CN104407548B - 用于旋转机械的零速度测量控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种零速度测量控制装置，包括电路板和安装在该电路板上的信号隔离器、STC89C52RC集成芯片、数码管驱动显示控制器、运算放大器、第一继电器、第二继电器，电压比较器、第三继电器、第四继电器；还包括脉冲传感器和数码显示管，脉冲传感器固定于旋转机械的外壳上，检测旋转机械上的固定编码器码盘所产生的圆弧位移或旋转角度，并将脉冲信号传输至信号隔离器，通过STC89 C52RC集成芯片处理，经运算放大器运算驱动继电器。本发明成本低廉、大幅减少了辅助电子元件，效率大幅提升，能准确检测线速度小于24桢/秒或角速度小于1.212×10^(‑5)rad/s的旋转机械运动，广泛适用于以电机为动力核心的机床数控，风机水泵启停，压缩机运行等行业，减少事故发生的概率。

Description

用于旋转机械的零速度测量控制装置
技术领域
本发明属于机械测速技术领域，具体来说涉及一种用于旋转机械的零速度测量控制装置。
背景技术
现有技术中，对电动机等旋转机械的静止状态的判断技术非常单一，通常采用如下方式进行检测判断：1：通过辅助电气机械刹车方式，存在电磁干扰，打火，频繁启停的误动作。2：通过传统的指针转速表测量读数误差很大，根本无法测量是否处于零速。3：通过数显转速表，数显线速度表对旋转机械采样测量，又必须考虑时间，频率和周期等参数，因为转速信号与脉冲频率相关性强，在低速，超低速或近似零速度状态下的惯性运动，往往单位时间内采集不到信号而显示错误，无法完成是否零速的判断。4：通过断开供电电源，用肉眼判断，又存在判断误区：小于24桢/秒或角速度小于1.212×10^(-5)rad/s的旋转机械运动，接近静态肉眼无法判别，如时钟的时针和分针转动，人为的被判断为静止。现实生活生产场合，如机床启动的动力信号；旋转机械的皮带打滑；风机水泵启停；泥泞潮湿道路上汽车停车安全等，往往目测无法判断，相对运动的旋转体被人为的确定为静止，惯性运动微幅运动判断误差大等等。上述多种对电机等旋转机械零速度的侧量和判断方式在如何提示其是否处于零速度状态并提供报警指令存在困难。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种零速度测量控制装置。
本发明的具体技术方案如下：
一种用于旋转机械的零速度测量控制装置，包括电路板和安装在该电路板上的信号隔离器、STC89C52RC集成芯片、数码管驱动显示控制器、运算放大器、第一继电器、第二继电器。还包括脉冲传感器和数码显示管，所述脉冲传感器固定于旋转机械的外壳上，其检测头对准旋转机械上的固定编码器码盘，检测运动变化所产生的圆弧位移或旋转角度，并将因检测产生的脉冲信号传输至所述信号隔离器，经信号隔离器光耦隔离后输入至所述STC89C52RC集成芯片，该脉冲信号经该STC89C52RC集成芯片内预先编程的固化程序计算处理后输出至所述运算放大器放大、依次延时驱动第一继电器和第二继电器动作并分别发出报警指令；同时所述STC89C52RC集成芯片将计算结果传输至所述数码管驱动显示控制器，所述数码管驱动显示控制器通过所述数码显示管显示该计算的测量结果。
通过采用这种技术方案：可以利用传感器精确的检测到现有技术无法检测的小于24桢/秒或角速度小于1.212×10^(-5)rad/s的旋转机械运动，将信号放大后做出准确的报警指令并显示其计算处理结果。
一种更优选的技术方案是：还包括安装在该电路板上的电压比较器、第三继电器、第四继电器；所述旋转机械切断供电电源后，取其二线制供电回路二端或其他三线制/多线制供电回路中主电源二端并联接入所述电压比较器的输入端、电压比较器输出端分别驱动连接所述第三继电器和第四继电器，当电压比较器检测到并联接入的反电动势输入电压信号，通过比较基准电压和实际检测到的反电动势输入电压得出旋转机械的供电回路残余电压的有无或大小；当电压比较器检测到旋转机械的供电回路中存在残存电压、输出高电平启动第三继电器报警、当电压比较器检测到旋转机械的供电回路无电压，第三继电器复位，第四继电器工作，实现与第三继电器相反的指令。
电机切断电源瞬时开始，定子绕组失去外部供电，电机回路转子仍在运动，并产生残余磁力，从而产生残余电压。采用上述技术方案：可以通过电压比较器来取得电机残余电压的有无或大小，来判断电机是否处于零速度状态。实现对电机等旋转机械是否处于零速度状态的第二监控。系统常开与常闭继电器根据比较器比较后的残余电压有无或大小实现动态切换，解决旋转机械在自动化控制部位中报警和复位情况自动作出反应。
与现有技术相比，本发明成本低廉、所使用的辅助电子元件大幅减少，效率大幅提升，能够准确的检测到线速度小于24桢/秒或角速度小于1.212×10^(-5)rad/s的旋转机械运动，广泛适用于机床数控，风机水泵启停，压缩机运行等行业，减少事故发生的概率。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图。
附图中各附图标记与产品部件的对应关系如下：
1、信号隔离器；2、STC89C52RC集成芯片；3、数码管驱动显示控制器；31、数码显示管；4、运算放大器；51、第一继电器；52、第二继电器；53、第三继电器；54、第四继电器；6、脉冲传感器；7、电压比较器；8、检测头；9、旋转机械；10、固定编码器码盘；11、电路板。
