CN109975573A - 离心泵的测速装置 - Google Patents
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Abstract
离心泵的测速装置，包括:单片机、光耦传感器、显示模块、圆形遮挡板、导线；圆形遮挡板安装在被测电机的电机轴上，圆形遮挡板穿过光耦传感器的感光槽，圆形遮挡板的圆周有36条沿径向延伸的缝隙，相邻的缝隙的夹角为10°；光耦传感器的信号输出端连接单片机，单片机配有显示模块；传感器模块在有遮挡时输出高电平，无遮挡时输出低电平。单片机接收到高电平信号时单片机内部程序继续执行，接收到低电平时单片机内部主程序将产生中断，并跳转到中断程序，中断程序记录所述遮挡板的缝隙通过光耦传感器的次数，并记录、存储所述遮挡板的缝隙每一次通过光耦传感器的时间；每两个缝隙的时间间隔t为转动1/36圈的时间，得出电机轴每转1/36圈的转速为1/36tn。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量并记录离心泵转速、同时能够反映离心泵转速变化的装置。
背景技术
离心泵广泛应用于工业和生活过程中的流体介质输送，在研究离心泵运转的的过程中，研究人员需要从离心泵的运转过程提取很多数据以供后续的研究，但是一些数据并不好测量，比如无法求得离心泵在启动过程中的速度变化规律。离心泵在启动的过程中转速变化规律对离心泵的研究至关重要。在有关离心泵的研究过程中，研究人员需要了解离心泵启动时的速度变化情况，以便研究离心泵在启动过程中各个零部件的受力情况。在此过程中离心泵的转速从零达到峰值所花费的时间非常短，仅仅需要几秒钟，离心泵的电机需要产生非常大的扭矩。目前的离心泵测速方法主要有测电流频率和用手持高速频闪测速仪测速两种方法。这两种测速方法只能读出离心泵在工作时某一时刻的稳定的转速，无法反应出离心泵从启动到匀速转动这个过程中的瞬时速度以及速度变化情况。还有一种方法是用扭矩仪测量电机轴的扭矩，但是这种方法成本较高，不适合在小规模试验台中测量应用。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述问题，提供一种可在低成本的情况下高精度地测量并记录离心泵在启动过程中速度变化情况的测速装置。
本发明在低成本的情况下实现高精度地测量并记录离心泵在启动过程中速度变化情况，并能够将数据显示输出，以供研究人员使用数据进行计算有关离心泵在启动过程中的负载、受力、力矩等参数变化情况。
本发明所采用的技术方案是：离心泵的测速装置，其特征在于：包括:单片机5、光耦传感器2、显示模块、圆形遮挡板3、导线4；圆形遮挡板3安装在被测电机6的电机轴7上，圆形遮挡板3穿过光耦传感器2感光槽，圆形遮挡板3的圆周上加工出36条沿径向延伸的缝隙8，相邻的缝隙8的夹角为10°；光耦传感器2的信号输出端连接单片机5，单片机主板5配有显示模块；传感器模块2在有遮挡时输出高电平，无遮挡时输出低电平。
单片机5接收到高电平信号时单片机内部程序继续执行，接收到低电平时单片机内部主程序将产生中断，并跳转到中断程序，中断程序记录所述遮挡板3的缝隙8通过光耦传感器2的次数，并记录、存储所述遮挡板3的缝隙8每一次通过光耦传感器2的时间。每两个缝隙8的时间间隔t为转动1/36圈的时间，得出电机轴7每转1/36圈的转速为1/36tn。
优选地，缝隙8宽2mm、长10mm。
被测电机6的电机轴7带动圆形遮挡板3的转动将所述光耦传感器2产生的信号通过导线4传递到单片机主板5，所述单片机主板5配有显示模块，可以将单片机内部程序执行好后的结果显示出来。
本发明的测速方法是通过计算转动单位圈数的时间来求得转速，而不是通过计算单位时间内转动的圈数，求出每1/36圈的转速，从而解决了由于离心泵启动时速度变化太快而无法测量出速度的变化情况这个问题。
所述单片机主板通过程序设定，用记录所述遮挡板3的缝隙8通过光耦传感器2的次数以及缝隙8通过光耦传感器2的时间间隔，求出每1/36圈通过的转速，将求得的转速输出到所述显示模块，最后所有求得的转速数据将以图表的形式显示到显示模块，由此可以反应出离心泵启动时的转速变化情况。
本发明具有结构简单，操作容易，测试准确，且能满足多种工况下的测量需求。
附图说明
图1是发明的示意图；
图2a是本发明的装配结构的正面示意图；
图2b是本发明的装配结构的侧面示意图；
图3a是本发明的挡板与传感器模块装配结构的正视图；
图3b是本发明的挡板与传感器模块装配结构的正视图；
图4是单片机5的工作程序的流程图；
图5是单片机5的中断程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
参照附图，图中各部件的编号是：其中，1、离心泵，2、传感器模块，3、遮挡板，4、导线，5、单片机主板，6、被测电机，7、电机轴。
