CN106993346B - 一种感应线圈寿命记录装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电磁感应加热技术领域，公开的一种感应线圈寿命记录装置，包括：霍尔电流传感器CHK－Y4、波形整形电路、单片机控制电路，连接在感应线圈上的霍尔电流传感器CHK－Y4通过波形整形电路与单片机控制电路相连，单片机控制电路的触摸端通过串口与串口触摸屏相连，单片机控制电路的存储端通过电缆与外部存储模块U3相连，单片机控制电路的指示报警端通过电缆与LED指示灯相连；本发明能够实时记录感应线圈的有效加热次数，及时了解感应线圈的寿命状态，感应线圈寿命终了时及时进行提醒，避免了感应线圈寿命未到而提示更换造成浪费，消除感应线圈超出寿命过度使用而造成重大经济损失的风险。

Description

一种感应线圈寿命记录装置
技术领域
本发明涉及电磁感应加热技术领域，尤其涉及一种感应线圈寿命记录装置。
背景技术
目前，在汽车、工程机械、农用机械、工具等零部件锻造成型前的加热以及后续的表面淬火，钢管、钢板、钢筋生产过程中的热处理，铸造成型生产过程中的熔炼等领域，感应加热应用十分广泛，感应线圈在大电流、高热条件下断续或连续工作，工作环境恶劣，寿命有限，并且由于加热工件的变化，感应线圈也会经常更换，若感应线圈在工作过程中损坏，可能对工件造成损伤，甚至报废，引起生产线中断，造成重大经济损失。
因此本行业急需一种记录感应线圈加热寿命并在其寿命终了时进行提示的装置。
发明内容
为了实时记录感应线圈的加热次数，并在其寿命终了时进行提示，本发明公开一种感应线圈寿命记录装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种感应线圈寿命记录装置，包括：霍尔电流传感器CHK－Y4、波形整形电路、单片机控制电路，连接在感应线圈上的霍尔电流传感器CHK－Y4通过波形整形电路与单片机控制电路相连，单片机控制电路的触摸端通过串口与串口触摸屏相连，单片机控制电路的存储端通过电缆与外部存储模块U3相连，单片机控制电路的指示报警端通过电缆与LED指示灯相连。
一种感应线圈寿命记录装置，所述的波形整形电路由高频整流二极管D1通过差分比较器U1与配置的电容C1、C2、电位器R1、电阻R2、二极管D2、D3组成；差分比较器U1
一种感应线圈寿命记录装置，所述的单片机控制电路由单片机U2、电容C3、C4、C5、晶振Y2、按键SW1电连接组成。
一种感应线圈寿命记录方法，通过连接在感应线圈上的霍尔电流传感器CHK－Y4的输出电压信号DCIP，经过二极管D1整流后得到电压信号V+，电压信号V+通过差分比较器U1的3脚输入，差分比较器U1的引脚1输出，经上拉电阻R1、限幅二极管D1、D2输出整形后的信号Vf，整形后的信号Vf进入单片机U2的PA8脚，单片机根据捕捉到的信号来判断是否为一次有效的加热，是否进行计数；若为有效加热信号，计数值加1，写入存储模块，送串口触摸屏显示，若计数值超过感应线圈寿命预设值，则点亮LED灯进行提示。
一种感应线圈寿命记录方法，所述的霍尔电流传感器CHK－Y4装在隔离变压器T1原边，采样原边电流，+15V、－15V出线端连接外部电源+15V、－15V，霍尔电流传感器输出为额定值±4V的方波，电压值大小正比于采样电流值的大小，进行判断；
电源未加热时，变压器T1原边电流为0，霍尔传感器输出电压为0，低于U1A负输入端的参考电压Vref，Vf一直为低电平，U2捕获到频率为0；
正常加热时，原边电流为对称方波，霍尔电流传感器DCIP出线端输出对称方波电压信号DCIP，经过二极管D1整流变为只有正半周的方波电压V+，该电压信号进入U1A的正输入端，即U1A的3脚；
当V+高于U1A负输入端参考电压Vref时，Vf为高电平，当V+低于U1A负输入端参考电压Vref时，Vf为低电平，Vf进入U2的PA8引脚，U2就捕获到一个工作频率的方波信号；
当加热停止，线圈中无电流流过，霍尔传感器输出为零，U1输出信号Vf一直为低电平，MCU捕获到频率为0，一次加热完成，记数加1，并写入外部存储模块 U3中，U2与串口触摸屏通信，更新屏幕显示数值；
