及显示控制部件；信号处理部件包括三级二阶有源低通滤波器、运算放大部件、A/D转换部件、电耦合器、二阶有源低通滤波器以及控制器；三级二阶有源低通滤波器以及二阶有源低通滤波器分别依次与运算放大部件、A/D转换部件以及电耦合器串联设置在感应式传感器与控制器之间；控制器与显示控制部件连接。本实用新型整体结构精简，成本低；感应式传感器采集转子及定子的感应电动势，再经信号处理部件得到电机的同步转速等参数，最后经显示控制部件显示，数字化程度高，安装简单，精确度高，适用性广，完全解决了无旋转部件外露的电机转速测量难问题。
【专利说明】一种漏磁感应式转速检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电机测试装置领域，特别地，涉及一种用于异步电机的漏磁感应式转速检测装置。
【背景技术】
[0002]传统的转速测量装置一般采用光电式或者旋转编码器的方式，但是这样的方式都是只适用于旋转部件外露的被测对象，因为光电式转速计及旋转编码器的感光片或者光栅盘都必须安装于旋转部件上，与旋转部件保持同步旋转。对于潜水泵电机或者电潜油泵等，在出厂之前，就已经将电机与泵体组装为一体，无外露的旋转部件，就无法进行转速的测量。
[0003]目前对于电潜泵的转速测量，使用最多的两种方式为:(I)光电式检流计法:需要采用人工计时，且操作繁杂，人为因素影响较大，测量准确度不高，难以普及；(2)震动法:采用国外进口的震动测量仪器，由于某些电机整体平衡性能较好，使用震动法无法进行测量，测量结果不能保证，且测量精度不高，费用昂贵。
[0004]异步电动机的转子在旋转磁场中切割磁力线产生感应电流的频率，是电动机转子频率和电动机定子电压频率的差频。因此利用感应线圈来感应电机的漏磁，然后将信号进行调理，分离等操作，得到电机的定子电压频率信号和差频信号(Hz)，由定子电压频率可以得到电动机的同步转速nl，由差频信号可以得到电动机的转差转转速n2，两者之差(nl-n2)即为电动机的异步转速，因此，漏磁感应式转速计的发明使得异步电动机的转速测量有了很大的进步。
[0005]漏磁感应式转速计采用感应线圈，使用时只需将感应线圈放置于被测电机附近，无需特别安装，即可采集到转子电流及定子电流的感应电动势，再通过滤波、Α/D处理、分离等操作，得到异步电动机的转差频率，定子频率，进而得到电机的同步转速，异步转速，转差转速，转差率等参数。由于感应传感器采用密封灌装，具有很好的防水防油及绝缘性能，因此对于潜水泵或者潜油泵的转速测量(需要将传感器放置于水中或油中的情况)，也能满足需求。但是，由于采用漏磁感应原理，当电机漏磁比较小的时候，比如电机空载时，电机转子电流较小的情况，会导致感应线圈无法感应到转子电流信号产生感应电动势，从而测量不准确，因此，采用感应线圈的漏磁感应式转速计也存在一定的局限性。
[0006]因此，发明一种结构精简、成本低、精确度高、适用范围广的异步电动机的转子测速装置具有重要的意义。
实用新型内容
[0007]本实用新型目的在于提供一种结构精简、成本低、精确度高、适用范围广的漏磁感应式转速检测装置，具体技术方案如下:
[0008]一种漏磁感应式转速检测装置，包括感应式传感器、信号处理部件以及显示控制部件；[0009]所述信号处理部件包括三级二阶有源低通滤波器、第一运算放大部件、第一 A/D转换部件、第一电耦合器、二阶有源低通滤波器、第二运算放大部件、第二 Α/D转换部件、第二电耦合器以及控制器；所述三级二阶有源低通滤波器、第一运算放大部件、第一 Α/D转换部件以及第一电耦合器依次串联设置在所述感应式传感器与所述控制器之间；所述二阶有源低通滤波器、第二运算放大部件、第二 Α/D转换部件以及第二电耦合器依次串联设置在所述感应式传感器与所述控制器之间；
[0010]所述控制器与所述显示控制部件连接。
[0011]以上技术方案中优选的，所述感应式传感器的漆包线为QZ系列漆包线，其铜线线径为0.08?0.15mm,其绕线骨架半径为2.5-3.2cm,其铁芯为硅钢片叠压而成的铁芯，其绕线圈数为1.5万匝?3万匝，其线圈内阻为6k Ω?9k Ω，其电感值为0.28-0.32mH,其感应线圈通过由内到外的704白胶层以及环氧树脂胶层密封于金属铝壳内。
[0012]以上技术方案中优选的，所述感应式传感器通过三芯屏蔽线缆分别与所述三级二阶有源低通滤波器以及二阶有源低通滤波器连接。
[0013]以上技术方案中优选的，所述显示控制部件为上位机。
[0014]以上技术方案中优选的，所述控制器通过USART异步通信串口与显示控制部件连接。
[0015]以上技术方案中优选的，所述控制器为AVR单片机或PLC控制器。
[0016]以上技术方案中优选的，所述AVR单片机为16MHz高速晶振的单片机。
[0017]以上技术方案中优选的，所述第一运算放大部件以及第二运算放大部件均为运放芯片；所述第一 Α/D转换部件以及第二 Α/D转换部件均为AD芯片。
[0018]本实用新型具有以下有益效果:
[0019](I)本实用新型的漏磁感应式转速检测装置采用感应式传感器、信号处理部件以及显示控制部件三大部分组合,整体结构精简,成本低；通过感应式传感器采集到转子电流及定子电流的感应电动势，再通过信号处理部件进行滤波、Α/D处理、分离等操作，得到异步电动机的转差频率以及定子频率，进而得到电机的同步转速、异步转速、转差转速、转差率等参数，最后经显示控制部件显示，各部分数字化程度高，精确度高，同时适合于各种电机漏磁情况的应用，解决了无旋转部件外露的电机转速测试难题。
[0020](2)本实用新型中感应式传感器的漆包线为QZ系列漆包线，其铜线线径为0.08?
