CN202693766U - 一种电机参数检测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电机参数检测仪，要解决的技术问题是实时检测电机参数。本实用新型包含由中央处理器MCU模块，测量模块，显示模块和通讯模块等组成的硬件平台；其装置以C8051F340单片机作为中央处理器构成主控电路，其中所述单片机与电能计量用DSP芯片通过SPI总线相连，并与转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器、液晶屏、键盘及相关接口电路相连，并通过485网络与PC上位机软件进行通讯，在计算机上实现对上传数据的进一步分析和管理，实现人机交互；其中电能计量用DSP芯片与电压互感器，电流互感器相连用于检测三相电压、电流信号。本实用新型可以对交流感应电机、同步电机进行电参数的采集，自动化程度高、操作简单，在提高仪器运算速度的基础上，确保了测量结果的精确性和系统运行的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电机参数检测仪。
背景技术
早期国内各生产厂家进行电机测试时都采用常规电工仪表测量，其工作方式都采用手工操作，人工读数，人工记录，人工处理数据。其缺点是对诸如转速转矩等一些参数无法直接测量，而且误差很大，工作效率低，测量数据分散性大，测量结果精度低下，实时性不高。
随着计算机技术的发展，大规模集成电路和微处理器的出现，电机测试技术进入了微机测试阶段，目前国内一般的电机测试系统基本上以计算机为中心，控制电量仪、测功机、测温仪等一系列仪器进行电机参数的检测。计算机电机测试系统具有测量速度快、精度高、实时性强、数据结果误差小、系统自动化程度高、稳定性强等优点，然而存在系统构建复杂，价格高昂等缺点。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一套电机参数检测系统，要解决的技术问题是实时、快速、安全、经济的测试电机参数。本实用新型实现了对电机运行过程中各相电压、电流、功率、转速、转矩和温度信号的高速采样及各项参数的实时液晶显示，并通过485网络与PC上位机软件进行通讯，在计算机上实现数据的实时采集、图表显示、数据存储、历史数据分析及打印等功能，从而增强了系统的人机交互功能。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种电机参数检测仪，包含由中央处理器MCU模块、测量模块、显示模块和通讯模块等组成的硬件平台。其中所述的中央处理器MCU模块与电能计量用DSP芯片、转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器、液晶屏、键盘及相关接口电路相连；所述电能计量用DSP芯片与电压互感器、电流互感器相连。
本实用新型的参数检测是对各相电压、电流、无功功率、有功功率、视在功率、功率因素以及转速、转矩和温度信号进行检测。其中所述电能计量用DSP芯片与电压互感器、电流互感器相连用于检测三相电压、三相电流信号；所述转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器分别用于检测转矩、转速、和温度信号。
本实用新型以C8051F340单片机作为中央处理器构成主控电路将DSP芯片和各传感器检测所得的信号进行数据处理后，至液晶屏进行实时显示，并通过485网络与PC上位机软件进行通讯，在计算机上实现对上传数据的进一步分析和管理，实现人机交互。
本实用新型的PC上位机软件基于LabVIEW平台开发，实现了数据的实时采集、图表显示、数据存储、历史数据分析及打印等功能。
本实用新型由于采用以上技术方案，其具有以下优点：
1.本实用新型自动化程度高，减少人力劳动，降低成本，且操作简单，功能全面，提高了工作效率。
2.本实用新型利用了专用电能计量用DSP芯片，提高了仪器运算速度，减小了误差，提高了数据的准确性和系统稳定性。
3.本实用新型通过485网络与PC上位机软件进行通信，将数据上传至计算机，克服了微处理器储量小的限制，在计算机上实现了数据的实时采集、 图表显示、数据存储、历史数据分析及打印等功能，方便日后的分析和研究。因此与现有普通识别仪器相比，在功能上和使用方便程度上，都极具优势。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的使用接线图。
图3是测量模块中DSP芯片的部分电路原理图。
图4是光电开关的安装连线图。
图5是转矩传感器的安装图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。
电机参数检测仪，包含由中央处理器MCU模块，测量模块，显示模块和通讯模块等组成的硬件平台。具体如图1所示，系统以C8051F340单片机作为中央处理器构成主控电路，其中所述的中央处理器MCU模块与电能计量用DSP芯片通过SPI总线相连，并与转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器、液晶屏、键盘及相关接口电路相连，并通过485网络与PC上位机软件进行通讯，在计算机上实现对上传数据的进一步分析和管理，实现人机交互；其中电能计量用DSP芯片与电压互感器、电流互感器相连用于检测三相电压、电流信号。本实用新型可测定的参数包括：各相电压、电流、无功功率、有功功率、视在功率、功率因素以及转速、转矩和温度。
