CN201926916U

CN201926916U - 电机监控装置

Info

Publication number: CN201926916U
Application number: CN2011200177944U
Authority: CN
Inventors: 吴宏伟; 何瑾
Original assignee: ANHUI PURPLE LIGHTING TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: ANHUI PURPLE LIGHTING TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2021-01-20

Abstract

本实用新型提供的电机监控装置，包括信号调理电路、同步采样电路、AVR处理器、继电器输出电路、串口通讯电路和电机监控电路，变送器输出的电量信号经信号调理电路送入AVR处理器，同步采样电路输出的脉冲信号送入AVR处理器作为保持A/D采样的触发信号，AVR处理器控制电机操作的输出信号通过继电器输出电路输出至电机监控电路，同时，AVR处理器通过串口通讯电路上传电机工作参数和状态信息，接受监控中心的控制指令，实现电机的远程控制操作。本实用新型电机监控装置的优点在于：克服了现有电机监控装置的不足，监控中摆脱了对采样的干扰，完成实时跟踪采样，其可靠性高，实时性好，适用于电机群集控系统的终端设备。

Description

电机监控装置

技术领域

本实用新型涉及监控装置，特别涉及一种电机监控装置。

背景技术

随着社会发展的进步以及工业自动化的发展，电机的应用遍布各行各业，它担负着生产和生活的重要角色，其经济社会效益十分明显。例如企业生产线的电机、抽风机、鼓风机、水泵等等都需要电机，对于一个企业、机关单位、生活小区等人群集聚的地方，由于生产、生活需要，都离不开电机，而且电机数量众多，对于现代企事业的数字化管理而言，这种电机群集控技术是现代生产、生活的需要。

目前，我国大多数企业生产机房的大型机电设备都是靠人工昼夜值守，稍有疏忽，就会发生事故；例如矿山行业的通风井泵房的电机、企业供水水泵机房等；对这些电机的统一调度与监控是生产、生活正常有序进行的主要保证。现有技术的集控和人工巡检管理不但不便于管理而且对于突发事件的反应很慢，对于电机的供电电流和电压无法精确的计算导致对电机等重要电力设备无法实施有效的监控，存在很大的安全隐患。对于企业等的作用相同的同类电机群，无论哪个电机出现故障，将直接影响生产和生活需要。对于现有集控系统实时性差和人工巡检技术而言，则浪费了大量的人工和资金。因此，对于现代化的生产、生活需要，电机控制应该向电机群监控管理集中化、自动化、标准化方向发展。然而，现有技术电机控制终端设备使用的大多是传统的单片机，数据处理能力差，实时性差，可操作性差，有可能会在运行过程中产生逻辑和时序出现偏差的情况，这些将会引起严重后果，造成的经济社会损失会很严重，无法组成大型电机群集控系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述缺陷，提供一种可靠性高，实时性好，可以作为电机群集控系统终端设备的电机监控装置。

为达到上述目的，本实用新型提供的电机监控装置，包括监测电机三相电压和三相电流的变送器输出的电量信号和电机监控电路，还包括信号调理电路、同步采样电路、AVR处理器、继电器输出电路和串口通讯电路，所述信号调理电路、AVR处理器与继电器输出电路依次相连，所述AVR处理器与所述同步采样电路和串口通讯电路分别相连，所述变送器输出的电量信号经所述信号调理电路送入所述AVR处理器，所述同步采样电路接收正弦输入信号并将输出的脉冲信号送入所述AVR处理器作为保持A/D采样的触发信号，所述AVR处理器控制电机操作的输出信号通过所述继电器输出电路输出至所述电机监控电路，同时，所述AVR处理器通过所述串口通讯电路上传电机工作参数和状态信息，接受监控中心的控制指令，实现电机的远程控制操作。

本实用新型电机监控装置，其中所述信号调理电路由型号为LM324的运放芯片构成。

本实用新型电机监控装置，其中所述同步采样电路包括依次相连的迟滞电压比较电路、高速光耦电路、锁相倍频电路和脉冲整形电路，所述迟滞电压比较电路由型号为LM324的运放芯片和三极管构成，所述锁相倍频电路由型号为CD4046的锁相环电路和型号为CD4042LM324的七位二进制分频电路构成，所述脉冲整形电路由型号为CD4528的芯片构成。

