一种无刷发电机组的原动机转速表的制作方法

1.本实用新型涉及发电机领域，具体地说，涉及一种无刷发电机组的原动机转速表。


背景技术：

2.现有技术中，无刷发电机组的原动机的转速测量方法，主要是利用测速探头来进行测量，但是这种测量方式存在以下缺点：
3.1. 探头的安装工艺有特定的要求，实际的安装过程中，经常会因安装人员水平的差异导致测量出现误差；
4.2. 在运行过程中，探头受机组震动或者其他部件影响，出现碰磨，导致测量出现误差；
5.3. 测速齿轮在实际的运行过程中，会出现磨损或者齿轮表面出现毛刺，导致测量出测量误差。同时还可能使得机组的运行可能存在安全隐患。
6.在三机同轴无刷发电机组中，永磁机转速与原动机转速一致，因此，本实用新型提出一种新的原动机的转速的测量方式，是通过永磁机的输出信号来测量无刷发电机组的原动机的转速。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本实用新型利用永磁机输出信号的频率来测量原动机的转速，并将转速显示出来。本实用新型采集信号简便，测量精度高，且不易损耗，使用寿命长，实用性强。
8.本实用新型的目的在于为测量无刷发电机组的原动机的转速提供一种新的测量产品，且设计的转速表较传统的探头式的转速表在使用上更加的简单方便；
9.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
10.一种无刷发电机组的原动机转速表，利用永磁机的输出信号的频率对转速进行测量，包括电源模块、整流电路、频率电压转换电路、信号放大电路以及数字显示模块；
11.所述的电源模块为整流电路、频率电压转换电路、信号放大电路和数字显示模块提供工作电源，使得各个电路中的芯片可以正常工作；
12.所述的整流电路的输入端与无刷发电机组的永磁机的输出端相连，整流电路将永磁机输出的正弦波变成方波；整流电路的输出端与频率电压转换电路的输入端相连，频率电压转换电路将输入信号的的频率转换成相对应的电压并输出；
13.频率电压转换电路的输出端与信号放大电路的输入端相连，信号放大电路的输出端与数字显示模块相连，信号经过放大后显示，实现原动机转速的测量显示。
14.所述的整流电路的输入端与无刷发电机组的永磁机的输出端相连，整流电路的作用主要有两点，第一，隔离作用，即将永磁机输出的较高电压与测量电路隔离，从而保护测量电路，且降低外部对电路的干扰。第二，整流作用，即将永磁机输出的正弦波变成相同频率的方波，使之可以被后续电路所利用，整流电路的输出端与频率电压转换电路的输入端
相连。
15.所述的频率电压转换电路的输入端与整流电路的输出端相连，信号首先经过一个电容，该电容的作用是将输入的方波信号整流成可以被v/f转换芯片所利用的尖波信号，尖波信号进入v/f转换芯片后输出一个直流电压值，输出的直流电压与输入的尖波信号的频率成固定的比例关系，即与永磁机输出信号的频率成固定的比例关系；频率电压转换电路的输出端与信号放大电路的输入端相连。
16.所述的信号放大电路的作用是将频率电压转换电路输出的直流电压进行放大，放大倍数根据实际需要设计；信号放大电路的输出端与数字显示模块的输入端相连。
17.所述的数字显示模块的输入端与信号放大电路的输出端相连，通过改变显示模块输出数值与输入直流电压值的比例关系，从而成功的显示出原动机的转速。
18.有益效果
19.1、本实用新型的无刷发电机机组的原动机转速表，利用无刷发电机机组的永磁机的频率特性来测量原动机的转速，本实用新型只需要将永磁机输出的交流电压信号引出即可，无需安装任何东西，相比于安装探头，采集信号更加简便；
20.2、传统的探头在一定周期后会出现老化、磨损等问题，严重影响测量结果，本实用新型直接采集电压信号，信号线不易损耗，可靠性高，使用寿命长，而且易于检查；并且将信号分级处理，首先将采集的正弦波信号进行整流，使之变成方波，再将信号放大后经过电容，使方波变成可以v/f转换芯片接收的尖波信号，这个过程提高了信号识别的范围和精度，使得转速较低时，采集的信号依然满足要求，实用性强。
附图说明
21.图1为本实用新型的无刷发电机组的原动机转速表的功能模块图；
22.图2为实施例中的无刷发电机组的原动机转速表的电路图；
23.图3为实施例中的电源模块的电路图；
24.图4为实施例中的整流电路的电路图；
25.图5为实施例中的频率电压转换电路的电路图；
26.图6为实施例中的信号放大电路的电路图；
27.图7为实施例中的数字显示模块电路图。
