CN103308704B

CN103308704B - 反转速测量电路

Info

Publication number: CN103308704B
Application number: CN201310201788.8A
Authority: CN
Inventors: 夏惠兴; 华洪斌
Original assignee: JIANGYIN JIANGLING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Jiang Ling Polytron Technologies Inc
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2033-05-24
Also published as: CN103308704A

Abstract

本发明公开了一种反转速测量电路，采用两路同步信号采集设计，传感器信号输入首先经过电容隔离，同时通过两个稳压二极管反向串联对信号进行限幅处理，再采用磁效应管自偏压电路对信号进行放大处理。然后放大信号通过电压比较电路对输出信号进行信号补偿、处理，输出有效方波，最后通过光耦进行电平转换，得到高速计数器采样电平。本发明可以匹配所有类型的转速传感器的转速测量，转速测量匹配性更好，可以适合各类高要求工业转速仪表的要求。

Description

反转速测量电路

技术领域

本发明涉及旋转机械在线监测领域，具体涉及一种用于旋转机械的反转速测量的电路，适用于工业旋转机械转速及反转速监测保护系列仪表。

背景技术

旋转机械在电力、石化、冶金、机械等行业的生产中得到广泛应用，其作为生产中的关键设备，对安全和可靠有很高的要求。由于许多无法避免的因素影响，旋转机械有时会出现各种故障，以致降低或失去其预定的功能，甚至造成严重的事故，造成人员的伤亡和巨大的经济损失，产生严重的社会影响。旋转机械设备的转速作为最重要的参数之一，直接反应了设备的运行状况。同时，很大部分旋转机械设备单单测量其转速是不够的，还需要对设备的出现反转时进行判断和保护，如水泵、风机等。目前，国内外具备反转速测量的设备比较少，测量可靠性也不高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种用于旋转机械的反转速测量电路，可以匹配多种类型的转速传感器的转速测量，并使转速测量匹配性做的更好。

本发明的技术方案如下：

一种反转速测量电路，包括第一路处理电路和第二路处理电路；

所述第一路处理电路的输入端串联第一电容、第一电阻、第二电阻后连接第一磁效应管的栅极，第一磁效应管的栅极连接下拉的第三电阻，第一稳压二极管和第二稳压二极管反向串联后一端接地，另一端连接在第一电阻和第二电阻之间，第一磁效应管的源极连接下拉的第四电阻和第二电容，第一磁效应管的漏极连接上拉的第五电阻；第一磁效应管的漏极串联第六电阻后连接第一电压比较器的同相输入端，第一磁效应管的漏极串联第七电阻后连接第一电压比较器的反相输入端，第一电压比较器的反相输入端连接下拉的第八电阻和第三电容，第一电压比较器的接地端、负电源电压端分别接地，第一电压比较器的平衡端和平衡/选通端短接，第一电压比较器的正电源电压端连接下拉的第四电容并连接+12V电压，第九电阻和第五电容并联后连接在第一电压比较器的同相输入端和输出端之间；第一电压比较器的输出端连接上拉的第十电阻并串联第十一电阻后连接第一光电耦合器的正极输入端，第一光电耦合器的负极输入端与第二光电耦合器的正极输入端连接，第二光电耦合器的负极输入端接地，第一光电耦合器、第二光电耦合器的集电极输出端分别连接+5V电压，第一光电耦合器发射极输出端连接下拉的第十二电阻并作为第一路处理电路的输出端，第二光电耦合器的发射极输出端作为同步输出端；

所述第二路处理电路的输入端串联第六电容、第十三电阻、第十四电阻后连接第二磁效应管的栅极，第二磁效应管的栅极连接下拉的第十五电阻，第三稳压二极管和第四稳压二极管反向串联后一端接地，另一端连接在第十三电阻和第十四电阻之间，第二磁效应管的源极连接下拉的第十六电阻和第七电容，第二磁效应管的漏极连接上拉的第十七电阻；第二磁效应管的漏极串联第十八电阻后连接第二电压比较器的同相输入端，第二磁效应管的漏极串联第十九电阻后连接第二电压比较器的反相输入端，第二电压比较器的反相输入端连接下拉的第二十电阻和第八电容，第二电压比较器的接地端、负电源电压端分别接地，第二电压比较器的平衡端和平衡/选通端短接，第二电压比较器的正电源电压端连接下拉的第九电容并连接+12V电压，第二十一电阻和第十电容并联后连接在第二电压比较器的同相输入端和输出端之间；第二电压比较器的输出端连接上拉的第二十二电阻并串联第二十三电阻后连接第三光电耦合器的正极输入端，第三光电耦合器的负极输入端接地，第三光电耦合器的集电极输出端连接+5V电压，第三光电耦合器发射极输出端连接下拉的第二十四电阻并作为第二路处理电路的输出端。