本实用新型电机监控装置，其中所述串口通讯电路采用型号为MAX232芯片构成。

本实用新型电机监控装置，其中所述AVR处理器连接有按键控制电路。

本实用新型电机监控装置的优点和积极效果在于：由于采用了嵌入式AVR处理器，并设置了信号调理电路、同步采样电路、继电器输出电路和串口通讯电路，克服了现有电机监控装置的不足，监控中摆脱了对采样的干扰，完成实时跟踪采样，其可靠性高，实时性好，适用于电机群集控系统的终端设备。

下面将结合实施例参照附图进行详细说明。

附图说明

图1为本实用新型电机监控装置的原理图；

图2为本实用新型电机监控装置的方框图；

图3为信号调理电路的原理图；

图4为同步采样电路的原理图；

图5为串口通讯电路的原理图；

图6为继电器输出电路的接线图。

具体实施方式

参照图1和图2，本实用新型电机监控装置，包括监测电机三相电压和三相电流的变送器输出的电量信号、信号调理电路、同步采样电路、AVR处理器、继电器输出电路、串口通讯电路和电机监控电路。信号调理电路、AVR处理器与继电器输出电路依次相连，AVR处理器与同步采样电路和串口通讯电路分别相连，AVR处理器连接有按键控制电路。

电量信号是由三相电压和三相电流的电压电流变送器和放大器来完成变换的。由于电机的电压、电流都是高电压、强电流，必须经过处理才能引入信号处理电路，使用跟随式的变送器把高电压、强电流转换成低电压，再经过放大器衰减后得到所需要的信号。

参照图3，信号调理电路由型号为LM324的运放芯片构成。LM324四运放构成加法电路和限幅电路。LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用。通过调节R61，R65，R123可调节输入电压，使输出ADC电压在0～5V之间。为了防止尖峰电流的损坏ADC引脚，在进入ADC之前加上一个5V的稳压二极管起到保护ADC模块的作用。

在交流采样中，交流电力参数的频率不是固定不变的，电力系统的频率正常波动范围是49.5Hz～50.5Hz，如果按照50Hz工频计算电压和电流的有效值，则不能保证采样点在一个周期内，会造成很大的计算误差。为了使采样频率跟的上输入信号频率的变化，CPU必须清楚当前输入信号频率的变化情况，因而，在每次交流采样时要实时监测输入信号的频率变化情况，并对所测的频率进行实时跟踪，确保采样频率与信号频率同步。为了获得精确的测量结果，实现完全的同步采样，采用锁相环路来控制采样的定时和速率，以达到同步采样的目的。

参照图4，同步采样电路包括依次相连的迟滞电压比较电路、高速光耦电路、锁相倍频电路和脉冲整形电路。迟滞电压比较电路由型号为LM324的运放芯片和三极管Q1构成，将正弦输入信号变为通频率方波信号，同时利用迟滞电压特性消除输入信号在过零点可能出现的抖动现象。高速光耦电路6N137把模拟部分和数字部分电路隔离开，同时进一步隔离了强弱电之间的电气连接。

锁相倍频电路由型号为CD4046的锁相环电路和型号为CD4042的七位二进制分频电路构成。CD4046是CMOS锁相环路，片内含有一个鉴相功能的数字鉴相器和一个数字门电路型的压控振荡器，其反馈频率信号时通过压控振荡器产生，并提供给可调分频器CD4042完成128分频，由于锁相环负反馈作用，使输出信号和输入信号同步，也即是与正弦输入信号同步。此时，CD4046的输出信号频率为正弦信号频率的128倍。

脉冲整形电路由型号为CD4528的芯片构成。CD4046的输出同步倍频信号经过CD4528脉宽整形后得到合适的脉冲信号，送入AVR作为保持A/D采样的触发信号。

同步采样电路的优点在于微处理器摆脱了对同步采样的干扰，且能实时地跟踪采样。跟软件同步采样法相比，虽然这种方法确实增加了硬件开销，但是大大减少了软件的工作量，并且可靠性和误差特性都要比前者好。由于要在一个基频周期内采样128点，所以采样信号的频率要实基频的128倍频。

