CN204464960U - 一种电机温度保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机保护装置技术领域，尤其是一种电机温度保护装置。它包括传感光源、参考光源、微控制器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、光源驱动电路和光纤温度传感器；微控制器通过光源驱动电路控制参考光源和传感光源交替发光，光纤温度传感器将两个光源发出的光信号转换为电流信号后分别输送至对应的信号调理电路，微控制器分时采集两个信号调理电路输出的电压信号。本实用新型通过控制不同波长的参考光源和传感光源进行交替发光，光纤温度传感器的探头对传感光源发出的光进行与温度呈线性关系的吸收，而对参考光源发出的光则没有吸收作用，两种信号被最终输送至微控制器，进而利用微控制器对两种信号进行比值运算，以实现温度检测以及结果输出的目的。

Description

一种电机温度保护装置

技术领域

本实用新型涉及电机保护装置技术领域，尤其是一种电机温度保护装置。

背景技术

随着自动化水平的提高，现代农业机械对电机的可靠稳定运行提出要求越来越高。而电机与配套机械连在一起，当电机发生故障时，经常波及生产系统。因此，对电机实行有效的温度保护，是保证生产系统正常工作的一项重要措施。

基于上述因素，有必要提供一种针对电机轴承的温度检测及保护装装置，以保证电机本身及其所在系统的正常使用。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、检测精度高、抗干扰性强的电机温度保护装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电机温度保护装置，它包括传感光源、参考光源、微控制器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、光源驱动电路和半导体吸收式的光纤温度传感器；

所述微控制器通过光源驱动电路控制参考光源和传感光源交替发光，所述光纤温度传感器将传感光源发出的光信号转换为电流信号后输送至第一信号调理电路、将参考光源发出的光信号转换为电流信号后输送至第二信号调理电路，所述微控制器分时采集第一信号调理电路和第二信号调理电路输出的电压信号。

优选地，所述光源驱动电路包括NE555型时基集成电路、74LS139型译码器、第一运放、第二运放、第一三极管和第二三极管；

所述时基集成电路的4号引脚连接微控制器、3号引脚连接译码器的1号引脚，所述译码器的2号引脚连接微控制器、4号引脚连接第一运放的同相端、5号引脚连接第二运放的同相端，所述第一三极管的集电极依次串联传感光源和参考光源后连接于第二三极管的集电极、基极与第一运放的输出端相连、发射极连接于第一运放的反相端，所述第二三极管的基极与第二运放的输出端相连、发射极连接于第二运放的反相端。

优选地，所述第一信号调理电路包括前置放大器、第一差分放大器、第二差分放大器、仪表放大器、MC1496型乘法器、精密放大器和有源陷波器；

所述前置放大器的同相端和反相端分别与光纤温度传感器对应连接、输出端连接于第一差分放大器的同相端，所述第一差分放大器的输出端连接于仪表放大器的反相端、反相端通过中转电阻连接于第二差分放大器的反相端，所述第二差分放大器的输出端连接于仪表放大器的同相端，所述仪表放大器的输出端通过依次串联的第一电阻和第二电阻连接于精密放大器的同相端，所述乘法器的1号引脚连接于第一电阻和第二电阻之间、13号引脚与译码器的1号引脚，所述精密放大器的输出端连接于有源陷波器的输入端，所述有源陷波器的输出端与微控制器相连；

所述第二信号调理电路5的电路结构与第一信号调理电路4的电路结构相同。

优选地，所述有源陷波器为MXT050型二阶反相陷波器。

优选地，所述微控制器包括一SH69P46型单片机，所述单片机的PWM输出端连接有一声光报警器。

由于采用了上述方案，本实用新型通过控制不同波长的参考光源和传感光源进行交替发光，光纤温度传感器的探头对传感光源发出的光进行与温度呈线性关系的吸收，而对参考光源发出的光则没有吸收作用，两种信号被最终输送至微控制器，进而利用微控制器对两种信号进行比值运算，以实现温度检测以及结果输出的目的；其结构简单、检测精确、保护效果显著，具有很强的实用价值和市场推广价值。

