CN211348447U - 三相缺相检测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三相缺相检测仪，包括采样电路、电源供电电路、显示电路和单片机；所述采样电路设置三个数据采集线，分别与三根相线连接，采样电路由15V/5V电源供电电路供电，电源供电电路同时为单片机和显示电路提供工作电源，电源供电电路与外部电源连接；所述采样电路包括顺序连接的电压信号采集线路、信号比较输出电路、电流信号放大电路、充放电回路，控制信号比较输出电路，该实用新型既能提高电机产品检验效率，也能提高产品质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机相线检测领域，具体公开了一种三相缺相检测仪。
背景技术
电动车电机在加工的时候，不能保证每一个相都能焊接完美，所以有时也有缺相的问题存在。怎么检测电机缺相是一个难点，在生产中存在一定的检测难度。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型在现有的电机转动后，带动被测电机工作，被测电机产生一组三相反电动势，根据市场上已经有的三相缺相的理论，公开了一种提供了一种三相缺相检测仪，既能提高电机产品检验效率，也能提高产品质量。
本实用新型采用的技术方案是：一种三相缺相检测仪，包括采样电路、电源供电电路、显示电路和单片机；所述采样电路设置三个数据采集线，分别与三根相线连接，采样电路由15V/5V电源供电电路供电，电源供电电路同时为单片机和显示电路提供工作电源，电源供电电路与外部电源连接；所述采样电路包括顺序连接的电压信号采集线路、信号比较输出电路、电流信号放大电路、充放电回路，控制信号比较输出电路；所述电压信号采集线路包括三路并联的光耦，每个光耦的输入端连接有接线端子、开关、电阻以及二极管；光藕的输出端均与电容C12、C13组成的滤波电路连接，再分别连接双向电压比较器AP1A、AP1B、AP2B的正极输入脚，电路上分别连接上拉电阻R17、R16、R15，向双向电压比较器AP1A、AP1B、AP2B输出电压信号Va；
15V电源供电电路上连接分压电阻R13、R14，并与所述各双向电压比较器AP1A、AP1B、AP2B的负极输入脚连接，为双向电压比较器提供比较电压Vr；
所述双向电压比较器AP1A、AP1B、AP2B的输出脚连接电阻R12，输出控制信号Vc，再与三极管WT1的基极连接，三极管WT1的发射极由15V 电源供电电路供电，集电极连接三极管WT2的基极，且电路上连接电阻R11，三极管WT2的基极还连接串联的钳位二极管D4、D5；三极管WT2的发射极由 15V电源供电电路供电，电路上连接电阻R10，三极管WT2集电极一路连接二极管D6，另一路连接相互并联的电阻R9和电容C11、C10；电阻R10、电阻R9 和电容C11、电容C10组成充放电回路，与双向电压比较器AP2A的负极输入脚连接，为其提供电压Vb,双向电压比较器AP2A的正极输入脚连接于分压电阻R13、R14之后，由15V电源供电电路提供比较电压；双向电压比较器AP2A 的输出脚与光耦U1输入端的发光二极管负极连接，光耦U1输入端的发光二极管正极连接15电源供电电路，且电路上连接电阻R7；光耦U1输出端的三极管集电极连接5V电压电路，发射极与单片机连接，向其输出警告信号FL。
所述光耦U2、U3、U4的型号为TL621GR。
所述二极管D1D2D3的型号为IN4148。
2N5551是一种NPN型高反压三极管，做高压开关管；做中功率功放；三极管WT8550是一种常用的普通三极管。它是一种低电压，大电流，小信号的PNP型硅三极管。最大集电极电流为1.5A。
本实用新型的有益效果是：能够精确检测电机是否缺相。
附图说明
图1为采样处理电路的原理以及构成图。
图2为三相正常时检测电路波形图。
图3为三相缺C相时检测电路波形图。
图4为三相缺C相时B V波形图。
图5为MCU电路的原理以及构成图。
图6为显示电路的构成图。
图7为电源部分电路图。
图8为本实用新型实施例结构示意图。
图9为三相电源之间的关系图。
具体实施方式