离心泵的测速装置，其特征在于：包括:单片机5，光耦传感器2、显示模块、圆形遮挡板3、导线4；圆形遮挡板3安装在被测电机6的电机轴7上，圆形遮挡板3穿过光耦传感器2感光槽，圆形遮挡板3的圆周上加工出36条沿径向延伸的缝隙8，相邻的缝隙8的夹角为10°；光耦传感器2的信号输出端连接单片机5，单片机主板5配有显示模块；传感器模块2在有遮挡时输出高电平，无遮挡时输出低电平。
单片机5接收到高电平信号时单片机内部程序继续执行，接收到低电平时单片机内部主程序将产生中断，并跳转到中断程序，中断程序记录所述遮挡板3的缝隙8通过光耦传感器2的次数，并记录、存储所述遮挡板3的缝隙8每一次通过光耦传感器2的时间。每两个缝隙8的时间间隔t为转动1/36圈的时间，得出电机轴7每转1/36圈的转速为1/36tn。
缝隙8宽2mm、长10mm。
如附图1所示，本发明主要工作在图示场所，本发明功能是测量并记录离心泵在启动过程中转速的变化情况，以供实验人员进行读取数据后研究。在使用前，首先将本发明的单片机主板5放置在电机6上，本发明的单片机主板5与本发明的传感器模块2用导线4相连，以便将传感器模块产生的电信号传递给单片机主板5，然后单片机主板5识别电信号后执行内部相应的程序。
如附图2a和图2b所示，本发明中所使用的传感器模块2与遮挡板3的工作情况如图所示，将遮挡板3固定在电机轴7上，本发明主要装置都安置在电机6上。
如附图3a和图3b所示，传感器模块2固定在电机轴7的上方，使得固定在电机轴上的遮挡板3在转动时，遮挡板上的缝隙8够通过传感器模块2，使光耦传感器产生低电平信号，通过导线4传递给单片机主板5。
所述遮挡板上有36个缝隙，所述缝隙可以允许光从中穿过，当所述电机轴7转动时，带动所述遮挡板3转动，遮挡板上的缝隙一次通过感光槽，光耦传感器的功能是当感光槽被遮挡时向外输出高电平，没有被遮挡时输出低电平，所以当遮挡板的缝隙通过感光槽时，光耦传感器将低电平信号传递给单片机，单片机接收到低电平信号后产生中断，并将中断产生的时间记录并存储，由此可得每两个缝隙所经过的时间，最终可求得每转动10°的转速。并输出到主板上的显示模块。
如图4所示：当电机转动时带动遮挡板，同时本发明中主板上的单片机开始计时并接收传感器传递过来的高低电平信号，当单片机接收到高电平时，单片机内部保持计时。当遮挡板的缝隙通过传感器时，传感器内部产生低电平并将信号通过导线传递给主板上的单片机。单片机上的主程序在接收到低电平信号时跳出主程序到中断程序，中断程序执行计数并记录时间，中断程序结束后返回到主程序，接下来判断是否结束测速，如果结束测速，则将通过计算得出的转速传递给显示模块，以供研究人员读取数据。如果没有结束测速，程序将继续按上述步骤执行。
中断程序如图5所示，图中num在程序中被定义为进入中断程序次数，即产生低电平次数，最终可转化为遮挡板缝隙经过传感器的次数。TIME[num]定义为存储时间数组，数组中的第N个值为遮挡板缝隙第N次通过感应器的时间，time定义为单片机内部计时器模块所计得的时间，单位为毫秒。程序从主程序进入中断程序后，首先延时50微秒，防止传感器传来的电平由高电平变化为低电平的过程中，信号不稳定导致重复进入中断程序。延时50毫秒后，执行num++计数程序，接下来执行TIME[num]＝time赋值程序，将每一次缝隙经过感应器产生地低电平信号的时间保存到TIME数组中。
计算转速:利用上述程序中的TIME数组与本发明的工作原理可得离心泵电机第1/36圈的转速为第2/36圈的转速为第3/36圈的转速为由此可以得出离心泵电机转动n/36圈的转速为
在离心泵的启动过程中，速度由慢到快，本发明将离心泵任意圈数内的速度记录下来，可以反应出离心泵启动时转速变化规律。从而供研究人员分析数据。
本发明装置可以通过增加固定在转子上的挡板来提高速度的采集量，从而提高测得的离心泵启动时速度变化规律的精准度。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (2)
1.离心泵的测速装置，其特征在于：包括:单片机(5)，光耦传感器(2)、显示模块、圆形遮挡板(3)、导线(4)；圆形遮挡板(3)安装在被测电机(6)的电机轴(7)上，圆形遮挡板(3)穿过光耦传感器(2)的感光槽，圆形遮挡板(3)的圆周有36条沿径向延伸的缝隙(8)，相邻的缝隙(8)的夹角为10°；光耦传感器(2)的信号输出端连接单片机(5)，单片机(5)配有显示模块；传感器模块(2)在有遮挡时输出高电平，无遮挡时输出低电平。
单片机(5)接收到高电平信号时单片机内部程序继续执行，接收到低电平时单片机内部主程序将产生中断，并跳转到中断程序，中断程序记录所述遮挡板(3)的缝隙(8)通过光耦传感器(2)的次数，并记录、存储所述遮挡板(3)的缝隙(8)每一次通过光耦传感器(2)的时间；每两个缝隙(8)的时间间隔t为转动1/36圈的时间，得出电机轴(7)每转1/36圈的转速为1/36tn。
2.如权利要求1所述的离心泵的测速装置，其特征在于：缝隙(8)的具体尺寸是：宽2mm、长10mm。
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