CN201051134Y - 离心开关断开转速检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离心开关断开转速检测仪，涉及转速测试仪技术领域，其电路结构包括设置在起动电容两端的信号采集线，经信号采集线采集电动机中起动电容两端信号，并对该信号进行处理的断开信号变换处理电路，与所述断开信号变换处理电路连接的门控电路，所述门控电路经并联的单稳态电路IC20和单稳态电路IC21与计数显示器连通；检测电动机转速的传感器将转速信号输入至比较整形电路IC6，经比较整形后的转速信号输入至倍频电路，经所述倍频电路处理后的转速信号输入至计数显示器后显示。采用本实用新型能真正实现对出厂电动机的在线检测，检测速度快，设备投入小，填补了国内电动机生产企业离心开关断开转速在线检测中的空白。

Description

离心开关断开转速检测仪

技术领域

本实用新型涉及转速测试仪，确切地说涉及一种适用于测量各种单相异步电动机离心开关断开转速的检测仪。

背景技术

离心开关断开转速测试是电动机出厂试验的必检项目。离心开关断开转速参数是考核单相异步电动机在接通电源，运转过程中，装配在电动机中的离心开关能否在规定的转速范围内有效动作，及时断开起动电容，起到保护电动机安全的作用。国家标准中对该参数的控制是有严格的规定的，离心开关的断开转速为同步转速的70％～80％。目前国内通常对单相异步电动机离心开关断开转速参数的检测有两种方法：1、转矩转速测量仪法，该方法的缺点是需要配用较贵重的转矩转速测量仪及昂贵的纪录系统，且分析曲线技术不易掌握，操作难度较大，检测数据的重复性比较差，直接导致生产厂家不愿将其作为在线检测或出厂检验仪器使用。2、拖动法，该方法是采用调速电动机带动被测电动机，以电压表或灯光信号作离心开关的断开指示，以转速计测定无电压指示或灯光熄灭时的转速，该法也较费时繁琐，且所得到的数据可靠性不高。因此，上面两种方法，在线测试时采样较为困难，不能满足生产厂家在线检测的需要，且测量设备投入大，测量数据准确度差，操作繁琐，成本高昂，因而在实际中很少被厂家所采用。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种结构简单、操作简便、测量数据准确度高的离心开关断开转速检测仪，采用本实用新型能真正实现对出厂电动机的在线检测，检测速度快，设备投入小，填补了国内电动机生产企业离心开关断开转速在线检测中的空白。

本实用新型是通过采用以下技术方案实现的：

一种离心开关断开转速检测仪，其特征在于：其电路结构包括设置在起动电容两端的信号采集线，经信号采集线采集电动机中起动电容两端信号，并对该信号进行处理的断开信号变换处理电路，与所述断开信号变换处理电路连接的门控电路，所述门控电路经并联的单稳态电路IC20和单稳态电路IC21与计数显示器连通；检测电动机转速的传感器将转速信号输入至比较整形电路IC6，经比较整形后的转速信号输入至倍频电路，经所述倍频电路处理后的转速信号输入至计数显示器后显示。

所述断开信号变换处理电路包括反向放大器IC1，由IC2和IC3组成的精密检波电路，二阶低通滤波器IC4和晶体管T1、T2，所述反向放大器IC1将起动电容两端的交流电压进行放大处理，输出的方波信号，并经精密检波电路整流为直流电压，直流电压经二阶低通滤波器IC4滤波处理后输出。

所述门控电路包括555时基电路IC19，时钟脉冲发生器IC5，门电路IC7，反向器IC9，门电路IC11和主控门IC10，所述555时基电路IC19与所述断开信号变换处理电路连接。

所述倍频电路包括四个二倍频单元，所述四个二倍频单元依次串联，第一个二倍频单元的输入端与所述比较整形电路IC6的输出端连接，第四个二倍频单元的输出端与所述计数显示器连通。

所述计数显示器为四个集成块CL102串联而成。

所述传感器为磁电式转速传感器。

所述门控电路和计数显示器之间连接有BL消隐、熄灭控制线。

所述电动机固定于底座上，电动机轴经弹性活块联轴器与固定在底座上的测速齿轮轴连接，所述测速齿轮轴经轴承座固定于底座上，所述测速齿轮轴的中部固定有测速齿轮，所述传感器安装于测速齿轮一侧。