28.图8为本实用新型制备的无刷发电机组的原动机转速表的实物图。
具体实施方式
29.为了使本实验的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，下面将结合附图及具体案例对本实用新型做进一步详细的说明。
30.实施例1
31.如图1所示，一种无刷发电机组的原动机转速表，包括电源模块、整流电路、频率电压转换电路、信号放大电路以及数字显示模块；
32.所述的电源模块为整流电路、频率电压转换电路、信号放大电路和数字显示模块提供工作电源，使得各个电路中的芯片可以正常工作；
33.所述的整流电路的输入端与无刷发电机组的永磁机的输出端相连，整流电路将永
磁机输出的正弦波变成方波；整流电路的输出端与频率电压转换电路的输入端相连，频率电压转换电路将输入信号的的频率转换成相对应的电压并输出；
34.频率电压转换电路的输出端与信号放大电路的输入端相连，信号放大电路的输出端与数字显示模块相连，信号经过放大后显示，实现原动机转速的测量显示。
35.如图3所示，所述的电源模块p1有6个引脚，引脚1接地，引脚2、引脚3接交流220v电源，引脚4输出-12v,引脚5输出0v，引脚6输出+12v；其引脚4脚接整流电路、频率电压转换电路以及信号放大电路的负电源端；其引脚5作为整个电路的“地”来使用；其引脚6接整流电路、频率电压转换电路以及信号放大电路的正电源端。
36.如图4所示，所述的整流电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第一电容c0、第二电容c1、第三电容c2、滑动变阻器w1、第一二极管d1、第二二极管d2、第一运算放大器u1；第一电阻r1的一端作为输入端与永磁机的l端相连,第一电阻r1的另一端与第五电阻r5的一端相接，第五电阻r5的另一端与第七电阻r7的一端相连，第七电阻r7的另一端与第一运算放大器u1的引脚7相连；第五电阻r5的另一端与第一运算放大器u1的引脚6相连；第一电阻r1的另一端与第三电阻r3的一端相连,第三电阻r3的另一端与第四电阻r4的一端相连，第四电阻r4的另一端与第二电阻r2的一端相连，第二电阻r2的另一端作为输入端与永磁机的n端相连;第一电阻r1的另一端与第一二极管d1的正极相连，第二电阻r2的一端与第二二极管d2的正极相连，第一二极管d1的负极与第二二极管d2的负极相连，第一电容c0的两端分别与接第一二极管d1的正极、第二二极管d2的正极相连；第一二极管d1的负极与第六电阻r6的一端、第二电容c1的一端相连，第二电容c1的另一端接地，第六电阻r6的另一端与第一滑动变阻器w1的一端、第三电容c2的一端相连,第三电容c2的另一端接地，第一滑动变阻器w1的另一端与第九电阻r9的一端、第八电阻r8的一端相连，第九电阻r9的另一端接u1的5脚，第八电阻r8的另一端接地；第三电阻r3的另一端接地；第十电阻r10的两端分别与第一运算放大器u1的引脚7和引脚3相连，第一运算放大器u1的引脚1与引脚2相连，第一运算放大器u1的引脚4接-12v，引脚8接+12v，引脚1作为整流电路的输出端与频率电压转换电路的输入端相连。
37.如图5所示，频率电压转换电路包括第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻rx、第十七电阻rt、第十八电阻rf，第四电容c3、第五电容c4、第六电容c5、第七电容ct，第二滑动变阻器w2，第二运算放大器u2，f/v转换芯片；f/v转换芯片引脚8接+12v;f/v转换芯片的引脚7与第十二电阻r12的一端、第十六电阻rx的一端相连，第十二电阻r12的另一端接+12v，第十六电阻rx的另一端接地；f/v转换芯片的引脚6与第十一电阻r11的一端、第四电容c3的一端相连，第十一电阻r11的另一端接+12v，第四电容c3的另一端接整流电路；f/v转换芯片的引脚5与第十七电阻rt的一端、第七电容ct的一端相连，第十七电阻rt的另一端接+12v，第七电容ct的另一端接地；f/v转换芯片的引脚3、引脚4接地；f/v转换芯片的引脚2与第二滑动变阻器w2的一端相连，第二滑动变阻器w2的另一端接地；f/v转换芯片的引脚1与第五电容c4的一端、第十三电阻r13的一端、第十八电阻rf的一端相连，第五电容c4的另一端接地，第十三电阻r13的另一端与第二运算放大器u2的引脚2相连，第十八电阻rf的另一端与第十四电阻r14的一端、第二运算放大器u2的引脚1相连，第十四电阻r14的另一端接与第二运算放大器u2的引脚5相连；第六电容c5
