CN208043926U - 一种风力发电机叶片故障检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种风力发电机叶片故障检测装置，包括微弱电流发射电路、电流采集处理电路、单片机、显示电路及电源电路；所述微弱电流发射电路安装在风力发电机的叶片的顶端，所述电流采集处理电路安装在风力发电机的叶片的根部；所述电流采集处理电路包括微弱电流信号采集电路、I/V转换电路、放大电路、滤波电路及A/D转换电路；所述微弱电流信号采集电路连接于I/V转换电路，所述I/V转换电路连接于放大电路，所述放大电路连接于A/D转换电路，所述A/D转换电路连接于单片机；所述单片机连接于显示电路；所述电源电路连接于单片机。能够准确检测风力发电机的叶片是否发生故障，且能够给出故障类型。
Description
技术领域
本实用新型涉及风力发电机技术领域，特别涉及一种风力发电机叶片故障检测装置。
背景技术
风是一种潜力很大的新能源，把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。
而随着风力发电机的使用过程中，风力发电机的叶片会出现被腐蚀、前缘开裂或者表面裂缝等故障，而这些故障若不能及时处理，容易出现叶片断裂的危险，而容易造成安全事故，而现有主要对风力发电机的叶片的故障检测主要通过人工的方式，而人工检测的方式容易出现漏检及错检的问题，及检查效率低下。
实用新型内容
为此，需要提供一种风力发电机叶片故障检测装置，解决通过人工方式检测风力发电机的叶片的故障容易造成漏检和错检，及检查效率低下的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种风力发电机叶片故障检测装置，包括微弱电流发射电路、电流采集处理电路、单片机、显示电路及电源电路；
所述微弱电流发射电路安装在风力发电机的叶片的顶端，所述电流采集处理电路安装在风力发电机的叶片的根部；
所述电流采集处理电路包括微弱电流信号采集电路、I/V转换电路、放大电路、滤波电路及A/D转换电路；
所述微弱电流信号采集电路采集微弱电流发射电路发射的微弱电流信号，所述微弱电流信号采集电路连接于I/V转换电路，所述I/V转换电路连接于放大电路，所述放大电路连接于A/D转换电路，所述A/D转换电路连接于单片机；
所述单片机连接于显示电路；
所述电源电路连接于单片机，所述电源电路给单片机供电。
进一步优化，所述微弱电流发射电路包括电荷泵电压逆变器，所述电荷泵电压逆变器的IN端连接于1.6-5.5V电源，所述电荷泵逆变器的CFLY+端与CFLY-端之间连接有陶瓷电容c24，所述电荷泵电压逆变器的OUT端输出微弱电流。
进一步优化，所述微弱电流信号采集电路包括电流监测芯片及采样电阻，所述采样电阻的一端连接于风力发电机的叶片的根部及电流监测芯片的Vin+端，所述采样电阻的另一端接地及电流监测芯片的Vin-端，芯片的OUT端连接于I/V转换电路。
进一步优化，所述滤波电路为二阶低通滤波电路。
进一步优化，所述单片机为STC89C52单片机。
进一步优化，所述显示电路包括LED显示驱动芯片及数码显示管，所述LED显示驱动芯片的DIN端、LOAD端及CLK端连接于单片机，所述LED显示驱动芯片的DIG0-DIG7端及SEGA-GSEGDP端连接于数码显示管。
进一步优化，所述放大电路为INA128仪表放大芯片。
进一步优化，所述电源电路为USB接口电源电路。
区别于现有技术，上述技术方案，通过在风力发电机的叶片的顶端安装一个微弱电流发射电路，在叶片的根部设置电流采集处理电路，微弱电流发射电路向叶片发射微弱电流，而电流采集处理电路中的微弱电流信号采集电路采集叶片上的微弱电流信号后，将这些微弱电流信号经过I/V转换电路转换为电压信号，在通过放大电路将电压信号放大，其后通过滤波电路，滤除混在在电压信号中的高频噪声信号，最后在通过A/D转换电路将电压信号转化为数字信号后发送给单片机，单片机对数字信号进行分析判断故障类型后，在显示电路上进行显示故障类型，能够准确检测风力发电机的叶片是否发生故障，且能够给出故障类型。
附图说明
图1为具体实施方式所述风力发电机叶片故障检测装置的一种结构示意图；
图2为具体实施方式所述微弱电流发射电路的一种电路示意图，
图3为具体实施方式所述微弱电流信号采集电路的一种电路示意图，