所述电动机的垫板与底座之间设有调整块，电动机外设置调压器，检测时电动机的输入电压为50V。

所述测速齿轮的齿数为120齿。

本实用新型的工作原理如下：

将底座、轴承座、测速齿轮轴、测速齿轮固定安装，检测时通过弹性活块联轴器将电动机与测速齿轮联结。通过在电动机的垫板下配以不同高度的调整块，来调节电动机高度，与测速齿轮轴联结，实现在一个测试台上可测试不同中心高的电动机。电动机供电由一台2KVA自耦变压器供给。电动机转动时的转速信号通过固定安装在试验台架上的磁电式转速传感器从与电动机相联的120齿测速齿轮来获取，转速信号线与传感器联接。断开信号线并接在起动电容器两端，采集离心开关断开信号。首先通过调压器调压，使在电动机输入端上施加的电压为50V。电动机转动带动测速齿轮旋转，磁电式转速传感器给出120个/转的输出脉冲信号，控制系统利用起动电容在起动阶段两端有交流电压，而在离心开关断开后无交流电压的特点，分取该电容器两端极少部分交流电压，经放大处理后作为断开信号，以控制采样门的开启，采样门时间定为31.25ms，计算在该采样时间范围内的脉冲个数，转换成每秒的转速。

本实用新型的优点在于：

1、由于本实用新型采用在起动电容两端设置信号采集线，经过信号采集线采集的信号经过转速检测仪分析处理，磁电式转速传感器采集转速齿轮上的转速信号，发出120个/转的输出脉冲信号，经过转速检测仪分析处理后在计数显示器上显现出来。结构简单、操作简便、测量数据准确度高，数据重复性和稳定性好，真正实现对出厂电动机的在线检测，检测速度快，设备投入小，填补了国内电动机生产企业在线检测中的空白。

2、由于本实用新型采用的倍频电路包括4个依次串联的二倍频单元，使在门宽31.25ms时间内采集的脉冲数通过运算，直接以断开转速为XXXXr/min的形式直观方便地显示在计数显示器上。

3、由于本实用新型的计数显示器部分采用四个集成块CL102串联而成，使其测速范围为0～9999r/min。

4、由于本实用新型采用单稳态电路IC21，保证了一起测定额定转速时能跟踪转速变化，又能断开转速的测定结果锁存到下一次测定之前。

5、由于本实用新型采用单稳态电路IC20，在门控信号后沿作用，经反相后控制CL102寄存送数端(LE)，以保证显示数字不闪烁。

6、由于本实用新型采用LC102消隐、熄灭控制端(BL)接入32HZ方波，实现了动态扫描显示。

7、由于本实用新型采用的传感器为磁电式转速传感器，且能每转产生1 20个脉冲，在门宽时间内保证有足够的脉冲数，同时不使试验台的体积过于庞大，并保证了测量精度。

8、由于本实用新型在电动机的垫板下方设置有调整块，根据电动机实际尺寸的不同来调节调整块的高度，从而保证电动机轴与测速齿轮水平联接，实现在一个测试台上可测试不同中心高电动机的需要，为企业电动机产品的离心开关断开转速该指标在线检测提供了有力保证。

9、由于本实用新型采用在电动机外设置调压器，使电动机的输入端电压为50V，使用该低电压起动方式替代现有的额定电压的起动方式，保证检测数据更准确，数据的重现性更好。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理方框图

图2为检测仪安装结构示意图

图3为断开信号变换处理电路中晶体管T1、T2输出波形图

图4为本实用新型测定断开转速时的时序图

图5为倍频电路波形图

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型作进一步的说明：

实施例1

参照附图，将底座9、轴承座13、测速齿轮轴12、测速齿轮14固定安装，检测时通过弹性活块联轴器11将电动机8与测速齿轮14联结。通过在电动机8的垫板下配以不同高度的调整块16，来调节电动机8高度，与测速齿轮轴12联结，实现在一个测试台上可测试不同中心高的电动机8。电动机8供电由一台2KVA自耦变压器供给。电动机8转动时的转速信号通过固定安装在试验台架上的磁电式转速传感器6从与电动机8相联的120齿测速齿轮14来获取，转速信号线与传感器联接。断开信号线并接在起动电容器两端，采集离心开关断开信号。首先通过调压器调压，使在电动机8输入端上施加的电压为50V。电动机8转动带动测速齿轮14旋转，磁电式转速传感器6给出120个/转的输出脉冲信号，控制系统利用起动电容在起动阶段两端有交流电压，而在离心开关断开后无交流电压的特点，分取该电容器两端极少部分交流电压，经放大处理后作为断开信号，以控制采样门的开启，采样门时间定为31.25ms，计算在该采样时间范围内的脉冲个数，转换成每秒的转速。

