CN103792584A - 电机换向器金属加固圈检测仪及其检测方法和应用设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机换向器金属加固圈检测仪及其检测方法和应用设备，检测仪包括：含有电磁感应头的振荡电路，该电磁感应头接近换向器金属加固圈时，振荡电路或电磁感应头能输出变化的交流信号；放大电路；线性整流电路Z，其输入端与放大电路的输出端连接，将交流信号转换成脉动的直流；控制器；人机输入，其输入信号到控制器；位置传感器，当电磁感应头靠近换向器金属加固圈且与换向器金属加固圈同轴心时，输出位置信号到控制器，由控制器采集线性整流电路输出的直流电压输入到其内部包括模数电路、存储器和比较器进行判断是否有金属加固圈。本发明具有适应范围宽、使用方便、工作效率高的有益效果。

Description

电机换向器金属加固圈检测仪及其检测方法和应用设备

技术领域

本发明涉及一种电机换向器金属加固圈检测仪，本仪器属金属物电磁检测领域，利用电磁振荡在金属物中所引起的振幅衰减系数差别，在电机换向器的铜质换向片中探测微小钢质加固圈是否存在。

背景技术

利用电磁感应探测金属物的存在是应用很广的技术，但是，电机换向器的加固圈相对于铜排，其质量和截面积微小，且嵌埋在换向器两端内孔铜排中，是在一种金属中检测另一种分布密度很低的金属。这与通常的金属物检测仪器，如电磁接近开关，电磁安检仪器的检测对象有明显差别。普通电磁感应检测仪器只要接近金属就会输出信号，而本项目中，是在铜的背景中识别分布密度很小的铁质加固圈。所以普通电磁感应检测仪器不适应本项目的检测。本仪器研制之前，国内换向器制造行业尚无此项检测技术和设备。

发明内容

本发明根据以上不足，提供了一种电机换向器金属加固圈检测仪。

本发明的技术方案是：

一种电机换向器金属加固圈检测仪，包括：

振荡电路，该振荡电路连接电磁感应头，该电磁感应头接近换向器金属加固圈时，振荡电路或电磁感应头能输出变化的交流信号；

放大电路，其用于放大交流信号；

线性整流电路Z，其输入端与放大电路的输出端连接，将交流信号转换成脉动的直流；

控制器，其内部包括模数电路、存储器和比较器，控制器将线性整流电路Z输出的直流电压输入到模数电路进行模数转换，模数电路输出的信号一路经存储器到比较器的基准端，另一路输入到比较器的比较端，比较器最终将该比较结果输出到显示器；

人机输入，其输入信号到控制器；

位置传感器，当电磁感应头靠近换向器金属加固圈且与换向器金属加固圈同轴心时，输出位置信号到控制器，由控制器采集线性整流电路输出的直流电压。

所述振荡电路和电磁感应头组成电感式振荡电路，该电感式振荡电路包括，主振荡线圈L1、副振荡线圈L2、安装主振荡线圈L1和副振荡线圈L2的磁芯、三极管Q1和三极管Q2，三极管Q1的集电极经电阻R20接电源E，三极管Q1的发射极经电阻R22后一路经主振荡线圈L1到地、另一路经副振荡线圈L2到三极管Q2的发射极，三极管Q1的基极一路经电阻R21到电源E、另一路连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极经R19连接电源E，三极管Q1的集电极经电容C11输出所述变化的交流信号。

还包括滤波电路，该滤波电路包括电容C13和电阻23，两者并联后一端连接电容C11输出端、另一端接地。

所述放大电路包括运放集成电路U，运放集成电路U的同相输入端经电阻R24与滤波电路的输出端连接，运放集成电路U的反相输入端一路经电阻R25接地、另一路经反馈电阻R26接运放集成电路U的输出端。

