CN104597371A - 一种线性可变差动变压器断线检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种线性可变差动变压器断线检测方法，6线制交流型号线性可变差动变压器，分为初级线圈和2个次级线圈，初级线圈提供激励，次级线圈的检测反馈电路输出对应线性可变差动变压器的零位到满位的量程，两个次级线圈输出通过两个相同阻值采样电阻得到带相位和幅值的交流电压信号，交流电压信号通过检测电路进行电压限定，低于限定电压关断检测电路输出，高于限定电压检测电路输出脉冲到单片机内，单片机对脉冲进行计数，通过规定时间内脉冲数判断可变差动变压器两个次级线圈输出断线或者短接。通过硬件电路设计结合用单片机计数采样的方法，用简单有效的方法实现了LVDT的断线和短路检测。并给出报警指示和输出。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽轮机控制系统技术，特别涉及一种线性可变差动变压器断线检测方法。
背景技术
在汽轮机电液控制系统（DEH）中，阀门控制是其关健的控制点，掌握着汽轮机的进气量的大小，控制着汽轮机的转速。而汽轮机的进气量或者转速的大小，都是由线性可变差动变压器（LVDT）来测量反馈的，所以检测LVDT的连接线正常与否是保障这个系统正常运行的关键。
汽轮机控制所用的LVDT在位移的测量输出上，按照常用输出方式，一种为标准的直流4～20mA信号，另一种为交流信号。交流信号型号有6线制的接线方式，分为初级线圈和2个次级线圈，初级线圈提供激励，次级线圈提供位移反馈，由于线性位移的不同次级线圈的电压会有大小变化，测量线圈的电压大小变化可以得出线性位移的大小，进而控制阀门电流输出，完成汽轮机的转速控制。这里的断线检测技术指的是应用于6线制交流型号LVDT的断线检测技术。
发明内容
本发明是针对汽轮机控制所用的LVDT在位移的测量重要性的问题，提出了一种线性可变差动变压器断线检测方法，能准确测量6线制LVDT次级线圈断线或者短路的方法，并通过控制器给出就地报警显示，并触动报警DO输出，方便其它控制单元做保护逻辑，保障整个汽轮机的安全运行。
本发明的技术方案为：一种线性可变差动变压器断线检测方法，6线制交流型号线性可变差动变压器，分为初级线圈和2个次级线圈，初级线圈提供激励，次级线圈的检测反馈电路为全波整流电路，经过整流比例运算后，整流的信号值输入AD芯片的差分输入端，差分结果为直流电压0~1V，对应线性可变差动变压器的零位到满位的量程，两个次级线圈输出通过两个相同阻值采样电阻得到带相位和幅值的交流电压信号，交流电压信号通过检测电路进行电压限定，低于限定电压关断检测电路输出，高于限定电压检测电路输出脉冲到单片机内，单片机对脉冲进行计数，通过规定时间内脉冲数判断可变差动变压器两个次级线圈输出断线或者短接。
所述单片机输出报警信号通过LED显示，单片机同时驱动继电器输出。
所述检测电路包括仪表放大器AD8226、比较放大器LM339、光耦和多路选择开关，两个采样电阻上信号分别通过两个仪表放大器AD8226进入两个比较放大器LM339，两个比较放大器LM339限定相同的上限电压和下限电压，两个比较放大器LM339输出分别通过两个光耦到单片机IO口。
所述初级线圈提供1KHZ、峰值18V的激励，两个20K的采样电阻接两个次级线圈，两个20K的采样电阻两端接两个仪表放大器AD8226输入，两个仪表放大器AD8226增益为1，放大器的供电电源为±15V，两个仪表放大器AD8226输出接两个比较放大器LM339中的两组比较器，两个比较放大器LM339电压比较上限+3V,下限-3V，两个比较放大器LM339输入的电压信号幅值在-3V～+3V区间时，比较放大器LM339输出关断光耦，两个比较放大器LM339输入的电压信号幅值在在-3V～+3V区间之外时，比较放大器LM339驱动光耦输出经过多路选择开关接单片机IO口，当次级线圈接线正常，单片机检测到的脉冲数大于1000个/每秒；当次级线圈短路或者短路时，单片机检测的脉冲小于50个/每秒。
本发明的有益效果在于：本发明线性可变差动变压器断线检测方法，通过硬件电路设计结合用单片机计数采样的方法，用简单有效的方法实现了LVDT的断线和短路检测。并给出报警指示和输出。
附图说明
图1为本发明线性可变差动变压器断线检测原理框图。
具体实施方式
图1为本发明LVDT断线检测硬件原理框图。LVDT断线检测的原理在于，在线性可变差动变压器的初级线圈给出1KHZ的激励，峰值18V时，在两个次级线圈接线正常时，可以在每个采样电阻20K两端得到相位和幅值均有明显差别的交流电压信号，分别为V1和V2,V1和V2的波形随着6线制LVDT的不同位移为频率1KHZ,幅值在5V～18V之间。当1个次级线圈接线断其中一根，或者全部断掉，或者短路时，V1和V2的相位相同，V1和V2的幅值小于3V。根据这一差别就可以清楚的检测LVDT接线的情况。
图1中LVDT次级线圈的检测反馈电路为全波整流电路，经过整流比例运算后，整流的信号值输入AD芯片AD7190的差分输入端，差分结果为直流电压0~1V，对应LVDT的零位到满位的量程。在此基础上增加两路检测电路来判断LVDT次级线圈的两端输出断线或者短接。
1、在图1中， 6线制LVDT的2个次级线圈，分别接入两路检测电路，以一个线圈检测为例，当单个线圈采样电阻两端的V1和V2的波形接入仪表放大器AD8226的两个差分端时，放大器设置增益为1，放大器的供电电源为±15V，单个仪表放大器的输出结果为电压Vo 。
