CN108414077B - 一种基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统，包括可控变频电源、变压器、功率因数可调负载、单片机、噪声传感器、红外温度传感器、交流电流变送器、交流电压隔离信号传感器、直流电源、固定支架、报警器；噪声传感器、红外温度传感器的输出端与单片机连接；可控变频电源设置在变压器的输入端，功率因数可调负载设置在变压器的输出端，功率因数可调负载包括可调电阻、可调电容和可调电感，报警器与单片机相连；单片机用于控制各传感器的启停和报警器的启停，还实时地将各传感器数据传递给计算机。本发明系统可以探究电网电能质量对变压器噪声的影响，探究温度和变压器噪声振动之间的相关性，实时检测变压器噪声参数，进行故障报警。

Description

一种基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统

技术领域

本发明属于变压器噪声检测技术领域，尤其涉及一种基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统。

背景技术

变压器是一种典型的静止电能转换器，主要通过电磁感应、改变绕组之间频率以实现电压和电流变换过程。随着船舶自动化水平和船舶电力系统容量的不断提升，特别是在船舶中压综合电力系统和大功率电力电子变换装置应用技术的直接推动下，高功率电力变压器大范围使用和长时间运行所产生的噪声问题已成为影响船舶舱室静音性的重要因素。

变压器噪声不属于高分贝的强噪声，但其所发出的35分贝以上的低频噪声易使该环境中生活和工作的人员产生不安、烦躁和易怒等负面情绪，长期影响作用下会进一步诱发神经衰弱和失眠等神经系统疾病。因此，针对变压器振动噪声问题的研究工作具有积极的现实作用。

综合分析，国内外针对变压器噪声问题的研究工作主要从变压器的硬件结构、工作原理和谐波的产生，电力变压器振动噪声产生机理，绕组和铁芯的振动噪声传播途径等3个方面展开，而其中的核心环节仍在于分析并解决噪声源问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统，可以用于探究电能质量与变压器噪声相关性，变压器温度对变压器噪声的影响。整个系统通过单片机进行实时控制，对变压器参数实时监控，必要时启动保护措施。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统，包括可控变频电源、变压器、功率因数可调负载、单片机、噪声传感器、红外温度传感器、交流电流变送器、交流电压隔离信号传感器、直流电源、固定支架、报警器；噪声传感器、红外温度传感器的输出端与单片机连接；可控变频电源设置在变压器的输入端，功率因数可调负载设置在变压器的输出端，功率因数可调负载包括可调电阻、可调电容和可调电感，报警器与单片机相连；单片机用于控制各传感器的启停和报警器的启停，还实时地将各传感器数据传递给计算机；设置多个噪声传感器，用于实时测量变压器噪声，检测各个位置变压器噪声的变化；使用固定支架将红外温度传感器固定在变压器周围，红外温度传感器用于实时测量变压器线圈和铁芯的温度；交流电流变送器与变压器输出端相连，交流电流变送器用于实时测量变压器输出端电流，交流电压隔离信号传感器串接于负载电源线上，实时测量变压器输出端电压；直流电源为系统供电。

按上述技术方案，单片机控制各传感器的启停是在变压器工作时间歇式启动，在变压器不工作时各传感器处于断电状态。

按上述技术方案，报警器包括报警灯和蜂鸣器。

按上述技术方案，固定支架是铝合金材料。

按上述技术方案，单片机采用MSP430系列16位超低功耗的混合信号处理器，噪声传感器型号为WS400A，0-5V输出，一秒采集500次，测量范围30dB-130dB，频率响应35Hz-20KHz。

按上述技术方案，红外温度传感器采用MQ1000A型，响应时间100ms，精度≤±1.5℃。

本发明产生的有益效果是：本发明基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统由直流电源供电，单片机控制传感器的启停并实时地将传感器的信号传递给电脑终端，终端接收信号可以进行实时分析。当噪声传感器和温度传感器的数值超过设定值时，单片机触发控制电路报警并关闭变压器。当电网的电流超过设定值时，单片机启动上述保护程序。当电网失压、欠压时单片机启动上述保护程序。当参数得到恢复时，需要手动闭合变压器开关进行复位。当变压器处于自动关闭或者工作时，单片机控制传感器间歇工作。传感器信号需要经过稳压滤波电路再将信号传输到单片机，防止干扰信号对系统控制产生影响。控制参数可以根据变压器的使用时间做相应的调整，以保证控制系统的准确性，防止误动作。本发明系统可以探究电网电能质量对变压器噪声的影响，探究温度和变压器噪声振动之间的相关性，实时检测变压器噪声参数，进行故障报警。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统的整体示意图；