具体各部分电路的结构和运行过程如下：

1、断开信号变换处理电路2

信号变换电路由IC1～IC4及晶体管T1、T2构成。

来自起动电容两端或互感器次级的交流电压进入反相放大器IC1进行放大。本级增益取得很高，其输出已不是正弦波，而是近于方波。IC2、IC3组成精密检波电路，将近似方波整流为直流电压；IC4为二阶低通滤波器，截止频率设计得高于100Hz，其目的仅在于滤除少许纹波。前已述及IC1的增益设计得很大K＝270，产生的近似方波经检波后弦波已很小，如果二阶低通滤波器截止频率过低，将会使断开信号延迟，从而导致测定不准确。构成电平变换器以适应CMOS电平要求。T1、T2输出波形见图3：来自转速传感器的正弦信号经IC6比较整形后，输出占空比为1∶1的方波，T3为接口电平转换器。为提高转换速度，IC6采用BiMOS高阻高速运算放大器CA3140。

2、门控电路3

门控电路3中的时钟采用采用一块带振盖器的14级二进制计数器CD4060作为时钟脉冲发生器，晶振采用32.768KHz晶体振盖器。时钟信号经分频后输出31.25ms、1s两种脉冲，分别作为断开转速和额定转速测定时的时钟基准。

测定断开转速必须是在断开信号到来后输出一个脉宽为31.25ms的单脉冲，为实现此任务，线路设计为当断开信号即T2输出下降沿触发IC19(555时基电路输出一个宽度为10μs的正脉冲使IC5和IC11清零，IC5输出的32Hz信号经与非门IC7一个输出端，此时另一输出端由于IC11刚清零，IC11QB输出为“0”，经与非门IC9反相后为“1”，IC7门开启)进入IC11(C181或C180)CP端，计一个脉冲后，IC11QB输出为“1”，经IC9反相后为“0”，IC7门被封镇，从而实现了断开信号到来后主控门IC10只开启31.25ms的要求。

当测定额定转速时，通过转换开关将IC5Q14输出2Hz信号再经IC11二分频，从IC11QA输出宽度为500ms连续方波，以控制主控门IC10。本仪器采用的传感器每转产生120个脉冲，门控取500ms时，计数显示器4数值即为每分钟转数。

测定断开转速时的时序参见图4。

3、倍频电路5

当测定断开转速时，传感器输出正弦波信号经整形为方波后，若不增加倍频电路5，门宽31.25ms其计数值须乘以16不能得到每分钟转数。故为了直观方便，仪器设计了16倍频电路5。16倍频电路5使用了相同结构的四级串连组成，其RC微分时间常数为：

R1：5K	C1：0.01μ	τ1：50μs
			R2：3.3K	C2：4700p	τ2：15.51μs
R3：3.3K	C3：2000p	τ3：6.6μs
			R4：2K	C4：1000p	τ4：2μs

在本单元电路中当输入信号以下降沿被R1和C1微分送至与非门(YF1)，YF1输出一个脉冲；而输入脉冲上升沿经YF2反相后被微分，加至YF1的另一输入端(4)，从而产生另一个输出脉冲。其波形图参照图5。

4、计数显示器4

该部分电路采用集计数寄存、译码、显示为一体高集成度集成块CL102，四块串连应用，显示数值最高为9999r/min.。

单稳态电路IC21在主控门信号到来之后产生一个10μs脉冲使CL102清“0”，由于该脉冲宽度很小，不影响额定转速的测定。当测定断开转速时，通过转换开关由IC19产生的窄脉冲与IC5 IC11清零同步，即在31.25ms单脉冲到来之前清“0”，这样即保证了仪器测定额定转速时能跟踪转速变化，又使断开转速的测定结果能锁存到下一次测定之前。