图4为具体实施方式所述I/V转换电路的一种电路示意图，
图5为具体实施方式所述放大电路的一种电路示意图，
图6为具体实施方式所述滤波电路的一种电路示意图，
图7为具体实施方式所述A/D转换电路的一种电路示意图，
图8为具体实施方式所述单片机的一种电路示意图，
图9为具体实施方式所述显示电路的一种电路示意图，
图10为具体实施方式所述USB接口电源电路的一种电路示意图，
图11为具体实施方式所述USB串口通讯电路的一种电路示意图。
附图标记说明：
110、微弱电流发射电路，
120、电流采集处理电路，
121、微弱电流信号采集电路，
122、I/V转换电路，
123、放大电路，
124、滤波电路，
125、A/D转换电路，
130、单片机，
140、显示电路，
150、电源电路。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1-11，本实施例所述风力发电机叶片故障检测装置，包括微弱电流发射电路110、电流采集处理电路120、单片机130、显示电路140及电源电路150；
所述微弱电流发射电路110安装在风力发电机的叶片的顶端，所述电流采集处理电路120安装在风力发电机的叶片的根部；
所述电流采集处理电路120包括微弱电流信号采集电路121、I/V转换电路122、放大电路123、滤波电路124及A/D转换电路125；
所述微弱电流信号采集电路121采集微弱电流发射电路110发射的微弱电流信号，所述微弱电流信号采集电路121连接于I/V转换电路122，所述I/V转换电路122连接于放大电路123，所述放大电路123连接于A/D转换电路125，所述A/D转换电路125连接于单片机130；
所述单片机130连接于显示电路140；
所述电源电路150连接于单片机130，所述电源电路150给单片机130供电。
通过在风力发电机的叶片的顶端安装一个微弱电流发射电路110，在叶片的根部设置电流采集处理电路120，微弱电流发射电路110向叶片发射微弱电流，而电流采集处理电路120中的微弱电流信号采集电路121采集叶片上的微弱电流信号后，将这些微弱电流信号经过I/V转换电路122转换为电压信号，在通过放大电路123将电压信号放大，其后通过滤波电路124，滤除混在在电压信号中的高频噪声信号，最后在通过A/D转换电路125将电压信号转化为数字信号后发送给单片机130，单片机130对数字信号进行分析判断故障类型后，在显示电路140上进行显示故障类型，能够准确检测风力发电机的叶片是否发生故障，且能够给出故障类型。
在本实施例中，所述微弱电流发射电路110包括电荷泵电压逆变器，所述电荷泵电压逆变器的IN端连接于1.6-5.5V电源，所述电荷泵逆变器的CFLY+端与CFLY-端之间连接有陶瓷电容c24，所述电荷泵电压逆变器的OUT端输出微弱电流。其中电荷泵电压逆变器可采用非稳压60mA电荷泵电压逆变器TPS60403，输入电压为1.6V-5.5V，反相输入电源电压，输出的电流高达60mA。
在本实施例中，所述微弱电流信号采集电路121包括电流监测芯片及采样电阻，所述采样电阻的一端连接于风力发电机的叶片的根部及电流监测芯片的Vin+端，所述采样电阻的另一端接地及电流监测芯片的Vin-端，芯片的OUT端连接于I/V转换电路122。通过将采样电阻的一端连接于风力发电机的叶片的根部，另一端接地，当微弱电流发射电路发射电流经过叶片后进入到采样电阻，而采样电阻为设定好的固定阻值，电流监测芯片对采样电阻的两端上的微弱电流进行检测，从而实现对风力发电机的叶片上的微弱电流进行采集。其中，如图3所示，电流监测芯片可以采用双向电流并联监测芯片INA170，其具有宽输入共模电压范围和低静态电流特性，可利用输出偏移完成双向电流检测，将采样电阻r11的一端连接芯片INA170的Vin-端及接口P2，另一端连接于芯片INA170的Vin+端及接口P3，需要对叶片进行检测时，将P3接口连接于风力发电机的叶片根部，将P2接口接地，从而通过采样电阻r11及电流检测芯片INA170进行对叶片的上的微弱电流进行采集。
在本实施例中，所述滤波电路124为二阶低通滤波电路。为了加强滤波电路124滤除噪声的能力，将滤波电路124采用二阶低通滤波电路，其频率范围为0至100Hz。