若记录数值未超过预设值，则保持U2的PC13引脚低电平，LED灯保持熄灭状态，若记录数值超过预设值，则U2第4脚输出高电平，点亮LED灯，提示用户更换感应线圈；
对电源进行小功率调试时，霍尔传感器输出电压值低于U1A负输入端的参考电压Vref时，Vf一直为低电平，MCU捕获到的频率为0，判定为无效加热，不进行计数；
线圈更换后，通过串口触摸屏清空U3中存储的加热次数，开始对新线圈的加热次数进行计数；如更换不同种类、不同工况的线圈，可通过串口触摸屏写入新的预期寿命值。
由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是；
本发明的感应线圈寿命记录装置可以记录感应线圈有效加热次数，对小电流调试加热次数判定为无效加热，不进行计数，且可以调节有效加热电流阈值，避免感应线圈寿命未到而提示更换造成浪费，感应线圈寿命终了时，指示灯点亮，提示用户更换感应线圈。并且能够实时记录感应线圈的有效加热次数，及时了解感应线圈的寿命状态，感应线圈寿命终了时及时进行提醒，消除感应线圈超出寿命过度使用而造成重大经济损失的风险。
附图说明
图1是感应线圈寿命记录装置工作原理图。
图2是感应线圈寿命记录装置原理框图。
图3是感应线圈寿命记录装置电流波形整形电路原理图。
图4是感应线圈寿命记录装置关键节点波形图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，一种感应线圈寿命记录装置，包括：霍尔电流传感器CHK－Y4、波形整形电路、单片机控制电路，连接在感应线圈上的霍尔电流传感器CHK－Y4通过波形整形电路与单片机控制电路相连，单片机控制电路的触摸端通过串口与串口触摸屏2相连，单片机控制电路的存储端通过电缆与外部存储模块U3相连，单片机控制电路的指示报警端通过电缆与LED指示灯相连。
在图1中，感应线圈4中间穿过棒料5，感应线圈4接线端子通过两根连接线连接感应线圈寿命记录装置1。感应线圈寿命记录装置1设置有串口触摸屏2、电位器3为调节电位器R1。
在图2中，霍尔电流传感器CHK－Y4采样原边电流，得到电压信号DCIP，经过波形整形电路后输出为Vf电压信号，Vf电压信号经过单片机控制电路，单片机判断是否为有效加热信号，若为有效加热信号，计数值加1，写入存储模块，送串口触摸屏显示，若计数值超过感应线圈寿命预设值，则点亮LED灯进行提示。
在图3中，霍尔电流传感器CHK－Y4装在隔离变压器T1原边，采样原边电流，+15V、－15V出线端连接外部电源+15V、－15V，霍尔电流传感器输出为额定值±4V的方波，电压值大小正比于采样电流值的大小。电源未加热时，变压器T1原边电流为0，霍尔传感器输出电压为0，低于U1A负输入端的参考电压Vref，Vf一直为低电平，U2捕获到频率为0；正常加热时，原边电流为对称方波，霍尔电流传感器DCIP出线端输出对称方波电压信号DCIP，经过二极管D1整流变为只有正半周的方波电压V+，该电压信号进入U1A的正输入端，即U1A的3脚，当V+高于U1A负输入端参考电压Vref时，Vf为高电平，当V+低于U1A负输入端参考电压Vref时，Vf为低电平，Vf进入U2的PA8引脚，U2就捕获到一定工作频率的方波信号；当加热停止，线圈中无电流流过，霍尔传感器输出为零，U1输出信号Vf一直为低电平，MCU捕获到频率为0，一次加热完成，记数加1，并写入外部存储模块 U3中，U2与串口触摸屏通信，更新屏幕显示数值；若记录数值未超过预设值，则保持U2的PC13引脚低电平，LED灯保持熄灭状态，若记录数值超过预设值，则U2第4脚输出高电平，点亮LED灯，提示用户更换感应线圈。对电源进行小功率调试时，霍尔传感器输出电压值低于U1A负输入端的参考电压Vref时，Vf一直为低电平，MCU捕获到的频率为0，判定为无效加热，不进行计数。线圈更换后，通过串口触摸屏清空U3中存储的加热次数，开始对新线圈的加热次数进行计数。如更换不同种类、不同工况的线圈，可通过串口触摸屏写入新的预期寿命值。
