CN101936785A

CN101936785A - 一种电机转子无线测温系统

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Publication number: CN101936785A
Application number: CN 201010266581
Authority: CN
Inventors: 王东; 陈俊全; 郭云珺; 刘继祖; 晏明; 欧阳斌
Original assignee: Naval University of Engineering PLA
Current assignee: Naval University of Engineering PLA
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2011-01-05

Abstract

本发明公开一种电机转子无线测温系统，包括多个铂电阻温度传感器、信号处理子模块、多路开关子模块、微处理器子模块、发射子模块、电源子模块、接收子模块、通信子模块和显示子模块。铂电阻温度传感器埋置于电机转子欲测温的部件，以获取转子欲测温的部件的温度，并将获取的温度转化为电压信号，电压信号依次通过信号处理子模块、多路开关子模块、微处理器子模块处理为数字温度电压信号后，发射子模块将数字温度电压信号调制成射频信号发射到空中，接收子模块无线接收空中的射频信号，将射频信号进行反调制，得到模拟和数字温度信号。本发明结构简单、测量精度高、干扰小、造价低、集成度高等优点，可广泛应用于大中型发电机的转子温度检测。

Description

一种电机转子无线测温系统

技术领域

本发明涉及无线测量和通讯技术领域，具体涉及对大中型电机转子进行温度检测的电机转子无线测温系统。

背景技术

随着舰船综合电力技术的发展，电能变换装置逐渐趋向高功率密度化、小型化、高效化发展。为了使电能变换装置达到较高的功率密度，温升成为一个不可忽视的问题，电机内部温度的上升会引起电机故障。为了更全面、精确的掌握电机的温升情况，保证电机安全、可靠运行，必须监控电机的温度。

其中，对电机定子温度的检测相对简单，然而对电机转子温度的检测原理虽然与定子温度的检测原理相同，但由于转子的测温点是随转子一起旋转的，因此转子温度的检测存在温度信号在旋转状态下的传输问题(转子高速旋转时信号传递、干扰、引线、离心力、振动以及检测装置的机械强度等)，转子温度检测存在较大困难。

目前具备转子温度检测的电机产品并不多，主要分接触式和非接触式两大类，各有其缺点。传统的接触式测量方法利用滑环、碳刷等将温度传感器的信号引出(如授权公告号为CN101345455A)，该方法的主要缺点是增加了制造工艺的复杂程度，并且由于接触电阻的存在使测量精度不高，设备可靠性下降。无接触式测量主要有调频方式、红外线方式及光电方式等。调频方式由于很难克服电磁干扰，实际中往往无法正常工作；基于红外线(如授权公告号为CN101275871)以及光电信号(如授权公告号为CN2924501)等检测装置，虽然解决了抗干扰以及测量精度不高等问题，但是由于其价格等因素，也约束了其应用范围。

因此，有必要提供一种改进的测量电机转子温度的系统来克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机转子无线温度测试系统，该系统具有结构简单、测量精度高、干扰小、造价低、集成度高等优点，可以广泛应用于大中型发电机的转子温度检测。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电机转子无线测温系统，包括：