还包括报警器，该报警器包括声光报警电路，其与所述控制器的一个输出端连接。

位置传感器采用电磁感应传感器。

还包括位置指示灯，位置指示灯连接控制器，当位置传感器检测到位置信号时，由控制器点亮位置指示灯。

本发明提供了一种电机换向器金属加固圈检测仪的应用设备，该应用设备包括所述的电机换向器金属加固圈检测仪，还包括循环式传输带，该传输带用于传输换向器，传输带上换向器经过的位置上下对称地安装有两个电磁感应头，换向器经过的侧面安装有一个电磁感应传感器，两个电磁感应头和电磁感应传感器的中心轴处于同一个平面上，该电磁感应传感器分别向两个电机换向器金属加固圈检测仪的控制器输出位置信号。

本发明提供了另一种电机换向器金属加固圈检测仪的应用设备，包括所述的电机换向器金属加固圈检测仪，还包括工作台，该工作台的台面为非导磁材料，该台面倾斜设置，换向器能在倾斜的台面上利用自重滚动，工作台上换向器两端滚动经过的位置上对称地安装有两个电磁感应头，工作台的台面下安装有一个电磁感应传感器，两个电磁感应头和电磁感应传感器的中心轴处于同一个平面上，该电磁感应传感器分别向两个电机换向器金属加固圈检测仪的控制器输出位置信号。

本发明还提供了一种电机换向器金属加固圈检测仪的检测方法，包括如下步骤：

A、通过电磁感应头采集与换向器金属加固圈相关的变化的交流信号；

B、对该交流信号进行滤波、放大、线性整流、模数转换；

C、如果是标定数字信号，则将该标定数字信号进行输入到存储器，如果是被测数字信号，则将被测信号与标定数字信号进行比较，将该比较结果输出到显示器；

D、当比较的差值小于预定的正常值，则判定换向器金属加固圈正常，并记录该正常值，如果比较的差值小于预定的正常值，则判定换向器金属加固圈缺失，进行声光报警。

本发明的基本原理是，两组电磁振荡电路通过电磁传感器分别产生高频电磁场，高频电磁场作用到电机换向器的两个端面并同时采样电磁振幅及相位，滤除铜排对电磁振幅及相位的影响，控制器中的嵌入式数据转换处理系统完成A/D转换，与设定窗口值比较，滤除铜排对电磁振幅及相位的影响，仅保留钢质加固圈对电磁振幅及相位产生的有用信号。电磁振幅及相位会随换向器在机械装置中的位置移动而改变，但会有某一个位置，加固圈对电磁场的影响最敏感，通过调试，找到此位置，在此位置安装位置传感器，换向器中心正对此位置，控制器将该位置的电磁信号作为采集点，当有金属加固圈的换向器通过时，记录该标定数字信号，并作为控制器比较时的有金属加固圈参考标准，当没有金属加固圈的换向器通过时，控制器也可以记录该标定数字信号，并作为控制器比较时的无金属加固圈参考标准，检测时，接近有金属加固圈参考标准的则认为有金属加固圈，接近无金属加固圈参考标准的则认为无金属加固圈，当然，标定时只要得知有或无金属加固圈的参考标准，然后设定一个误差范围，即可检测出换向器金属是否有加固圈。

本发明具有结构合理、适应范围宽、使用方便、工作效率高的有益效果。

附图说明

图1为一种电机换向器的结构示意图，图中T为铜排、M为金属加固圈，左边的视图为右边的F-F剖视图。

图2为本发明电磁感应头的其中一种结构示意图，图中11为电磁线圈L1和L2，12为磁芯，13为安装套。

图3为图2中磁芯12的立体结构示意图。

图4为本发明的电原理图。

图5为本发明一种电机换向器金属加固圈检测仪的应用设备结构示意图。

图6为本发明另一种电机换向器金属加固圈检测仪的应用设备结构示意图。

图7为图6的侧视图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的说明：

如图所示，一种电机换向器金属加固圈检测仪，包括：

振荡电路，该振荡电路连接电磁感应头1，该电磁感应头1接近换向器金属加固圈M时，振荡电路或电磁感应头1能输出变化的交流信号；

放大电路，其用于放大交流信号；

线性整流电路Z，其输入端与放大电路U的输出端连接，将交流信号转换成脉动的直流；

控制器，其内部包括模数电路、存储器和比较器，控制器将线性整流电路Z输出的直流电压输入到模数电路进行模数转换，模数电路输出的信号一路经存储器到比较器的基准端，另一路输入到比较器的比较端，比较器最终将该比较结果输出到显示器；控制器可选用计算机系统作为控制中心，通过软件实现人机对话、比较判断等。