在图4中，Ip为隔离变压器T1原边电流波形，DCIP为霍尔传感器输出电压波形，V+为二极管D1整流后的波形，Vf为U1输出信号波形，电源未加热时，变压器T1原边电流为0，霍尔传感器输出电压为0，对应DCIP信号为0，Vf为低电平，如图3中0－t1段；电源加热过程，变压器T1原边有对称方波电流流过，霍尔传感器输出对称方波电压，对应DCIP信号，U1输出为正半周方波信号，对应Vf信号，如图3中t1－t2段；电源加热停止，变压器T1原边电流为0，霍尔传感器输出电压为0，对应DCIP信号为0，Vf为低电平，如图3中t2－t3段。
上述的霍尔传感器CHK－Y4型号为CHK－200Y4、差分比较器U1型号为 LM393、单片机U2型号为 STM32F103C8、外部存储模块U3型号为AT24C02，还可以采用其它型号，加热次数显示可以采用数码管、显示屏等方式，预期寿命设置、可以采用按键、触摸屏等方式，均属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种感应线圈寿命记录方法，其特征是：通过连接在感应线圈上的霍尔电流传感器CHK－Y4的输出电压信号DCIP，经过二极管D1整流后得到电压信号V+，电压信号V+通过差分比较器U1的3脚输入，差分比较器U1的引脚1输出，经上拉电阻R1、限幅二极管D1、D2输出整形后的信号Vf，整形后的信号Vf进入单片机U2的PA8脚，单片机根据捕捉到的信号来判断是否为一次有效的加热，是否进行计数；若为有效加热信号，计数值加1，写入存储模块，送串口触摸屏显示，若计数值超过感应线圈寿命预设值，则点亮LED灯进行提示；
所述感应线圈寿命记录方法应用的一种感应线圈寿命记录装置，包括：霍尔电流传感器CHK－Y4、波形整形电路、单片机控制电路，连接在感应线圈上的霍尔电流传感器CHK－Y4通过波形整形电路与单片机控制电路相连，单片机控制电路的触摸端通过串口与串口触摸屏相连，单片机控制电路的存储端通过电缆与外部存储模块U3相连，单片机控制电路的指示报警端通过电缆与LED指示灯相连。
2.根据权利要求1所述的一种感应线圈寿命记录方法，其特征是：所述的霍尔电流传感器CHK－Y4装在隔离变压器T1原边，采样原边电流，+15V、－15V出线端连接外部电源+15V、－15V，霍尔电流传感器输出为额定值±4V的方波，电压值大小正比于采样电流值的大小，进行判断；
电源未加热时，变压器T1原边电流为0，霍尔传感器输出电压为0，低于U1A负输入端的参考电压Vref，Vf一直为低电平，U2捕获到频率为0；
正常加热时，原边电流为对称方波，霍尔电流传感器DCIP出线端输出对称方波电压信号DCIP，经过二极管D1整流变为只有正半周的方波电压V+，该电压信号进入U1A的正输入端，即U1A的3脚；
当V+高于U1A负输入端参考电压Vref时，Vf为高电平，当V+低于U1A负输入端参考电压Vref时，Vf为低电平，Vf进入U2的PA8引脚，U2就捕获到一个工作频率的方波信号；
当加热停止，线圈中无电流流过，霍尔传感器输出为零，U1输出信号Vf一直为低电平，MCU捕获到频率为0，一次加热完成，记数加1，并写入外部存储模块 U3中，U2与串口触摸屏通信，更新屏幕显示数值；
若记录数值未超过预设值，则保持U2的PC13引脚低电平，LED灯保持熄灭状态，若记录数值超过预设值，则U2第4脚输出高电平，点亮LED灯，提示用户更换感应线圈；
对电源进行小功率调试时，霍尔传感器输出电压值低于U1A负输入端的参考电压Vref时，Vf一直为低电平，MCU捕获到的频率为0，判定为无效加热，不进行计数；
线圈更换后，通过串口触摸屏清空U3中存储的加热次数，开始对新线圈的加热次数进行计数；如更换不同种类、不同工况的线圈，可通过串口触摸屏写入新的预期寿命值。
3.根据权利要求1所述的一种感应线圈寿命记录方法，其特征是：所述的波形整形电路由高频整流二极管D1通过差分比较器U1与配置的电容C1、C2、电位器R1、电阻R2、二极管D2、D3组成；差分比较器U1。
4.根据权利要求1所述的一种感应线圈寿命记录方法，其特征是：所述的单片机控制电路由单片机U2、电容C3、C4、C5、晶振Y2、按键SW1电连接组成。
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