图2是本发明的测量部位放大示意图；

图3是本发明的控制逻辑示意图；

图4是本发明的控制程序示意图；

其中：1-可控变频电源；2-红外温度传感器；3-变压器；4-噪声传感器；5-交流电流变送器；6-功率因数可调负载；7-交流电压隔离信号传感器；8-单片机；9-接线端子；10-直流电源；11-报警器；12-固定支架；13-传感器的启停；14-计算机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，提供一种基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统，包括可控变频电源、变压器、功率因数可调负载、单片机、噪声传感器、红外温度传感器、交流电流变送器、交流电压隔离信号传感器、直流电源、固定支架、报警器；噪声传感器、红外温度传感器的输出端与单片机连接；可控变频电源设置在变压器的输入端，功率因数可调负载设置在变压器的输出端，功率因数可调负载包括可调电阻、可调电容和可调电感，报警器与单片机相连；单片机用于控制各传感器的启停和报警器的启停，还实时地将各传感器数据传递给计算机；设置多个噪声传感器，用于实时测量变压器噪声，检测各个位置变压器噪声的变化；使用固定支架将红外温度传感器固定在变压器周围，红外温度传感器用于实时测量变压器线圈和铁芯的温度；交流电流变送器与变压器输出端相连，交流电流变送器用于实时测量变压器输出端电流，交流电压隔离信号传感器串接于负载电源线上，实时测量变压器输出端电压；直流电源为系统供电。

进一步地，单片机控制各传感器的启停是在变压器工作时间歇式启动，在变压器不工作时各传感器处于断电状态。

进一步地，报警器包括报警灯和蜂鸣器。

进一步地，固定支架是铝合金材料。

进一步地，单片机采用MSP430系列16位超低功耗的混合信号处理器，噪声传感器型号为WS400A，0-5V输出，一秒采集500次，测量范围30dB-130dB，频率响应35Hz-20KHz。

进一步地，红外温度传感器采用MQ1000A型，响应时间100ms，精度≤±1.5℃。

在本发明的较佳实施例中，如图1、2所示，基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统包括可控变频电源1、红外温度传感器2、变压器3、噪声传感器4、交流电流变送器5、功率因数可调负载6、交流电压隔离信号传感器7、单片机8、接线端子9、直流电源10、报警器11、固定支架12；所述可控变频电源1输入AC220V，既可以调整输出电压，又可以调整输出频率。输出需要的频率的谐波，用于电网的谐波附加，此功能用于检测电网中谐波对变压器噪声的影响。所述变压器3是检测的主体，可以选择1:1变频的隔离变压器3，可以保证负载端和变频电源之间的互相隔离。变压器3工作时记录其工作参数，如噪声、温度、输出端电压、输出端电流。将上述参数的数据处理分析，可以进行多方位的探究。所述功率因数可调负载6主要由可调电阻、可调电容，可调电感组成，负载性质不同会使得电流发生畸变，进而反馈到电网上。最终传递到变压器3的输出端，增加变压器3硅钢片的磁致伸缩而引起铁芯振动噪声增大。所以负载的性质也是变压器3噪声产生的重要方面。所述单片机8采用MSP430系列16位超低功耗的混合信号处理器，用于控制整个测试报警系统11，不仅控制传感器的启停和报警系统11，还起到测量数据传递转化的作用，实时地将数据传递给电脑。所述噪声传感器4采用WS400A，0-5V输出，一秒采集500次，测量范围30dB to 130dB，频率响应35Hz to20KHz。用于实时测量变压器3噪声，检测各个位置变压器3噪声的变化，防止噪声振动过大损坏变压器3。所述红外温度传感器2采用MQ1000A系列，响应时间100ms，精度≤±1.5℃。用于实时测量变压器3线圈和铁芯的温度，防止变压器3温度过高烧坏线圈和损坏铁芯绝缘层。所述交流电流变送器5是用于实时测量变压器3输出端电流，用于探究电网中谐波对变压器3噪声的影响，同时防止短路故障。所述交流电压隔离信号传感器7实时测量变压器3输出端电压，用于探究电网中谐波对变压器3噪声的影响，同时防止电路失压，欠压。所述直流电源10用于给所有传感器和报警系统11供电，保证传感器的工作电压。所述固定支架12是铝合金材料，用于固定传感器，保证检测过程中传感器相对位置不变。所述报警器11包括报警灯和警报器，当变压器3相关参数超标时报警提示，保护整个系统。单片机8控制传感器的启停是在变压器3工作时间歇式启动，时间间隔可以人为调整。在变压器3不工作时传感器处于断电状态，保证了传感器的使用周期。报警系统11是受多种信号控制，噪声传感器4的噪声信号、红外温度传感器温度信号2、电流交流电流变送器的电流信号5，交流电压隔离信号传感器7的电压信号。其中任何一个信号超过设定值，单片机8都会触发报警系统11。