如图1和8所示，一种三相缺相检测仪，包括采样电路、电源供电电路、显示电路和单片机；所述采样电路设置三个数据采集线，分别与三根相线连接，采样电路由15V/5V电源供电电路供电，电源供电电路同时为单片机和显示电路提供工作电源，电源供电电路与外部电源连接；所述采样电路包括顺序连接的电压信号采集线路、信号比较输出电路、电流信号放大电路、充放电回路，控制信号比较输出电路；所述电压信号采集线路包括三路并联的光耦，每个光耦的输入端连接有接线端子、开关、电阻以及二极管；光藕的输出端均与电容C12、C13组成的滤波电路连接，再分别连接双向电压比较器AP1A、AP1B、AP2B的正极输入脚，电路上分别连接上拉电阻R17、R16、R15，向双向电压比较器AP1A、AP1B、AP2B输出电压信号Va；
15V电源供电电路上连接分压电阻R13、R14，并与所述各双向电压比较器AP1A、AP1B、AP2B的负极输入脚连接，为双向电压比较器提供比较电压Vr；
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所述光耦U2、U3、U4的型号为TL621GR。
所述二极管D1D2D3的型号为IN4148。
2N5551是一种NPN型高反压三极管，做高压开关管；做中功率功放；三极管WT8550是一种常用的普通三极管。它是一种低电压，大电流，小信号的PNP型硅三极管。最大集电极电流为1.5A。
本实用新型的工作原理为：当三相输入电压正常时，其三相输入相电压波形，为便于分析，将一个电源周期分为6等份，如图2所示。在T1、T2、T3、T4、T5、T6这六个区间，三相电源之间的关系如图8 所示。
在区间T1内，UA>UC>UB，A相电压最大，B相电压最小，因此，在图1中的光藕D1和二极管VD5导通，此时，控制信号UC为低电平，当时间从T1进入T2区间时，UA>UB>UC，A相电压最大，C相电压最小，因此，在图1中的光藕D1和二极管VD4导通，控制信号 UC为低电平，如此类推，在区间T3、T4、T5、T6时，控制信号UC均为低电平，所以，在一个电源周期内，控制信号UC为低电平，也就是说，当三相输入电压正常时，控制信号UC一直为低电平，从而使缺相告警信号FL为低电平，表示输入正常。
当三相输入电压缺相时，其检测电路波形图如图3所示，由于缺 C相时，线电压只有UAB一相，当UAB在过零点附近时，光藕U4不导通，其余二个光藕也不导通，此时，控制信号UC为高电平，从而使缺相告警信号PHFL为高电平，表示输入缺相，送MCU处理。
本实用新型的电路设计说明：
(1)控制信号Vc的计算
图1中，各点电压说明如下：
Va：光藕输出；Vb：电压比较器LM393第2脚输入；Vc：三极管VT1基极控制信号；Vr：所有比较器的比较电压基准。
光藕TLP621GR的电流传输比CTR取最小值，即 CTRMIN＝100％。
电压基准Vr为：Vr＝(5.6*15)/8＝10.5V；Va＝15-I*6.8＝10.5V，则光藕集电极电流为：Ic＝(15-10.5)/6.8＝0.66mA，根据可得在光藕原边电路中：If＝Ic＝Ic＝(15-10.5)/6.8＝0.66mA，在光藕原边电路中：If＝(U-1.2-1)/15+15＝0.66mA；当光藕原边电路线电压瞬时值大于20V时(电池的供电电压设计在38V)，Va<10.5V，则Vc为低电平。
当光藕原边电路线电压瞬时值小于20V时(电池的供电电压设计在38V)，Va>10.5V，则Vc为高电平。
因此在三相输入电压缺相时，控制信号C V为一个方波信号，波形见图3。
使用一个对托工装就可以让电机的转速恒定，设定一个一个电源周期T＝20ms，而线电压从0V上升到20V的时间设为t，则有20＝2 ×38×sin wt，则wt＝arcsin(20/53.7)＝21.85°，所以t＝1.2ms，则控制信号Vc高电平维持时间为2.4ms，低电平维持时间10-2.4＝7.6ms。
(2)充放电回路分析计算
充放电回路由电阻R9、R10、VT2、C10、C11组成。当控制信号Vc为高电平时，三极管VT1、VT2导通，+15V电源通过电阻 R9、R10给电容C10、C11，当控制信号Vc为低电平时，三极管 VT1、VT2截止，电容C10、C11通过电阻R9放电，显然，Vb实际上为一个直流电压迭加一个脉动信号，只要Vb的波不小于10.5 V，则电压比较器LM393APA2的第1脚输出就一直为低电平，缺相告警信号FL为高电平，表示三相输入缺相，波形见图4。