单稳态电路IC20在门控信号后沿作用，经反相后控制CL102寄存送数端(LE)，以保证显示数字不闪烁。

为延长数码管寿命，LC102消隐、熄灭控制端(BL)接入32Hz方波，以实现动态扫描显示。

整机电源电压为交流220V±20V。经变压器降压、整流、稳压后输出±5V直流。信号变换部分为±5V供电，数字逻辑部分为+5V直流供电。

实施例2

一种离心开关断开转速检测仪，其电路结构包括设置在起动电容两端的信号采集线1，经信号采集线1采集电动机8中起动电容两端信号，并对该信号进行处理的断开信号变换处理电路2，与所述断开信号变换处理电路2连接的门控电路3，所述门控电路3经并联的单稳态电路IC20和单稳态电路IC21与计数显示器4连通；检测电动机8转速的传感器将转速信号输入至比较整形电路IC6，经比较整形后的转速信号输入至倍频电路5，经所述倍频电路5处理后的转速信号输入至计数显示器4后显示。所述断开信号变换处理电路2包括反向放大器IC1，由IC2和IC3组成的精密检波电路，二阶低通滤波器IC4和晶体管T1、T2，所述反向放大器IC1将起动电容两端的交流电压进行放大处理，输出的方波信号，并经精密检波电路整流为直流电压，直流电压经二阶低通滤波器IC4滤波处理后输出。所述门控电路3包括555时基电路IC19，时钟脉冲发生器IC5，门电路IC7，反向器IC9，门电路IC11和主控门IC10，所述555时基电路IC19与所述断开信号变换处理电路2连接。所述倍频电路5包括四个二倍频单元，所述四个二倍频单元依次串联，第一个二倍频单元的输入端与所述比较整形电路IC6的输出端连接，第四个二倍频单元的输出端与所述计数显示器4连通。所述计数显示器4为四个集成块CL102串联而成。所述传感器为磁电式转速传感器6。所述门控电路3和计数显示器4之间连接有BL消隐、熄灭控制线7。所述电动机8固定于底座9上，电动机轴10经弹性活块联轴器11与固定在底座9上的测速齿轮轴12连接，所述测速齿轮轴12经轴承座13固定于底座9上，所述测速齿轮轴12的中部固定有测速齿轮14，所述传感器安装于测速齿轮14一侧。所述电动机8的垫板与底座9之间设有调整块16，电动机8外设置调压器，检测时电动机8的输入电压为50V。所述测速齿轮14的齿数为120齿。

Claims (10)

1.一种离心开关断开转速检测仪，其特征在于：其电路结构包括设置在起动电容两端的信号采集线(1)，经信号采集线(1)采集电动机中起动电容两端信号，并对该信号进行处理的断开信号变换处理电路(2)，与所述断开信号变换处理电路(2)连接的门控电路(3)，所述门控电路经并联的单稳态电路IC20和单稳态电路IC21与计数显示器(4)连通；检测电动机转速的传感器将转速信号输入至比较整形电路IC6，经比较整形后的转速信号输入至倍频电路(5)，经所述倍频电路(5)处理后的转速信号输入至计数显示器(4)后显示。

2.根据权利要求1所述的离心开关断开转速检测仪，其特征在于：所述断开信号变换处理电路(2)包括反向放大器IC1，由IC2和IC3组成的精密检波电路，二阶低通滤波器IC4和晶体管T1、T2，所述反向放大器IC1将起动电容两端的交流电压进行放大处理，输出的方波信号，并经精密检波电路整流为直流电压，直流电压经二阶低通滤波器IC4滤波处理后输出。

3.根据权利要求1或2所述的离心开关断开转速检测仪，其特征在于：所述门控电路(3)包括555时基电路IC19，时钟脉冲发生器IC5，门电路IC7，反向器IC9，门电路IC11和主控门IC10，所述555时基电路IC19与所述断开信号变换处理电路(2)连接。

4.根据权利要求1或2所述的离心开关断开转速检测仪，其特征在于：所述倍频电路(5)包括四个二倍频单元，所述四个二倍频单元依次串联，第一个二倍频单元的输入端与所述比较整形电路IC6的输出端连接，第四个二倍频单元的输出端与所述计数显示器(4)连通。

5.根据权利要求1或2所述的离心开关断开转速检测仪，其特征在于：所述计数显示器(4)为四个集成块CL102串联而成。

6.根据权利要求1或2所述的离心开关断开转速检测仪，其特征在于：所述传感器为磁电式转速传感器(6)。

7.根据权利要求1或2所述的离心开关断开转速检测仪，其特征在于：所述门控电路(3)和计数显示器(4)之间连接有BL消隐、熄灭控制线(7)。

8.根据权利要求1所述的离心开关断开转速检测仪，其特征在于：所述电动机(8)固定于底座(9)上，电动机轴(10)经弹性活块联轴器(11)与固定在底座(9)上的测速齿轮轴(12)连接，所述测速齿轮轴(12)经轴承座(13)固定于底座(9)上，所述测速齿轮轴(12)的中部固定有测速齿轮(14)，所述传感器安装于测速齿轮(14)一侧。

9.根据权利要求8所述的离心开关断开转速检测仪，其特征在于：所述电动机(8)的垫板(15)与底座(9)之间设有调整块(16)，电动机(8)外设置调压器，电动机(8)的输入电压为50V。

10.根据权利要求8所述的离心开关断开转速检测仪，其特征在于：所述测速齿轮(14)的齿数为120齿。

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