参照图5，串口通讯电路采用型号为MAX232芯片构成。本实用新型中的数据传输采用的是基于RS-232的串口数据传输方式。通过RS-232接口来保持远动终端与监控中心的数据联系。为了组成大型集控系统，即为多机通讯系统，数据在定时器中断子程序中发送，在接受中断子程序中接收数据；采用的通讯格式为9600波特率，8位数据位，1位停止位，无奇偶效验。为满足AVR串口电平与RS-232电平的转换，选择MAX232芯片作为RS232C与TTL电平转换芯片，它的内部有电压倍增电路和转换电路，只需+5V电源便可实现电平转换，使用方便。

AVR处理器除了采集模拟量的电量信号外，还要控制开关信号，主要包括断路器状态的闭合和断开，继电器的吸合和释放。由于现场环境可能会十分恶劣，存在电、磁、振动、噪声等各种干扰，继电器是目前比较常用的一种输出方式。继电器输出电路可完成从低压直流到高压交流的过渡。参照图6，给出了一路输出控制继电器的接线图。

本实用新型电机监控装置，变送器输出的电量信号经信号调理电路送入AVR处理器，AVR处理器连接有按键控制电路，AVR处理器控制电机操作的输出信号通过继电器输出电路输出至电机监控电路，同时，AVR处理器通过串口通讯电路上传电机工作参数和状态信息，接受监控中心的控制指令，实现电机的远程控制操作。

下面说明本实用新型电机监控装置的工作过程。

参照图1，主回路由交流接触器控制电机，并配以过热保护器对电机进行保护控制，具有就地控制和远程控制功能。就地控制由启动按钮SB1和停止按钮SB2控制交流接触器的线圈KM来完成；远程控制由AVR处理器和继电器输出电路的输出接点KA-1间接控制交流接触器的线圈KA完成。

AVR处理器内部集成8路10位A/D转换器，可以采集电机的工作参数(相电压和相电流)，对电机进行监控，还可对电机实现过载，短路保护。AVR处理器通过接触器的辅助触点可对接触器的工作状态进行检测。

所有检测信息和远程控制命令通过串口通讯电路可以构成大型的监控系统。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计方案前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims

1.一种电机监控装置，包括监测电机三相电压和三相电流的变送器输出的电量信号和电机监控电路，其特征在于：还包括信号调理电路、同步采样电路、AVR处理器、继电器输出电路和串口通讯电路，所述信号调理电路、AVR处理器与继电器输出电路依次相连，所述AVR处理器与所述同步采样电路和串口通讯电路分别相连，所述变送器输出的电量信号经所述信号调理电路送入所述AVR处理器，所述同步采样电路接收正弦输入信号并将输出的脉冲信号送入所述AVR处理器作为保持A/D采样的触发信号，所述AVR处理器控制电机操作的输出信号通过所述继电器输出电路输出至所述电机监控电路，同时，所述AVR处理器通过所述串口通讯电路上传电机工作参数和状态信息，接受监控中心的控制指令，实现电机的远程控制操作。

2.根据权利要求1所述的电机监控装置，其特征在于：其中所述信号调理电路由型号为LM324的运放芯片构成。

3.根据权利要求1或2所述的电机监控装置，其特征在于：其中所述同步采样电路包括依次相连的迟滞电压比较电路、高速光耦电路、锁相倍频电路和脉冲整形电路，所述迟滞电压比较电路由型号为LM324的运放芯片和三极管构成，所述锁相倍频电路由型号为CD4046的锁相环电路和型号为CD4042LM324的七位二进制分频电路构成，所述脉冲整形电路由型号为CD4528的芯片构成。

4.根据权利要求3所述的电机监控装置，其特征在于：其中所述串口通讯电路采用型号为MAX232芯片构成。

5.根据权利要求4所述的电机监控装置，其特征在于：其中所述AVR处理器连接有按键控制电路。