在本实施例中，所述单片机130为STC89C52单片机130。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但是做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机130不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash。
在本实施例中，所述显示电路140包括LED显示驱动芯片及数码显示管，所述LED显示驱动芯片的DIN端、LOAD端及CLK端连接于单片机130，所述LED显示驱动芯片的DIG0-DIG7端及SEGA-GSEGDP端连接于数码显示管。其中，LED显示驱动芯片可以采用串行接口八位LED显示驱动芯片MAX7221，该芯片包含有七段译码器、位和段驱动器、多路扫描器、段驱动电流调节器、亮度脉宽调节器及多个特殊功能寄存器，采用串行接口方式，可以很方便地和单片机130相连，具有占用单片I/O口少、显示多样、可靠性高、简单实用、灵活方便等特点。
在本实施例中，所述放大电路123为INA128仪表放大芯片。INA128仪表放大芯片时低消耗、高精度的通用仪表放大器。
在本实施例中，所述电源电路150为USB接口电源电路。单片机130可以通过USB接口电源电路进行供电，同时可以通过USB串口通讯电路进行与外界通信，USB串口通讯电路连接于USB接口电源电路。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或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，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种风力发电机叶片故障检测装置，其特征在于，包括微弱电流发射电路、电流采集处理电路、单片机、显示电路及电源电路；
所述微弱电流发射电路安装在风力发电机的叶片的顶端，所述电流采集处理电路安装在风力发电机的叶片的根部；
所述电流采集处理电路包括微弱电流信号采集电路、I/V转换电路、放大电路、滤波电路及A/D转换电路；
所述微弱电流信号采集电路采集微弱电流发射电路发射的微弱电流信号，所述微弱电流信号采集电路连接于I/V转换电路，所述I/V转换电路连接于放大电路，所述放大电路连接于A/D转换电路，所述A/D转换电路连接于单片机；
所述单片机连接于显示电路；
所述电源电路连接于单片机、电流采集处理电路及显示电路，所述电源电路给单片机、电流采集处理电路及显示电路供电。
2.根据权利要求1所述风力发电机叶片故障检测装置，其特征在于，所述微弱电流发射电路包括电荷泵电压逆变器，所述电荷泵电压逆变器的IN端连接于1.6-5.5V电源，所述电荷泵逆变器的CFLY+端与CFLY-端之间连接有陶瓷电容c24，所述电荷泵电压逆变器的OUT端输出微弱电流。
3.根据权利要求1所述风力发电机叶片故障检测装置，其特征在于，所述微弱电流信号采集电路包括电流监测芯片及采样电阻，所述采样电阻的一端连接于风力发电机的叶片的根部及电流监测芯片的Vin+端，所述采样电阻的另一端接地及电流监测芯片的Vin-端，芯片的OUT端连接于I/V转换电路。
4.根据权利要求1所述风力发电机叶片故障检测装置，其特征在于，所述滤波电路为二阶低通滤波电路。
5.根据权利要求1所述风力发电机叶片故障检测装置，其特征在于，所述单片机为STC89C52单片机。
6.根据权利要求1所述风力发电机叶片故障检测装置，其特征在于，所述显示电路包括LED显示驱动芯片及数码显示管，所述LED显示驱动芯片的DIN端、LOAD端及CLK端连接于单片机，所述LED显示驱动芯片的DIG0-DIG7端及SEGA-GSEGDP端连接于数码显示管。
7.根据权利要求1所述风力发电机叶片故障检测装置，其特征在于，所述放大电路为INA128仪表放大芯片。
8.根据权利要求1所述风力发电机叶片故障检测装置，其特征在于，所述电源电路为USB接口电源电路。
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| CN111132518A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 维沃移动通信有限公司 | 电子设备及检测方法 |
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