具体实施方式
以下结合如图1所示的实施例1对本发明做进一步的描述。
一个用于电机等旋转机械9的零速度测量控制装置，包括电路板11和安装在电路板11上的信号隔离器1、STC89C52RC集成芯片2、数码管驱动显示控制器3、运算放大器4、第一继电器51、第二继电器52，电压比较器7、第三继电器53、第四继电器54。其中，电压比较器7具体采用LM393集成电路。
还包括脉冲传感器6和数码显示管31，脉冲传感器6固定于旋转机械9的外壳上，脉冲传感器6的检测头8对准旋转机械9上的固定编码器码盘10，检测运动变化所产生的圆弧位移或旋转角度，并将因检测所产生的脉冲信号传输至信号隔离器1，该脉冲信号经信号隔离器1光耦隔离后输入至所述STC89C52RC集成芯片2，该脉冲信号经该STC89C52RC集成芯片2内的预先编程好的固化程序计算后输出至所述运算放大器4放大、依次延时驱动第一继电器51和第二继电器52动作并分别发出报警指令；同时所述STC89C52RC集成芯片2将计算处理的结果传输至所述数码管驱动显示控制器3，所述数码管驱动显示控制器3通过所述数码显示管31显示该计算结果。
同时，在旋转机械9的三线制供电回路中取其主电源二端，在切断供电电源后，并联接入电压比较器7输入端、电压比较器7通过比较基准电压和实际检测到的反电动势电压得出旋转机械9的供电回路残余电压的有无或大小，电压比较器7输出端分别连接第三继电器53和第四继电器54；当电压比较器7检测到旋转机械9的供电回路中存在残存电压、输出高电平启动第三继电器53报警、当电压比较器检测到旋转机械供电回路无电压或电压值小于0.01v，第四继电器 54 实现系统常开/常闭的切换。
实践中：当旋转机械9处于非零速度状态，产生圆弧长度或旋转角度a，并有线速度。当旋转机械转动或震动时固定在轴端的外置编码器或固定编码器码盘10会以相同线速度运动，此时，传感器6将检测到该运动并通过自身电路将产生的位移和角度a所反馈的脉冲信号传输到信号隔离器1，经过光耦隔离后输入到STC89C52RC 集成芯片2。该集成芯片的RAM内固化一段编程设计的程序：在接收脉冲信号后产生低电平，程序进行运算操作，输出低电平并经运算放大器4放大，驱动继电器51动作发出报警指令。继电器52延时T1后释放，在T1时间段内传感器6与固定编码器码盘10之间仍然工作，如速度没有解除，继电器52开始动作报警，延时T2并释放，在T2时间段内传感器6与固定编码器码盘10之间也在工作，如果速度还处于非零速状态，继电器51又开始动作报警。如此循环反复。直到旋转机械9处于绝对零速度状态。同时上述运算操作的结果在显示数码管31上直观显示出来。
同时，旋转机械9的供电电路在切断电源后，供电回路残余反电动势电压信号在输入到电压比较器7后会被电压比较器7检测，并与电压比较器7内部基准电压比较得出旋转机械供电回路中的残余电压的有无或其值大小当回路存在残余电压，电压比较器7集成输出高电平，继电器53动作，当回路电压为安全阀值0.01-0.1V默认为无电压，继电器53复位，同时继电器54实现常开和常闭的切换。通过上述继电器53和继电器54的动态变化即可确定旋转机械是否处于零速度状态。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于旋转机械(9)的零速度测量控制装置，其特征在于：包括电路板(11)，安装在该电路板(11)上的信号隔离器(1)、STC89C52RC集成芯片(2)、数码管驱动显示控制器(3)、运算放大器(4)、第一继电器(51)、第二继电器(52)；还包括脉冲传感器(6)和数码显示管(31)，所述脉冲传感器(6)固定于旋转机械的外壳上，其检测头(8)对准旋转机械(9)上的固定编码器码盘(10)，检测运动变化所产生的圆弧位移或旋转角度，并将因检测产生的脉冲信号传输至所述信号隔离器(1)，经信号隔离器(1)光耦隔离后输入至所述STC89C52RC集成芯片(2)，该脉冲信号经该STC89C52RC集成芯片(2)计算处理后输出至所述运算放大器(4)放大、依次延时驱动第一继电器(51)和第二继电器(52)动作并分别发出报警指令；同时所述STC89C52RC集成芯片(2)将计算结果传输至所述数码管驱动显示控制器(3)，所述数码管驱动显示控制器(3)通过所述数码显示管(31)显示该计算结果；
另外，该装置还包括安装在该电路板(11)上的电压比较器(7)、第三继电器(53)、第四继电器(54)；所述旋转机械(9)切断供电电源后，其二线制供电回路二端或其他三线制/多线制供电回路中主电源二端并联接入所述电压比较器(7)输入端、电压比较器(7)输出端分别驱动连接所述第三继电器(53)和第四继电器(54)，电压比较器(7)检测上述并联接入的反电动势输入电压信号，通过比较基准电压和实际检测的反电动势输入电压得出旋转机械(9)的供电回路残余电压的有无或大小；当电压比较器(7)检测到旋转机械(9)的供电回路中存在残存电压、输出高电平启动第三继电器(53)报警、当电压比较器(7)检测到旋转机械(9)的供电回路无电压，第三继电器(53)复位，第四继电器(54)实现与第三继电器(53)相反的指令。
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