其进一步的技术方案为：所述第一路处理电路的输入端和第二路处理电路的输入端分别连接上拉电阻。

本发明的有益技术效果是：

本发明采用两路同步采样设计，同时电路设计可以匹配所有类型的转速传感器的转速测量，如电涡流传感器类型、磁电式、磁阻式、霍尔传感器、光电、接近开关等，使转速测量匹配性做的更好。本发明可以适合各类高要求工业转速仪表的要求。

本发明附加的优点将在下面具体实施方式部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明的第一路处理电路图。

图2是本发明的第二路处理电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明包括第一路处理电路（图1）和第二路处理电路（图2）两部分。

如图1所示，第一路处理电路的输入端V1串联电容C27、电阻R60、电阻R61后连接磁效应管BG8的栅极；磁效应管BG8的栅极连接下拉的电阻R64；稳压二极管Z3和稳压二极管Z4反向串联后一端接地，另一端连接在电阻R60和电阻R61之间；磁效应管BG8的源极连接下拉的电阻R65和电容C28，磁效应管BG8的漏极连接上拉的电阻R55。磁效应管BG8的漏极串联电阻R56后连接电压比较器IC11的同相输入端（2脚），磁效应管BG8的漏极串联电阻R58后连接电压比较器IC11的反相输入端（3脚）；电压比较器IC11的反相输入端连接下拉的电阻R63和电容C29，电压比较器IC11的接地端（1脚）、负电源电压端（4脚）分别接地，电压比较器IC11的平衡端（5脚）和平衡/选通端（6脚）短接，电压比较器IC11的正电源电压端（8脚）连接下拉的电容C26并连接+12V电压；电阻R53和电容C25并联后连接在电压比较器IC11的同相输入端和输出端（7脚）之间。电压比较器IC11的输出端连接上拉的电阻R54并串联电阻R59后连接光电耦合器DD4的正极输入端；光电耦合器DD4的负极输入端与光电耦合器DD5的正极输入端连接，光电耦合器DD5的负极输入端接地；光电耦合器DD4、光电耦合器DD5的集电极输出端分别连接+5V电压；光电耦合器DD4发射极输出端连接下拉的电阻R62并作为第一路处理电路的输出端INT0，光电耦合器DD5的发射极输出端作为电路的同步信号输出端PUL。该同步信号输出PUL用于某些特殊场合的应用。

如图2所示，第二路处理电路的输入端V2串联电容C22、电阻R46、电阻R47后连接磁效应管BG7的栅极；磁效应管BG7的栅极连接下拉的电阻R50；稳压二极管Z1和稳压二极管Z2反向串联后一端接地，另一端连接在电阻R46和电阻R47之间；磁效应管BG7的源极连接下拉的电阻R51和电容C23，磁效应管BG7的漏极连接上拉的电阻R39。磁效应管BG7的漏极串联电阻R40后连接电压比较器IC9的同相输入端（2脚），磁效应管BG7的漏极串联电阻R43后连接电压比较器IC9的反相输入端（3脚）；电压比较器IC9的反相输入端连接下拉的电阻R49和电容C24，电压比较器IC9的接地端（1脚）、负电源电压端（4脚）分别接地，电压比较器IC9的平衡端（5脚）和平衡/选通端（6脚）短接，电压比较器IC9的正电源电压端（8脚）连接下拉的电容C20并连接+12V电压；电阻R37和电容C19并联后连接在电压比较器IC9的同相输入端和输出端（7脚）之间。电压比较器IC9的输出端连接上拉的电阻R38并串联电阻R44后连接光电耦合器DD3的正极输入端，光电耦合器DD3的负极输入端接地，光电耦合器DD3的集电极输出端连接+5V电压，光电耦合器DD3发射极输出端连接下拉的电阻R52并作为第二路处理电路的输出端INT1。

如图1、图2所示，第一路处理电路的输入端V1和第二路处理电路的输入端V2可以选择性的分别连接上拉电阻R57、R41。

本发明的工作原理如下：

由于反转速的测量需要采集两路信号并进行计算，因此，本发明采用两路同步信号采集设计，输入设计可选的上拉电阻，以适应如某些开路输出型传感器。传感器信号输入V1、V2首先经过电容隔离，同时通过两个稳压二极管反向串联对信号进行限幅处理，再采用磁效应管自偏压电路对信号进行放大处理。然后放大信号通过LM311芯片所组成的比较电路，并对输出信号进行信号补偿、处理，输出有效方波。最后通过光耦进行电平转换，得到高速计数器采样电平INT0、INT1。