工作过程：
1.初始设置：
如图2所示：首先将本实用新型与电机、电机控制器的三相电接口端对应相 连，然后将本实用新型的转速、转矩、温度检测端口与电机端对应的传感器信号线相连，并将本实用新型的通讯端口与PC上位机相连。
2.参数检测：
三相电参数的检测：测量模块中三相电参数的检测电路主要以电能计量用DSP芯片为主，它集成了7路二阶sigma2delta ADC，其中3路用于三相电压采样，3路用于电流采样，并能够测量各相及合相包括基波、谐波和全波有功功率、无功功率、视在功率、功率因素等参数。
具体如图3所示：在电压电流采样电路中系统采用互感器方式接入，其中PT为电压互感器，CT为电流互感器，三相电压(Va，Vb，Vc)、三相电流(Ia，Ib，Ic)通入互感器并进行滤波处理后送入DSP芯片的A/D转换器进行采样，并把结果保存在相应的寄存器中，由于DSP芯片在电压采样信号为0.5V、电流采样信号为0.1V左右时有最好的转换精度，故针对不同的额定工作值，可通过改变互感器比、互感器二次侧的并联电阻值或DSP芯片的电压放大倍数，使DSP芯片进入最佳的计量状态。
采样完成后，通过对去直流分量后的电流、电压信号进行乘法、加法、数字滤波等一系列数字信号处理后得到各相的有功功率；类似地，将电压信号采用移位90度之后得到无功功率；视在功率的计算是通过PQS视在功率公式 
计算得到；功率因素的计算则通过功率因素计算公式 
计算得到，其符号由无功功率的符号确定；最后通过SPI接口将数据送入MCU单片机进行进一步的运算处理。
转速的检测：如图4所示，本实用新型在电机转轴上套上一个有孔码盘，用支架调整光电开关的高度使码盘处于光电开关的凹槽中，并且使光电开关的光源发射端输出的光束正好能穿过码盘的小孔。电机转动时，有孔码盘随电机同 速旋转，当光源发射端发射的光束穿过码盘小孔时，光源接收端接收到光源输出低电平；反之光源不穿过小孔时，光束被阻断，接收端收不到光源输出高电平。由此将产生的一列频率大小随电机转速变化的脉冲信号，通过信号线传递至MCU单片机的内部计数器，经单片机编程计算出脉冲频率，从而测出电机实际的转速值。
转矩的检测：与转速的检测方法类似，如图5所示，本实用新型在电机的转动轴上安装转矩传感器，利用转矩传感器检测到与转矩成一定比例关系的电压信号，通过信号线送入MCU单片机进行进一步数据处理，从而计算出相对应的电机实际转矩值。
温度的检测：如图2所示，将温升传感器检测得到的电压信号，送至MCU单片机内部的A/D转换器，将模拟信号转换为数字信号，乘以分压后的比例系数，最后通过查表的方式测出相对应的实际温度值。
2.数据处理：
参数检测环节中各采集单元采集的数据都将传至MCU单片机，由单片机内部数据存储器及程序存储器进行运算处理后，至液晶屏实时显示，并通过485网络与PC上位机软件进行通讯，在计算机上实现对上传数据的进一步分析和管理，实现人机交互。
3.人机交互：
本实用新型的上位机软件是基于LabVIEW平台开发，通过485网络与系统进行通讯，其主要功能有：电机控制参数设置，数据的采集和波形显示，数据的分析和管理。
Claims (4)
1.一种电机参数检测仪，其特征在于：包含由中央处理器MCU模块、测量模块、显示模块和通讯模块所组成的硬件平台；其中所述的中央处理器MCU模块与电能计量用DSP芯片、转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器、液晶屏、键盘及相关接口电路相连；所述电能计量用DSP芯片与电压互感器、电流互感器相连；本实用新型可检测的参数包括各相电压、电流、无功功率、有功功率、视在功率、功率因素以及转速、转矩和温度。
2.根据权利要求1所述的电机参数检测仪，其特征在于：所述中央处理器MCU模块中以C8051F340单片机作为核心部件构成主控电路；所述测量模块中MCU单片机与电能计量用DSP芯片通过SPI总线相连，并与转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器相连；所述显示模块中利用液晶屏和键盘接口实现人机交互；所述通讯模块中通过485网络与PC上位机软件进行通讯。
3.根据权利要求1所述的电机参数检测仪，其特征在于：所述电能计量用DSP芯片与电压互感器，电流互感器相连用于检测三相电压、三相电流信号；所述转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器分别用于检测转矩、转速、和温度信号。
4.根据权利要求3所述的电机参数检测仪，其特征在于：电能计量用DSP芯片和传感器检测所得的各种信号将传递至中央处理器MCU模块，由单片机进行数据处理后，至液晶屏进行实时显示，并通过485网络与PC上位机软件进行通讯，在计算机上实现对上传数据的进一步分析和管理，实现人机交互。
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