多个铂电阻温度传感器，埋置在电机的转子欲测温的部件中，用于获取电机转子欲测温的部件处的温度，并将获取的温度转化为电压信号；

信号处理子模块，用于将所述温度电压信号进行数模转换，得到模拟温度电压信号；

多路开关子模块，用于将多个温度信号通过分时复用的方式传递给微处理器模块；

微处理器子模块，用于通过所述多路开关子模块接收所述多个模拟温度电压信号，并将所述模拟温度电压信号转化为数字温度电压信号；

发射子模块，用于将所述数字温度电压信号调制成射频信号，并将所述射频信号发射到空中；

电源子模块，用于向所述信号处理子模块、多路开关子模块、微处理器子模块、以及发射子模块供电；

接收子模块，用于无线接收空中的射频信号，并将所述射频信号进行反调制，得到模拟和数字信号。

在本发明的一个实施例中，所述电机转子无线测温系统还包括：

通信子模块，与所述接收子模块以及PC机连接，用于将所述接收子模块接收并调制后的模拟和数字信号以串口通信的方式传送到PC机；

显示子模块，通过PC机与所述通信子模块连接，用于将PC机接收到的模拟和数字信号以数值和图像形式显示。

在本发明的另一实施例中，所述发射子模块与所述接收子模块通过基于射频技术的无线通讯方式通信。

在本发明的再一实施例中，所述接收子模块、显示子模块、通信子模块为集成化结构，整体可移动地置于邻近电机处。

在本发明的又一实施例中，所述信号处理子模块、多路开关子模块、微处理器子模块、电源子模块和发射子模块为集成化结构，整体固定于电机的转轴端部。

在本发明的再一实施例中，所述微处理器子模块、发射子模块、以及接收子模块均为射频芯片，由于射频技术对应的波长较大，因此传输过程中衍射能力强，传输距离较远。

在本发明的又一实施例中，所述信号处理子模块、多路开关子模块、微处理器子模块、电源子模块、发射子模块、接收子模块、显示子模块、通信子模块均为集成芯片，与同种功能分立式器件相比，大大减小了全系统的体积。

与现有技术相比，本发明电机转子无线温度测试系统具有如下优点：

(1)采用了发射子模块以及与发射子模块无线通信的接收子模块，解决了旋转体的温度信号传输问题；

(2)仅由多个铂电阻温度传感器、信号处理子模块、多路开关子模块、微处理器子模块、电源子模块、发射子模块、接收子模块、通信子模块、以及显示子模块组成，结构简单、造价低；

(3)所述信号处理子模块、多路开关子模块、微处理器子模块、电源子模块、发射子模块可以均为高集成度芯片，能减小电机转子无线温度测试系统的体积和重量，有助于解决高速旋转时电机转子无线温度测试系统的引线不好固定、机械强度要求高、振动大等一系列问题，温度信号在旋转状态下的传输质量好。

附图说明

图1是本发明电机转子无线温度测试系统的组成框图。

图2是图1所示电机转子无线温度测试系统在电机转子上的安装位置示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

结合图1和图2，本发明电机转子无线温度测试系统包括转子温度测量模块1、转子温度无线发射模块2和转子温度无线接收模块3。

转子温度测量模块1包括多个铂电阻温度传感器4。所述多个铂电阻温度传感器4埋置在电机13的转子131欲测温的部件(铁心或绕组部分)中，获取电机13的转子131欲测温的部件处的温度，并将获取的温度转化为电压信号。如图2，铂电阻温度传感器4埋置在转子131的绕组1310中.

转子温度无线发射模块2包括信号处理子模块5、多路开关子模块6、微处理器子模块7、电源子模块8、以及发射子模块9。信号处理子模块5与所述多个铂电阻温度传感器4电连接，用于将所述多个铂电阻温度传感器4产生的温度电压信号进行数模转换，得到模拟温度电压信号；多路开关子模块6采用分时复用的方式将多个模拟温度电压信号传递给微处理器子模块7；微处理器子模块7将模拟温度电压信号转化为数字温度电压信号；发射子模块9与所述微处理子模块7电连接，用于将所述微处理子模块7产生的数字温度电压信号调制(调幅或调频)成射频信号，并将所述射频信号发射到空中；电源子模块8与所述信号处理子模块5、多路开关子模块6、微处理器子模块7、以及发射子模块9连接，用于向所述信号处理子模块5、多路开关子模块6、微处理器子模块7、以及发射子模块9供电。

转子温度无线接收模块3包括接收子模块10、通信子模块11、以及显示子模块12。接收子模块10与所述发射子模块9无线连接，用于接收空中的射频信号，并将所述射频信号进行反调制(调幅或调频)，得到模拟和数字温度信号。通信子模块11与所述接收子模块10以及PC机连接，用于将所述接收子模块10接收并调制后的模拟和数字温度信号以串口通信的方式传送到PC机。显示子模块12通过PC机与所述通信子模块11连接，用于将PC机接收到的模拟和数字温度信号以数值和图像的形式显示出来。

其中，信号处理子模块5、多路开关子模块6、微处理器子模块7、电源子模块8和发射子模块9采用集成化设计，整体固定于电机13的转轴132的端部1320，与铂电阻温度传感器4保持相对静止，解决了旋转体引线的问题。