接线端子9用来接直流电源10、传感器、单片机8和报警器11，使得线路更加简便清晰。所述固定支架12为铝合金材料制造的用于安装固定红外温度传感器2和噪声传感器4。功率因数可调负载6是有可调电阻、可调电容，可调电感并联组成，每一路都有相应的开关，每个负载所接入的数值都能够显示出来，功率因数能够方便换算出。

如图3、4所示，系统由直流电源10供电，单片机8控制传感器的启停并实时的将传感器的信号传递给计算机14终端，终端接收信号可以进行实时分析。当噪声传感器4和红外温度传感器2的数值超过设定值时，单片机8触发控制电路报警11并关闭变压器3。当电网的电流超过设定值时，单片机8启动上述保护程序。当电网失压、欠压时单片机8启动上述保护程序。当参数得到恢复时，需要手动闭合变压器3开关进行复位。当变压器3处于自动关闭或者工作时，单片机8控制传感器间歇工作。传感器信号需要经过稳压滤波电路再将信号传输到单片机8，防止干扰信号对系统控制产生影响。控制参数可以根据变压器3的使用时间做相应的调整，以保证控制系统的准确性，防止误动作。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统，其特征在于，包括可控变频电源、变压器、功率因数可调负载、单片机、噪声传感器、红外温度传感器、交流电流变送器、交流电压隔离信号传感器、直流电源、固定支架、报警器；噪声传感器、红外温度传感器的输出端与单片机连接；可控变频电源设置在变压器的输入端，功率因数可调负载设置在变压器的输出端，功率因数可调负载包括可调电阻、可调电容和可调电感，报警器与单片机相连；单片机用于控制各传感器的启停和报警器的启停，还实时地将各传感器数据传递给计算机；设置多个噪声传感器，用于实时测量变压器噪声，检测各个位置变压器噪声的变化；使用固定支架将红外温度传感器固定在变压器周围，红外温度传感器用于实时测量变压器线圈和铁芯的温度；交流电流变送器与变压器输出端相连，交流电流变送器用于实时测量变压器输出端电流，交流电压隔离信号传感器串接于负载电源线上，实时测量变压器输出端电压；直流电源为系统供电，单片机控制各传感器的启停是在变压器工作时间歇式启动，在变压器不工作时各传感器处于断电状态。

2.根据权利要求1所述的基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统，其特征在于，报警器包括报警灯和蜂鸣器。

3.根据权利要求1所述的基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统，其特征在于，固定支架是铝合金材料。

4.根据权利要求1所述的基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统，其特征在于，单片机采用MSP430系列16位超低功耗的混合信号处理器，噪声传感器型号为WS400A，0-5V输出，一秒采集500次，测量范围30dB-130dB，频率响应35Hz-20KHz。

5.根据权利要求1所述的基于单片机控制的变压器噪声检测报警系统，其特征在于，红外温度传感器采用MQ1000A型，响应时间100ms，精度≤±1.5℃。

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