CN212300653U - 一种无线减速电机动态监测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线减速电机动态监测器，包括减速电机、采集装置、监测网关、显示器、存储器、第一供电装置、第二供电装置和无线通讯单元，采集装置安装在减速电机上，采集装置采集减速电机的工作状态信息，采集装置经无线通讯单元与监测网关连接，监测网关分别与显示器和存储器连接，第一供电装置为减速电机和采集装置供电，第二供电装置为监测网关、显示器和存储器供电。本实用新型对减速电机的工作情况进行动态监测，通过第一供电装置，实现分布式减速电机的现场供电，解决电机与电气柜之间布线困难的问题，通过第二供电装置和电子开关，合理控制监测网关的启停，延长检测网关使用寿命。

Description

一种无线减速电机动态监测器

技术领域

本实用新型涉及电机供电监控领域，尤其涉及一种无线减速电机动态监测器。

背景技术

对于减速电机集群分布的工业环境，如果需要对每一台减速电机进行状态监测，需要在主控系统内安装多个霍尔电流检测器。霍尔电流检测器的数量、成本、安装复杂程度与能源管理的设备数量形成矛盾点。

目前的分布式减速电机监测网关主要存在以下缺点：

1.有线供电时电缆敷设实施难度大或无可用电源；

2.如直接使用电机电源，当启停频繁时，网关供电处于交替切断和接通，因此不宜直接使用电机电源；

3.电池供电方式有电池更换问题，需要定期维护。

监测网关现场无法便捷监测减速电机启停状态与电流等信号，产生以下三个问题：

（1）监测网关无法与减速电机同步工作，无论减速电机是否运行，监测装置必须实时在线，以确保监测的准确性，但这样会大幅缩短了监测装置使用寿命；

（2）无法监测电机启停状态，故障诊断与预测时缺少重要参考量，对于监测网关诊断与预测效果有较大的影响；

（3）无法采集减速电机电流实时数据，减速电机的能耗效率未纳入监测网关项目。同时监测网关故障诊断与预测时缺少重要参考量，影响故障诊断与预测结果。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种基于物联网的分布式电机故障监测系统及监测方法”，其公告号：CN109633444A，其申请日：2018年12月29日，包括若干数量的电机机台、配电柜及配电柜中的电表，其特征在于，监测系统还包括：配置在各电机机台上的电机现场参数监测装置、包含有监测网关和终端显示屏的监测中心以及监测人员配备的手持终端；所述的电机现场参数监测装置包括：控制器MCU、温度监测模块、转速监测模块、震动监测模块、噪声监测模块、无线数字收发模块、数据采集及处理模块；在所述的各配电柜中设置电参数监测模块及无线通信模块；在所述的监测网关中设置有无线收发软件模块、数据分析及数据处理软件模块；各配电柜属下的各电动机现场参数监测装置与所述配电柜组成节点N,两者之间实行无线数据通信；所述的各节点配电柜与监测网关之间通过因特网通信；所述的终端显示屏与监测网关有线连接；所述的监测人员的手持终端与监测网关实行无线通信。该申请的分布式减速电机的运行状态监测通过电气柜内部的霍尔电流检测器+电力仪表进行监测，且布线复杂，成本高，监测网关使用寿命短。