0.15mm，其绕线骨架半径为2.5-3.2cm，其铁芯为硅钢片叠压而成的铁芯，其绕线圈数为
1.5万匝?3万匝，其线圈内阻为6kΩ?9kΩ，其电感值为0.28-0.32mH，其感应线圈通过由内到外的704白胶层以及环氧树脂胶层密封于金属铝壳内，感应式传感器的精确度高，拓展漏磁感应式转速检测装置的适用范围。
[0021](3)本实用新型中感应式传感器通过三芯屏蔽线缆分别与所述三级二阶有源低通滤波器以及二阶有源低通滤波器连接，有很好的耐高温、耐磨、防水性能，延长其使用寿命。
[0022](4)本实用新型中显示控制部件为上位机，可以设置监控区域和控制区域两个功能项，其中监控区域，可以实时模拟显示监测电机的同步转速、异步转速、转差转速、转差率等参数，并设置上限值和/或下限值，并显示不同的指示灯；控制区域主要是根据用户设置的参数进行相关操作，用户可以设置保护参数，当转速达到某个上限值时，上位机自动控制控制器实现电机的智能自动控制或实现保护措施。[0023](5)本实用新型中控制器为AVR单片机或PLC控制器，且通过USART异步通信串口与所述显示控制部件连接，操作方便，数据传递速度快、准确度高;AVR单片机为16MHz高速晶振的单片机，定时周期准确，频率测量精度高。
[0024](6)本实用新型中第一运算放大部件以及第二运算放大部件均为运放芯片，第一Α/D转换部件以及第二 Α/D转换部件均为AD芯片，部件容易获得、结构精简，成本低，方便使用。
[0025]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0027]图1是本实用新型优选实施例1的漏磁感应式转速检测装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0029]实施例1:
[0030]一种漏磁感应式转速检测装置，详见图1，包括感应式传感器1、信号处理部件2以及显示控制部件3，整体结构精简，成本低，安装方便。
[0031]所述信号处理部件2包括三级二阶有源低通滤波器20、第一运算放大部件21、第一 Α/D转换部件22、第一电耦合器23、二阶有源低通滤波器24、第二运算放大部件25、第二Α/D转换部件26、第二电耦合器27以及控制器28 ;所述三级二阶有源低通滤波器20、第一运算放大部件21、第一 Α/D转换部件22以及第一电耦合器23依次串联设置在所述感应式传感器I与所述控制器28之间；所述二阶有源低通滤波器24、第二运算放大部件25、第二Α/D转换部件26以及第二电耦合器27依次串联设置在所述感应式传感器I与所述控制器28之间。
[0032]所述控制器28为AVR单片机或PLC控制器，且通过USART异步通信串口与所述显示控制部件3连接，操作方便，数据传递速度快、准确度高；所述AVR单片机为16MHz高速晶振的单片机，定时周期准确，频率测量精度高。
[0033]所述感应式传感器I的漆包线为QZ系列漆包线，其铜线线径为0.08?0.15mm,其绕线骨架半径为2.5-3.2cm，其铁芯为硅钢片叠压而成的铁芯，其绕线圈数为1.5万匝?