2、仪表放大器的输出电压Vo，接仪表放大器LM339的中第一个比较器的差分负端和第二个比较器的差分正端，第一个比较器的差分正端接+3V,第二个比较器差分负端接-3V,两个比较器的输出线连在一起，挂10K电阻上拉到0V,两个比较器输出驱动光耦。设计电压比较上限+3V,下限-3V，当电压Vo的幅值一直处于-3V～+3V区间时，比较器输出结果为关断光耦, 当电压Vo的幅值在-3V～+3V区间之外时，打开光耦。
3、两个光耦的输出结果经多路选择进单片机CORTEX-M3，单片机用计数器单元，对经IO口输入的脉冲计数。当断线或者短路时，经IO口输入的脉冲数接近0，当接线正常时，有大于1000个每秒的脉冲数。在如此设计后，当初级线圈激励为1KHZ，峰峰值为18V时，线圈正常时，单片机检测到的脉冲数大于1000个/每秒。当线圈短路或者短路时，检测的脉冲会小于50个/每秒。单片机根据这2者明显的区别做正常接线与否的判断。
4、单片机分时选通2个线圈的进来的脉冲计数，并做出状况判定，给出报警，报警驱动LED显示，同时驱动继电器输出。
搭建电路进行电压比较，比较结果通过多路选择进单片机，单片机通过计数器对输出信号进行脉冲采集，当单位时间内脉冲数达不到设定值时，触动报警输出，当达到设定值时，认为线圈接线正常。多次试验验证，当断线或者短接次级线圈的两端都可以及时判断出断线或者短接的情况。证明设计的断线检测方法有效，可靠。
Claims (4)
1.一种线性可变差动变压器断线检测方法，6线制交流型号线性可变差动变压器，分为初级线圈和2个次级线圈，初级线圈提供激励，次级线圈的检测反馈电路为全波整流电路，经过整流比例运算后，整流的信号值输入AD芯片的差分输入端，差分结果为直流电压0~1V，对应线性可变差动变压器的零位到满位的量程，其特征在于，两个次级线圈输出通过两个相同阻值采样电阻得到带相位和幅值的交流电压信号，交流电压信号通过检测电路进行电压限定，低于限定电压关断检测电路输出，高于限定电压检测电路输出脉冲到单片机内，单片机对脉冲进行计数，通过规定时间内脉冲数判断可变差动变压器两个次级线圈输出断线或者短接。
2.根据权利要求1所述线性可变差动变压器断线检测方法，其特征在于，所述单片机输出报警信号通过LED显示，单片机同时驱动继电器输出。
3.根据权利要求1所述线性可变差动变压器断线检测方法，其特征在于，所述检测电路包括仪表放大器AD8226、比较放大器LM339、光耦和多路选择开关，两个采样电阻上信号分别通过两个仪表放大器AD8226进入两个比较放大器LM339，两个比较放大器LM339限定相同的上限电压和下限电压，两个比较放大器LM339输出分别通过两个光耦到单片机IO口。
4.根据权利要求3所述线性可变差动变压器断线检测方法，其特征在于，所述初级线圈提供1KHZ、峰值18V的激励，两个20K的采样电阻接两个次级线圈，两个20K的采样电阻两端接两个仪表放大器AD8226输入，两个仪表放大器AD8226增益为1，放大器的供电电源为±15V，两个仪表放大器AD8226输出接两个比较放大器LM339中的两组比较器，两个比较放大器LM339电压比较上限+3V,下限-3V，两个比较放大器LM339输入的电压信号幅值在-3V～+3V区间时，比较放大器LM339输出关断光耦，两个比较放大器LM339输入的电压信号幅值在在-3V～+3V区间之外时，比较放大器LM339驱动光耦输出经过多路选择开关接单片机IO口，当次级线圈接线正常，单片机检测到的脉冲数大于1000个/每秒；当次级线圈短路或者短路时，单片机检测的脉冲小于50个/每秒。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105043430A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-11-11 | 西安强源电气有限公司 | 一种lvdt传感器信号检测电路及其检测方法 |
| CN105044597A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-11-11 | 国家电网公司 | 一种汽轮发电机组原动机及其调节系统的参数实测试验测试系统 |
| CN110132118A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-16 | 重庆红江机械有限责任公司 | 一种基于lvdt传感器的位移检测系统 |
| CN113884939A (zh) * | 2020-07-02 | 2022-01-04 | 贝克休斯油田作业有限责任公司 | 传感器电路诊断 |
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| CN110132118B (zh) * | 2019-06-13 | 2021-11-16 | 重庆红江机械有限责任公司 | 一种基于lvdt传感器的位移检测系统 |
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Application publication date: 20150506 |
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