图1、图2所示的两路输出方波后续将分别输入处理芯片，根据相位差计算实现转速及反转速的监测保护，该部分计算采用现有算法，不属于本发明的保护范围。

以上所述的元器件均为市售商品，实施例中的元器件型号可参见下表：

图1、图2中主要元器件表：

序号	元器件代号	元器件类型	元器件参数或型号
				1	IC11、IC9	电压比较器	LM311
2	BG8、BG7	磁效应管
				3	DD3～DD5	光电耦合器	TLP521
4	R57、R41	电阻	2K

5	C27、C22	电容	474J
				6	Z1～Z4	稳压二极管	6V2

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种反转速测量电路，其特征在于，包括第一路处理电路和第二路处理电路；

所述第一路处理电路的输入端（V1）串联第一电容（C27）、第一电阻（R60）、第二电阻（R61）后连接第一磁效应管（BG8）的栅极，第一磁效应管（BG8）的栅极连接下拉的第三电阻（R64），第一稳压二极管（Z3）和第二稳压二极管（Z4）反向串联后一端接地，另一端连接在第一电阻（R60）和第二电阻（R61）之间，第一磁效应管（BG8）的源极连接下拉的第四电阻（R65）和第二电容（C28），第一磁效应管（BG8）的漏极连接上拉的第五电阻（R55）；第一磁效应管（BG8）的漏极串联第六电阻（R56）后连接第一电压比较器（IC11）的同相输入端，第一磁效应管（BG8）的漏极串联第七电阻（R58）后连接第一电压比较器（IC11）的反相输入端，第一电压比较器（IC11）的反相输入端连接下拉的第八电阻（R63）和第三电容（C29），第一电压比较器（IC11）的接地端、负电源电压端分别接地，第一电压比较器（IC11）的平衡端和平衡/选通端短接，第一电压比较器（IC11）的正电源电压端连接下拉的第四电容（C26）并连接+12V电压，第九电阻（R53）和第五电容（C25）并联后连接在第一电压比较器（IC11）的同相输入端和输出端之间；第一电压比较器（IC11）的输出端连接上拉的第十电阻（R54）并串联第十一电阻（R59）后连接第一光电耦合器（DD4）的正极输入端，第一光电耦合器（DD4）的负极输入端与第二光电耦合器（DD5）的正极输入端连接，第二光电耦合器（DD5）的负极输入端接地，第一光电耦合器（DD4）、第二光电耦合器（DD5）的集电极输出端分别连接+5V电压，第一光电耦合器（DD4）发射极输出端连接下拉的第十二电阻（R62）并作为第一路处理电路的输出端（INT0），第二光电耦合器（DD5）的发射极输出端作为同步输出端（PUL）；

所述第二路处理电路的输入端（V2）串联第六电容（C22）、第十三电阻（R46）、第十四电阻（R47）后连接第二磁效应管（BG7）的栅极，第二磁效应管（BG7）的栅极连接下拉的第十五电阻（R50），第三稳压二极管（Z1）和第四稳压二极管（Z2）反向串联后一端接地，另一端连接在第十三电阻（R46）和第十四电阻（R47）之间，第二磁效应管（BG7）的源极连接下拉的第十六电阻（R51）和第七电容（C23），第二磁效应管（BG7）的漏极连接上拉的第十七电阻（R39）；第二磁效应管（BG7）的漏极串联第十八电阻（R40）后连接第二电压比较器（IC9）的同相输入端，第二磁效应管（BG7）的漏极串联第十九电阻（R43）后连接第二电压比较器（IC9）的反相输入端，第二电压比较器（IC9）的反相输入端连接下拉的第二十电阻（R49）和第八电容（C24），第二电压比较器（IC9）的接地端、负电源电压端分别接地，第二电压比较器（IC9）的平衡端和平衡/选通端短接，第二电压比较器（IC9）的正电源电压端连接下拉的第九电容（C20）并连接+12V电压，第二十一电阻（R37）和第十电容（C19）并联后连接在第二电压比较器（IC9）的同相输入端和输出端之间；第二电压比较器（IC9）的输出端连接上拉的第二十二电阻（R38）并串联第二十三电阻（R44）后连接第三光电耦合器（DD3）的正极输入端，第三光电耦合器（DD3）的负极输入端接地，第三光电耦合器（DD3）的集电极输出端连接+5V电压，第三光电耦合器（DD3）发射极输出端连接下拉的第二十四电阻（R52）并作为第二路处理电路的输出端（INT1）。

2.根据权利要求1所述反转速测量电路，其特征在于：所述第一路处理电路的输入端（V1）和第二路处理电路的输入端（V2）分别连接上拉电阻。