的两端分别与第二运算放大器u2的引脚5、引脚1相连；第十五电阻r15的一端与第二运算放大器u2的引脚3相连，第十五电阻r15的另一端接地；第二运算放大器u2的引脚4接-2v，其引脚8接+12v；其引脚6接引脚7；u2的引脚7作为频率电压转换电路的输出与信号放大电路相接。
38.如图6所示，信号放大电路包括三个电阻第十九电阻r19、第二十电阻r20、第二十一电阻r21,第三滑动变阻器w3、第三运算放大器u3;第三运算放大器u3的引脚1与第三滑动变阻器w3的一端、第二十一电阻r21的一端相连，第三滑动变阻器w3的另一端接第三运算放大器u3的引脚2，第二十一电阻r21的另一端接第三运算放大器u3的引脚5；第三运算放大器u3的引脚2与第十九电阻r19的一端相连，第十九电阻r19的另一端接频率电压转换电路；第三运算放大器u3的引脚3与第二十电阻r20的一端相连，第二十电阻r20的另一端接地；第三运算放大器u3的引脚4接-12v，其引脚8接+12v，其引脚6脚与引脚7相连，且引脚7接数字显示模块。
39.如图7所示，数字显示模块的输入端与信号放大电路的输出端相连，数字显示模块有5个引脚；引脚1接信号放大电路的输出端;引脚2为空；引脚3、引脚4接地；引脚5接+12v。
40.本实用新型的转速表所包含的各电路的功能、作用、以及电路间的信号传递如下：
41.通过电源模块给整流电路、频率电压转换电路、信号放大电路和数字显示模块提供工作电源，使得各个电路中的芯片可以正常工作。
42.整流电路的输入端与无刷发电机组的永磁机的输出端相连，当发电机转速较高时，永磁机的输出电压也较高，这时第一电阻r1、第二电阻r2可以选取阻值与功率都较大的电阻，因为当发电机组转速较高时，永磁机输出的电压也较高，可以起到隔离作用，从而保护测量电路，c0、c1、c2起到滤波作用，可以消除杂波，降低外部对电路的干扰。而r5、r7、r8、r9、w1以及u1b组成了一个电压比较器，其作用是将永磁机输出的正弦波变成相同频率的方波，使之可以被频率电压转换电路所利用；u1a组成一个电压跟随器，起到缓冲与隔离的作用；整流电路的输出端与频率电压转换电路的输入端相连。
43.所述的频率电压转换电路的输入端与整流电路的输出端相连，整流电路输出的方波信号首先经过电容c3，该电容的作用是将输入的方波信号整流成可以被v/f转换芯片lm1所利用的尖波信号，尖波信号进入v/f转换芯片后输出一个直流电压值，输出的直流电压与输入的尖波信号的频率成固定的比例关系，即与永磁机输出信号的频率成固定的比例关系。具体来说：图中lm1、r11、r12、r13、r15、rx、rt、rf、w3、ct1、c4、c5以及u2a组成一个v/f转换电路，该电路可以把输入的频率转换成一个相对应的直流电压输出，输出直流电压的大小与输入频率的比例关系由w2、rf、rt、ct1决定；得到频率转换电路输出的电压与输入信号频率之间的线性关系，如下式所示：
44.（公式1）
45.式中，vout1为频率电压转换电路的输出电压；fin为发电机组永磁机的输出频率；w2为滑动变阻器；rf、rt为电阻；ct为电容。
46.图中u2b组成一个跟随电路，起到缓冲隔离，提高带载能力的作用，确保频率电压转换电路的输出更加稳定；频率电压转换电路的输出端与信号放大电路的输入端相连。
47.信号放大电路中u3a、r20、w3组成一个放大电路，其作用是将频率电压转换电路输
出的直流电压进行放大，放大倍数根据实际需要设计；图中u3b组成一个电压跟随器，起到缓冲与隔离的作用。
48.由图可得信号放大电路的输出电压与输入电压之间的线性关系，如下式所示：
49.（公式2）
50.式中，vout2为信号放大电路的输出电压；w3为滑动变阻器；r20为第二十电阻。
51.由公式（2）推导可得：（公式3）
52.根据永磁机频率与发电机转速的关系：
53.（公式4）
54.式中，n为发电机转速；p为永磁机极对数。
55.综上所述，可得到输出的电压vout2与发电机转速n之间的线性关系，如下式所示：
56.（公式5）
57.信号放大电路的输出电压接到数字显示模块的引脚1，并设置数字显示模块放大相应的倍数，即可成功显示原动机的转速。
58.采用上述方案，制备出的无刷发电机组的原动机转速表，如图8所示，是可以成功的测量转速，该转速表采集信号简便，测量精度高，且不易损耗。
59.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。