发明内容

本实用新型主要解决现有的分布式减速电机能源监测布线复杂且成本高的问题；提供一种无线减速电机动态监测器，解决减速电机及其监测设备现场供电问题，合理布置监测传感器，使得能源监测更加全面，延长电机和监测网关供电装置使用寿命，不需要进行复杂布线，降低成本。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种无线减速电机动态监测器，包括减速电机、采集装置、监测网关、显示器、存储器、第一供电装置、第二供电装置和无线通讯单元，所述采集装置安装在减速电机上，所述采集装置采集减速电机的工作状态信息，所述采集装置经无线通讯单元与监测网关连接，所述监测网关分别与显示器和存储器连接，所述第一供电装置为减速电机和采集装置供电，所述第二供电装置为监测网关、显示器和存储器供电。通过采集装置对减速电机的绕组温度、振动幅度和油池温度进行监测，通过无线通讯单元发送给监测网关，监测网关采用内部的第二供电装置进行供电，第一供电装置与减速电机一体安装，解决了传统分布式减速电机无法进行现场供电的问题，比起传统的电气柜监测，减少了布线复杂度，有效降低减速电机供电装置和监测网关供电装置所需的成本，将监测后的数据通过存储器进行存储，存储器为SD卡，具有移动存储的效果，存储和读取更加方便，显示器为手持式显示设备，携带方便，可进行24小时实时监测。

作为优选，所述的采集装置包括绕组温度传感器、振动传感器和油温传感器，所述绕组温度传感器安装在减速电机绕组上，用于采集减速电机的绕组温度信息，所述绕组温度传感器经无线通讯单元与监测网关连接，所述振动传感器安装在减速电机的壳体上，用于采集减速电机的振动幅度，所述振动传感器经无线通讯单元与监测网关连接，所述油温传感器安装在减速电机润滑油池放油孔位置，用于检测从齿轮上掉落的润滑油温度，所述油温传感器经无线通讯单元与监测网关连接。通过绕组温度传感器、振动传感器和油池温度传感器分别对减速电机的绕组温度、油池温度和振动幅度进行动态监测。

作为优选，所述的无线通讯单元包括WIFI模块、蓝牙模块或GPRS模块。利用无线通讯方式进行传感器与监测网关的连接，减少有线通讯的布线。

作为优选，所述的绕组温度传感器包括欧姆表、第一线圈、电子开关K1、定值电阻R1、第一热敏电阻R_r1、第二线圈、电子开关K2、定值电阻R2、第二热敏电阻R_r2、第三线圈、电子开关K3、定值电阻R3和第三热敏电阻R_r3。所述第一线圈、第二线圈和第三线圈分别安装在电机定子铁芯之间的间隙处，所述电子开关K1的控制端与第一线圈连接，所述电子开关K2的控制端与第二线圈连接，所述电子开关K3的控制端与第三线圈连接，所述欧姆表的第一端分别与第一热敏电阻R_r1的第一端以及电子开关K1的第一端连接，所述电子开关K1的第二端经定值电阻R1分别与第一热敏电阻R_r1的第二端、电子开关K2的第一端以及第二热敏电阻R_r2的第一端连接，所述电子开关K2的第二端经定值电阻R2分别与第二热敏电阻R_r2的第二端、第三热敏电阻R_r3的第一端以及电子开关K3的第一端连接，所述电子开关K3的第二端经定值电阻R3分别与第三热敏电阻R_r3的第二端以及欧姆表的第二端连接。当电机通电工作时，电阻绕组线圈通电产生磁场，使得第一线圈、第二线圈和第三线圈产生电动势，当绕组转动时使得电子开关K1、电子开关K2和电子开关K3分别导通，通过欧姆表测得第一热敏电阻R_r1、第二热敏电阻R_r2和第三热敏电阻R_r3的值，根据热敏电阻和温度变化的关系得到绕组温度，同时，根据欧姆表显示阻值的时间，得到电机绕组的转速，实现一个传感器既检测温度又测得转速。

作为优选，还包括霍尔电流检测器、电压探头和电子开关，所述霍尔电流检测器安装在减速电机上，用于采集减速电机的工作电流，所述霍尔电流检测器与监测网关连接，所述电压探头安装在减速电机上，用于采集减速电机的工作电压，所述电压探头与监测网关连接，所述电子开关的第一端与第二供电装置连接，所述电子开关的第二端与监测网关连接，所述电子开关的控制端与电压探头连接。电子开关采用三极管开关，当电压探头检测到减速电机工作电压时，三极管导通，使监测网关开始工作。