充电时间常数τ＝(R10//R9))×C＝(0.91//59)×103×1.47×10-6＝1.317ms，在CV的2.4ms高电平维持时间内，B V电压从0V上升到10.5V所用时间为t，则有
所以
显然此时间小于2.4ms。放电时间常数τ＝R9×C＝59×103×1.47 ×10-6＝86.73ms；在C V的7.6ms低电平维持时间内，B V电压从 15V下降到电压U，则有
也就是说在整个7.6ms低电平维持时间内，B V一直大于10.5V，所以缺相告警信号FL恒为高电平。
(3)MCU电路的原理以及构成
IC1是台湾中颍微电子的产品SH79F1611.我们设置JP1为程序调试端口，JP2为串口通信端口。单片机P4.5设置为FL采样端口，接收采样电路的信号。TMS/TCK/TDI/TDO为软件调试端口。分别是单片机的P1.3/P1.5/P1.4/P1.2。通信端口分别为TXD/RXD端口。显示端口是指示灯闪烁端口，当FL信号输入单片机时，单片机识别信号，并让对应的指示灯闪烁，如图5所示。
(4)显示电路的构成与原理
P4.3端口输出高低电平。显示电路由 5A/R5A2/Q5A1/Q5A0/R5A/R9A/R5A1/LED1组成。P4.3输出高电平的时候Q5A0工作在饱和区，由R5A2/R5A1分压由于R5A2两端电压大于0.7V； Q5A1就导通，LED亮。当检测到FL信号为高的时候，点亮其中P4.4,P4.5 控制的端口依此类推，如图6所示。
(5)电源部分由接插件J12pin、DJ1桥堆(ABS10)、电容PC01、78L05、 PC02组成；15V电源是由外购的，接入J1.DJ1是起到放反接功能， PC01/PC02是起到滤波的作用，78L05是将15V转化成5V使用的LDO，如图7所示。
Claims (3)
1.一种三相缺相检测仪，其特征在于，包括采样电路、电源供电电路、显示电路和单片机；所述采样电路设置三个数据采集线，分别与三根相线连接，采样电路由15V/5V电源供电电路供电，电源供电电路同时为单片机和显示电路提供工作电源，电源供电电路与外部电源连接；所述采样电路包括顺序连接的电压信号采集线路、信号比较输出电路、电流信号放大电路、充放电回路，控制信号比较输出电路；所述电压信号采集线路包括三路并联的光耦，每个光耦的输入端连接有接线端子、开关、电阻以及二极管；光藕的输出端均与电容C12、C13组成的滤波电路连接，再分别连接双向电压比较器AP1A、AP1B、AP2B的正极输入脚，电路上分别连接上拉电阻R17、R16、R15，向双向电压比较器AP1A、AP1B、AP2B输出电压信号Va；15V电源供电电路上连接分压电阻R13、R14，并与所述各双向电压比较器AP1A、AP1B、AP2B的负极输入脚连接，为双向电压比较器提供比较电压Vr；所述双向电压比较器AP1A、AP1B、AP2B的输出脚连接电阻R12，输出控制信号Vc，再与三极管WT1的基极连接，三极管WT1的发射极由15V电源供电电路供电，集电极连接三极管WT2的基极，且电路上连接电阻R11，三极管WT2的基极还连接串联的钳位二极管D4、D5；三极管WT2的发射极由15V电源供电电路供电，电路上连接电阻R10，三极管WT2集电极一路连接二极管D6，另一路连接相互并联的电阻R9和电容C11、C10；电阻R10、电阻R9和电容C11、电容C10组成充放电回路，与双向电压比较器AP2A的负极输入脚连接，为其提供电压Vb,双向电压比较器AP2A的正极输入脚连接于分压电阻R13、R14之后，由15V电源供电电路提供比较电压；双向电压比较器AP2A的输出脚与光耦U1输入端的发光二极管负极连接，光耦U1输入端的发光二极管正极连接15电源供电电路，且电路上连接电阻R7；光耦U1输出端的三极管集电极连接5V电压电路，发射极与单片机连接，向其输出警告信号FL。
2.根据权利要求1所述的一种三相缺相检测仪，其特征在于，所述光耦U2、U3、U4的型号为TL621GR。
3.根据权利要求1所述的一种三相缺相检测仪，其特征在于，所述二极管D1D2D3的型号为IN4148。
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