接收子模块10、显示子模块11、通信子模块12采用集成化设计，整体可移动地置于邻近电机13处。

所述信号处理子模块5、多路开关子模块6、微处理器子模块7、电源子模块8、发射子模块9、接收子模块10、显示子模块11、通信子模块12均为集成芯片。

下面详细说明本发明电机转子无线温度测试系统的内部组成。

铂电阻温度传感器4采用三线制或四线制的铂电阻，铂电阻具有测量准确度高、性能稳定、测温范围宽、抗干扰能力强、抗振动抗冲击性能好、防腐蚀、耐氧化且互换性很好的特点。

信号处理子模块5采用专用集成电路芯片XTR105，能对铂电阻温度传感器4产生的信号进行数模转化。

多路开关子模块6采用电子式多路模拟开关，使本系统具有采集多路温度信号的能力。

微处理器子模块7、发射子模块9和接收子模块10采用基于射频技术的无线通讯芯片CC2510(射频芯片)。

显示子模块11采用LCD液晶显示器如LCD12864液晶显示器，其具有轻薄短小、低功耗、无辐射、分辨率高、抗干扰性等优点。显示子模块11使本系统具有好的人机接口界面，显示的内容直观，丰富。

通信子模块12采用USB转UART芯片，如USB转UART芯片CP2102，只需要在个人电脑安装虚拟串口驱动，而不需要了解USB的相关通信协议，就可以很方便地使用USB接口进行通信，可以进行远程管理。

本发明电机转子无线温度测试系统具有以下优点：

(1)采用了发射子模块9以及与发射子模块9无线连接的接收子模块10，相互之间通过基于2.4GHz射频技术的无线通讯方式通信，解决了旋转体的温度信号传输问题；

(2)仅由转子温度信号模块1、转子温度无线发射模块2、和转子温度无线接收模块3三个部分组成，因此结构简单、造价低；

(3)转子温度无线发射模块2大量采用集成芯片，如信号处理子模块5采用集成电路芯片XTR105，微处理器子模块7、发射子模块9、接收子模块10采用CC2510无线单片机，多路开关子模块6采用CD4051，通信子模块11采用USB转UART芯片CP2102，电源子模块8采用电压转换芯片LP2985，显示子模块12采用LCD12864液晶显示器，减小了电机转子无线温度测试系统的体积和重量，有助于解决高速旋转时电机转子无线温度测试系统的引线不好固定、机械强度要求高、振动大等一系列问题，温度信号在旋转状态下的传输质量好；

(4)微处理器子模块7、发射子模块9、接收子模块10采用低功耗CC2510无线单片机，显示子模块12采用了LCD12864液晶显示器，耗电量小，保证了系统工作时间。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims

1.一种电机转子无线测温系统，包括：

多路开关子模块；

接收子模块，用于无线接收空中的射频信号，并将所述射频信号进行反调制，得到模拟和数字信号.

2.根据权利要求1所述的电机转子无线测温系统，其特征在于，还包括：

通信子模块，与所述接收子模块以及PC机连接，用于将所述接收子模块接收并调制后的模拟和数字信号以串口通信的方式传送到PC机；以及

3.根据权利要求1所述的电机转子无线测温系统，其特征在于，所述发射子模块与所述接收子模块通过基于射频技术的无线通讯方式通信。

4.根据权利要求1所述的电机转子无线测温系统，其特征在于，所述接收子模块、显示子模块、通信子模块为集成化结构，整体可移动地置于邻近电机处。

5.根据权利要求1所述的电机转子无线测温系统，其特征在于，所述信号处理子模块、多路开关子模块、微处理器子模块、电源子模块和发射子模块为集成化结构，整体固定于电机的转轴端部。

6.根据权利要求1所述的电机转子无线测温系统，其特征在于，所述微处理器子模块、发射子模块、以及接收子模块均为射频芯片。

7.根据权利要求1所述的电机转子无线测温系统，其特征在于，所述信号处理子模块、多路开关子模块、微处理器子模块、电源子模块、发射子模块、接收子模块、显示子模块、通信子模块均为集成芯片。