人机输入，其输入信号到控制器；

位置传感器3，当电磁感应头1靠近换向器金属加固圈M且与换向器金属加固圈M同轴心时，输出位置信号到控制器，由控制器采集线性整流电路输出的直流电压。

振荡电路和电磁感应头1也可以由电感式振荡电路实现，该电感式振荡电路包括，主振荡线圈L1、副振荡线圈L2、安装主振荡线圈L1和副振荡线圈L2的磁芯12、三极管Q1和三极管Q2，磁芯12安装在安装套13上，安装套13主要起固定作用。

磁芯12的形状不局限于图2和3中的形状。

三极管Q1的集电极经电阻R20接电源E，三极管Q1的发射极经电阻R22后一路经主振荡线圈L1到地、另一路经副振荡线圈L2到三极管Q2的发射极，三极管Q1的基极一路经电阻R21到电源E、另一路连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极经R19连接电源E，三极管Q1的集电极经电容C11输出所述变化的交流信号。

还包括滤波电路，该滤波电路包括电容C13和电阻23，两者并联后一端连接电容C11输出端、另一端接地。

所述放大电路包括运放集成电路U，运放集成电路U的同相输入端经电阻R24与滤波电路的输出端连接，运放集成电路U的反相输入端一路经电阻R25接地、另一路经反馈电阻R26接运放集成电路U的输出端。

还包括报警器，该报警器包括声光报警电路，其与所述控制器的一个输出端连接。

所述位置传感器3采用电磁感应传感器。

还包括位置指示灯，位置指示灯连接控制器，当位置传感器检测到位置信号时，由控制器点亮位置指示灯。

控制器设置有通信接口。

实施例1，一种电机换向器金属加固圈检测仪的应用设备，包括上述所述的电机换向器金属加固圈检测仪，还包括循环式传输带4，该传输带4用于传输换向器2，传输带4上换向器2经过的位置上下对称地安装有两个电磁感应头1，换向器2经过的侧面安装有一个共用的电磁感应传感器3，两个电磁感应头1和电磁感应传感器3的中心轴处于同一个平面上，该电磁感应传感器3分别向两个电机换向器金属加固圈检测仪的控制器输出位置信号。传输带4绕在动力轮52和传动轮51上，动力轮52有减速电机带动，传输带4用非导磁材料。

实施例2，另一种电机换向器金属加固圈检测仪的应用设备，包括上述电机换向器金属加固圈检测仪，还包括工作台6，该工作台6的台面为非导磁材料，该台面倾斜设置，换向器2能在倾斜的台面上利用自重滚动，工作台上换向器2两端滚动经过的位置上对称地安装有两个电磁感应头1，工作台6的台面下安装有一个共用的电磁感应传感器3，两个电磁感应头1和电磁感应传感器3的中心轴处于同一个平面上，该电磁感应传感器3分别向两个电机换向器金属加固圈检测仪的控制器输出位置信号。

换向器2的形状也不局限于图1中的形状。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以此限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机换向器金属加固圈检测仪，其特征是，包括：

振荡电路，该振荡电路连接电磁感应头，该电磁感应头接近换向器金属加固圈时，振荡电路或电磁感应头能输出变化的交流信号；

放大电路，其用于放大交流信号；

线性整流电路Z，其输入端与放大电路的输出端连接，将交流信号转换成脉动的直流；

控制器，其内部包括模数电路、存储器和比较器，控制器将线性整流电路Z输出的直流电压输入到模数电路进行模数转换，模数电路输出的信号一路经存储器到比较器的基准端，另一路输入到比较器的比较端，比较器最终将该比较结果输出到显示器；