附图说明

图1为本实用新型实施例的系统原理框图；

图2为本实用新型实施例的光源驱动电路的电路结构图；

图3为本实用新型实施例的信号调理电路的电路结构图；

图4为本实用新型实施例的微控制器的电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图4所示，本实用新型提供的一种电机温度保护装置，它包括传感光源1、参考光源2、微控制器3、第一信号调理电路4、第二信号调理电路5、光源驱动电路6和半导体吸收式的光纤温度传感器7；其中，传感光源1和参考光源2由能够发射出不同波长的光的LED灯珠构成，微控制器3通过光源驱动电路6控制参考光源2和传感光源1交替发光，光纤温度传感器7将传感光源1发出的光信号转换为电流信号后输送至第一信号调理电路4、将参考光源2发出的光信号转换为电流信号后输送至第二信号调理电路5，微控制器3分时采集第一信号调理电路4和第二信号调理电路5输出的电压信号。

由于半导体吸收式的光纤温度传感器7是通过光纤传输光信号，其能够将带电的二次仪表和测量现场隔离，具有抗电磁干扰性强、绝缘性好、结构简单、精度高、测温范围宽等特点，使其完全适合于电机轴承各热点温度的测量,而通过上述系统结构的设置，微控制器3可通过光源驱动电路6控制具有不同波长的参考光源2和传感光源1进行交替发光，光纤温度传感器7的探头对传感光源1发出的光进行与温度呈线性关系的吸收，而对参考光源2发出的光则没有吸收作用，两种光信号分别通过光纤温度传感器7进行转换后被分别输送至第一信号调理电路4和第二信号调理电路5进行电流电压转换，以最终向微控制器3输出电压信号，进而利用微控制器3对两种信号进行比值运算，以实现温度检测以及结果输出的目的，保证电机始终处于安全状态下被使用。

进一步地，为保证参考光源2和传感光源1的控制效果，本实施例的光源驱动电路6包括NE555型时基集成电路U1、74LS139型译码器U2、MAX427型第一运放A1、MAX427型第二运放A2、第一三极管Q1和第二三极管Q2；其中，时基集成电路U1的4号引脚连接微控制器3、3号引脚连接译码器U2的1号引脚，译码器U2的2号引脚连接微控制器3、4号引脚连接第一运放A1的同相端、5号引脚连接第二运放A2的同相端，第一三极管Q1的集电极依次串联传感光源1和参考光源2后连接于第二三极管Q2的集电极、基极与第一运放A1的输出端相连、发射极连接于第一运放A1的反相端，第二三极管Q2的基极与第二运放A2的输出端相连、发射极连接于第二运放A2的反相端。

如此，利用微控制器3和光源驱动电路6可将参考光源2和传感光源1发出的光调制成频率为1kHz、占空比为1：2的光脉冲。时基集成电路U1的复位端(即4号引脚)接微控制器3以控制参考光源2和传感光源1定期发光，从而延长光源的使用寿命；而译码器U2输出的脉冲信号则可驱动参考光源2和传感光源1实现分时发出光脉冲的效果。

进一步地，为保证微控制器3采集信号的准确性，本实施例的第一信号调理电路4包括ADA4817型前置放大器A3、OP2277型第一差分放大器A4、OP2277型第二差分放大器A5、AD8235型仪表放大器A6、MC1496型乘法器U2、TL052型精密放大器A7和MXT050型有源陷波器U4；其中，前置放大器A3的同相端和反相端分别与光纤温度传感器7对应连接、输出端连接于第一差分放大器A4的同相端，第一差分放大器A4的输出端连接于仪表放大器A6的反相端、反相端通过中转电阻R连接于第二差分放大器A5的反相端，第二差分放大器A5的输出端连接于仪表放大器A6的同相端，仪表放大器A6的输出端通过依次串联的第一电阻R1和第二电阻R2连接于精密放大器A7的同相端，乘法器U3的1号引脚连接于第一电阻R1和第二电阻R2之间、13号引脚与译码器U2的1号引脚，精密放大器A7的输出端连接于有源陷波器U4的输入端，有源陷波器U4的输出端与微控制器3相连，同时，本实施例的第二信号调理电路5的电路结构与第一信号调理电路4的电路结构相同。