3万匝，其线圈内阻为6kΩ?9kΩ，其电感值为0.28-0.32mH，其感应线圈通过由内到外的704白胶层以及环氧树脂胶层密封于金属铝壳内，具体是:感应线圈先采用704白胶进行初步灌封，以免第二次进行灌封时产生的张力将线圈损坏；待第一次灌封完成成型后，再使用环氧树脂进行第二次灌封，并将整个感应线圈封闭于金属铝壳内。感应式传感器的精确度高，拓展漏磁感应式转速检测装置的适用范围。
[0034]所述感应式传感器I通过三芯屏蔽线缆4分别与所述三级二阶有源低通滤波器20以及二阶有源低通滤波器24连接，有很好的耐高温、耐磨、防水性能，延长其使用寿命。
[0035]所述显示控制部件3为上位机，可以根据实际需求设置监控区域和控制区域两个功能项，其中监控区域，可以实时模拟显示监测电机的同步转速、异步转速、转差转速、转差率等参数，并设置上限值和/或下限值，并显示不同的指示灯；控制区域主要是根据用户设置的参数进行相关操作，用户可以设置保护参数，当转速达到某个上限值时，上位机自动控制控制器实现电机的智能自动控制或实现保护措施。
[0036]所述第一运算放大部件21以及第二运算放大部件25均为运放芯片；所述第一 A/D转换部件22以及第二 A/D转换部件26均为AD芯片；所述第一电耦合器23与第二电耦合器27相同，部件容易获得、结构精简，成本低，方便使用。
[0037]本实用新型漏磁感应式转速检测装置的工作步骤如下:
[0038]( I)感应电压信号由感应式传感器I获得，感应电压信号通过屏蔽电缆4连接至信号处理部件2 ；
[0039](2)信号处理部件2得到定子及转子的感应电动势信号后，依次经过所述三级二阶有源低通滤波器20以及第一运算放大部件21分离出转子感应电压信号，再经过第一 A/D转换部件22进行模数转换，对信号进行整形，转换为脉冲信号，再经第一电耦合器23进行光耦的隔离后输送至控制器28 ;依次经过所述二阶有源低通滤波器24以及第二运算放大部件25分离出定子感应电压信号，再经第二 A/D转换部件26进行模数转换，对信号进行整形，转换为脉冲信号，再经第二电耦合器27进行光耦的隔离后输送至控制器28 ；
[0040](3)控制器28通过计数器的捕获及终端功能，对单位周期内的脉冲信号个数进行计数，进而转换为十六进制浮点数的频率信号后传递给显示控制部件3，具体是通过USART异步通信串口与上位机进行数据交换，将频率信号传输至上位机进行处理与显示；上位机还可以设置上限值和/或下限值，并显示不同的指示灯；当转速达到某个上限值时，上位机自动控制控制器实现电机的智能自动控制或实现保护措施。
[0041]上述中AVR单片机采用16MHz高速晶振的单片机，定时周期准确，频率测量精度最闻可以达到0.1%。
[0042]应用本实用新型的漏磁感应式转速检测装置，数字化传输，电磁兼容性能强；测量精度高，可达0.1%;安装方便，对于没有旋转部件外露的对象转速测量，依然能完成；全密封式传感器，对于潜水泵、潜油泵这类必须将传感器放置于水中或者油中的测量环境，依然能满足需求。
[0043]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种漏磁感应式转速检测装置，其特征在于:包括感应式传感器(I)、信号处理部件(2)以及显示控制部件(3); 所述信号处理部件(2)包括三级二阶有源低通滤波器(20)、第一运算放大部件(21)、第一 Α/D转换部件(22)、第一电耦合器(23)、二阶有源低通滤波器(24)、第二运算放大部件(25)、第二 Α/D转换部件(26)、第二电耦合器(27)以及控制器(28);所述三级二阶有源低通滤波器(20)、第一运算放大部件(21)、第一 Α/D转换部件(22)以及第一电耦合器(23)依次串联设置在所述感应式传感器(I)与所述控制器(28 )之间；所述二阶有源低通滤波器(24)、第二运算放大部件(25)、第二 Α/D转换部件(26)以及第二电耦合器(27)依次串联设置在所述感应式传感器(I)与所述控制器(28)之间； 所述控制器(28)与所述显示控制部件(3)连接。
2.根据权利要求1所述的漏磁感应式转速检测装置，其特征在于:所述感应式传感器(I)的漆包线为QZ系列漆包线，其铜线线径为0.08?0.15mm,其绕线骨架半径为2.5-3.2cm，其铁芯为硅钢片叠压而成的铁芯，其绕线圈数为1.5万匝?3万匝，其线圈内阻为6kQ?9kΩ，其电感值为0.28-0.32mH，其感应线圈通过由内到外的704白胶层以及环氧树脂胶层密封于金属铝壳内。
3.根据权利要求2所述的漏磁感应式转速检测装置，其特征在于:所述感应式传感器(I)通过三芯屏蔽线缆(4)分别与所述三级二阶有源低通滤波器(20)以及二阶有源低通滤波器(24)连接。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的漏磁感应式转速检测装置，其特征在于:所述显示控制部件(3)为上位机。
5.根据权利要求4所述的漏磁感应式转速检测装置，其特征在于:所述控制器(28)通过USART异步通信串口与所述显示控制部件(3)连接。
6.根据权利要求1所述的漏磁感应式转速检测装置，其特征在于:所述控制器(28)为AVR单片机或PLC控制器。
7.根据权利要求6所述的漏磁感应式转速检测装置，其特征在于:所述AVR单片机为16MHz闻速晶振的单片机。
8.根据权利要求1所述的漏磁感应式转速检测装置，其特征在于:所述第一运算放大部件(21)以及第二运算放大部件(25)均为运放芯片；所述第一 Α/D转换部件(22)以及第二 Α/D转换部件(26)均为AD芯片。
【文档编号】G01P3/487GK203672905SQ201420031090
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】徐伟专, 庞林 申请人:湖南银河电气有限公司