人机输入，其输入信号到控制器；

位置传感器，当电磁感应头靠近换向器金属加固圈且与换向器金属加固圈同轴心时，输出位置信号到控制器，由控制器采集线性整流电路输出的直流电压。

2.如权利要求1所述的一种电机换向器金属加固圈检测仪，其特征是，所述振荡电路和电磁感应头组成电感式振荡电路，该电感式振荡电路包括，主振荡线圈L1、副振荡线圈L2、安装主振荡线圈L1和副振荡线圈L2的磁芯、三极管Q1和三极管Q2，三极管Q1的集电极经电阻R20接电源E，三极管Q1的发射极经电阻R22后一路经主振荡线圈L1到地、另一路经副振荡线圈L2到三极管Q2的发射极，三极管Q1的基极一路经电阻R21到电源E、另一路连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极经R19连接电源E，三极管Q1的集电极经电容C11输出所述变化的交流信号。

3.如权利要求2所述的一种电机换向器金属加固圈检测仪，其特征是，还包括滤波电路，该滤波电路包括电容C13和电阻23，两者并联后一端连接电容C11输出端、另一端接地。

4.如权利要求3所述的一种电机换向器金属加固圈检测仪，其特征是，所述放大电路包括运放集成电路U，运放集成电路U的同相输入端经电阻R24与滤波电路的输出端连接，运放集成电路U的反相输入端一路经电阻R25接地、另一路经反馈电阻R26接运放集成电路U的输出端。

5.如权利要求1、2、3或4所述的一种电机换向器金属加固圈检测仪，其特征是，还包括报警器，该报警器包括声光报警电路，其与所述控制器的一个输出端连接。

6.如权利要求1、2、3或4所述的一种电机换向器金属加固圈检测仪，其特征是，所述位置传感器采用电磁感应传感器。

7.如权利要求1、2、3或4所述的一种电机换向器金属加固圈检测仪，其特征是，还包括位置指示灯，位置指示灯连接控制器，当位置传感器检测到位置信号时，由控制器点亮位置指示灯。

8.一种电机换向器金属加固圈检测仪的应用设备，包括权利要求1-6任一项所述的电机换向器金属加固圈检测仪，其特征是，还包括循环式传输带，该传输带用于传输换向器，传输带上换向器经过的位置上下对称地安装有两个电磁感应头，换向器经过的侧面安装有一个电磁感应传感器，两个电磁感应头和电磁感应传感器的中心轴处于同一个平面上，该电磁感应传感器分别向两个电机换向器金属加固圈检测仪的控制器输出位置信号。

9.一种电机换向器金属加固圈检测仪的应用设备，包括权利要求1-6任一项所述的电机换向器金属加固圈检测仪，其特征是，还包括工作台，该工作台的台面为非导磁材料，该台面倾斜设置，换向器能在倾斜的台面上利用自重滚动，工作台上换向器两端滚动经过的位置上对称地安装有两个电磁感应头，工作台的台面下安装有一个电磁感应传感器，两个电磁感应头和电磁感应传感器的中心轴处于同一个平面上，该电磁感应传感器分别向两个电机换向器金属加固圈检测仪的控制器输出位置信号。

10.一种电机换向器金属加固圈检测仪的检测方法，其特征是，包括如下步骤：

A、通过电磁感应头采集与换向器金属加固圈相关的变化的交流信号；

B、对该交流信号进行滤波、放大、线性整流、模数转换；

C、如果是标定数字信号，则将该标定数字信号进行输入到存储器，如果是被测数字信号，则将被测信号与标定数字信号进行比较，将该比较结果输出到显示器；

D、当比较的差值小于预定的正常值，则判定换向器金属加固圈正常，并记录该正常值，如果比较的差值小于预定的正常值，则判定换向器金属加固圈缺失，进行声光报警。

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