如此，由于从光纤温度传感器7输出的信号很微弱，往往会被埋在噪声之中；因此通过设置的前置放大器A3将电流光纤温度传感器7输出的电流信号换成电压信号，而且通过将整个调理电路封装在绝热盒中，可使之尽量少受外界环境的影响；通过两个差分放大器的设置则能够更好地抑制共模噪声，同时拥有较高的输入阻抗和较小的输出阻抗，然后再利用仪表放大器A6进行信号的仪用放大，由于仪表放大器A6输出的信号中仍然含有背景光及暗电流，故经过由乘法器U3和精密放大器A7所构成的除法器即可消除系统中的光源波动、反射率差异及光纤损耗的影响；而通过有源陷波器U4则可滤除系统反馈信号中的工频干扰，以保证微处理器3采集数据的准确性。

为有效地减少电子器件数量，从而降低成本，同时降低了系统功耗，增强整个系统的抗干扰能力，本实施例的微控制器3包括一SH69P46型单片机U5，同时在单片机U5的PWM输出端连接有一声光报警器8，以利用声光报警器8实时的进行越限报警。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种电机温度保护装置，其特征在于：它包括传感光源、参考光源、微控制器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、光源驱动电路和半导体吸收式的光纤温度传感器；

所述微控制器通过光源驱动电路控制参考光源和传感光源交替发光，所述光纤温度传感器将传感光源发出的光信号转换为电流信号后输送至第一信号调理电路、将参考光源发出的光信号转换为电流信号后输送至第二信号调理电路，所述微控制器分时采集第一信号调理电路和第二信号调理电路输出的电压信号。

2.如权利要求1所述的一种电机温度保护装置，其特征在于：所述光源驱动电路包括NE555型时基集成电路、74LS139型译码器、第一运放、第二运放、第一三极管和第二三极管；

所述时基集成电路的4号引脚连接微控制器、3号引脚连接译码器的1号引脚，所述译码器的2号引脚连接微控制器、4号引脚连接第一运放的同相端、5号引脚连接第二运放的同相端，所述第一三极管的集电极依次串联传感光源和参考光源后连接于第二三极管的集电极、基极与第一运放的输出端相连、发射极连接于第一运放的反相端，所述第二三极管的基极与第二运放的输出端相连、发射极连接于第二运放的反相端。

3.如权利要求2所述的一种电机温度保护装置，其特征在于：所述第一信号调理电路包括前置放大器、第一差分放大器、第二差分放大器、仪表放大器、MC1496型乘法器、精密放大器和有源陷波器；

所述前置放大器的同相端和反相端分别与光纤温度传感器对应连接、输出端连接于第一差分放大器的同相端，所述第一差分放大器的输出端连接于仪表放大器的反相端、反相端通过中转电阻连接于第二差分放大器的反相端，所述第二差分放大器的输出端连接于仪表放大器的同相端，所述仪表放大器的输出端通过依次串联的第一电阻和第二电阻连接于精密放大器的同相端，所述乘法器的1号引脚连接于第一电阻和第二电阻之间、13号引脚与译码器的1号引脚，所述精密放大器的输出端连接于有源陷波器的输入端，所述有源陷波器的输出端与微控制器相连；

所述第二信号调理电路5的电路结构与第一信号调理电路4的电路结构相同。

4.如权利要求3所述的一种电机温度保护装置，其特征在于：所述有源陷波器为MXT050型二阶反相陷波器。

5.如权利要求1-4中任一项所述的一种电机温度保护装置，其特征在于：所述微控制器包括一SH69P46型单片机，所述单片机的PWM输出端连接有一声光报警器。