作为优选，还包括整流器、DC/DC转换器和稳压器，所述整流器的输入端与市电连接，所述整流器的输出端与DC/DC转换器的输入端连接，所述DC/DC转换器的输出端与稳压器的输入端连接，所述稳压器的输出端与第一供电装置连接。利用整流器、DC/DC转换器和稳压器将市电转换成适合电机使用和存储的电压。

作为优选，所述的第一供电装置包括电源芯片、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R3、二极管D4、二极管D5、晶体管M2和储能电池BAT，所述电源芯片的IN脚分别与电容C1的一端、二极管D5的阳极以及稳压器输出端连接，所述电容C1的另一端分别与电源芯片的DRV脚以及晶体管M2的G极连接，所述晶体管M2的D极与电源芯片的CS脚连接，所述晶体管M2的S极与二极管D4的阳极连接，所述二极管D4的阴极分别与电容C3的一端以及储能电池BAT的一端连接，所述电容C3的另一端以及储能电池BAT的另一端均接地，所述电源芯片的ISET脚经电阻R3接地，所述电源芯片的GND脚接地，所述电源芯片的CT脚经电容C2接地，所述电源芯片的RSTRT脚接地，所述二极管D5的阴极与电源芯片的CHG脚连接，所述电源芯片的EN脚输入用于一个使能信号EN。通过第一供电装置实现分布式减速电机的现场供电。

作为优选，所述的电源芯片的型号为MAX1898。

本实用新型的有益效果是：（1）通过振动传感器、油温传感器和绕组温度传感器对减速电机的振动幅度、油池温度和绕组温度进行实时动态监测；（2）通过第一供电装置，实现分布式减速电机的现场供电，解决电机与电气柜之间布线困难的问题；（3）通过第二供电装置和电子开关，合理控制监测网关的启停，延长检测网关使用寿命；（4）绕组温度传感器不仅能检测绕组温度，还可以检测绕组转速，实现装置复用。

附图说明

图1是实施例一的监测器的结构示意图。

图2是实施例一的第一供电装置的电路原理图。

图中1.监测网关，2.减速电机，3.振动传感器，4.油温传感器，5.绕组温度传感器，6.霍尔电流检测器，7.电压探头，8.第一供电装置，9.第二供电装置，10.电子开关。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例一：一种无线减速电机动态监测器，如图1所示，包括减速电机2、振动传感器3、油温传感器4、绕组温度传感器5、第一供电装置8、第二供电装置9、电子开关10、霍尔电流检测器6、电压探头7、监测网关1、显示器、存储器、无线通讯单元和有线通讯单元，振动传感器3安装在减速电机2壳体上，振动传感器3检测减速电机2的振动幅度，振动传感器3通过无线通讯单元与监测网关1连接，绕组温度传感器5安装在减速电机绕组上，绕组温度传感器5检测减速电机2绕组温度，绕组温度传感器5通过无线通讯单元与监测网关1连接，油温传感器4安装在减速电机润滑油池放油孔位置，用于检测从齿轮上掉落的润滑油温度，油温传感器4通过无线通讯单元与监测网关1连接，第一供电装置8为减速电机2、振动传感器3、油温传感器4、绕组温度传感器5和霍尔电流检测器6供电，霍尔电流检测器6和电压探头7均安装在减速电机上，霍尔电流检测器6检测减速电机2的电流，霍尔电流检测器6通过有线通讯单元与监测网关1连接，电压探头7检测减速电机2的工作电压，电压探头7通过有线通讯单元分别与监测网关1和电子开关的控制端连接，第二供电装置9经电子开关10与监测网关1连接，显示器和存储器均与监测网关1连接，显示器用于显示监测网关采集的信息，存储器为SD卡，可进行移动存储，使得数据存储更加方便，无线通讯单元包括WIFI模块、蓝牙模块或GPRS模块。

本实用新型还设置有整流器、DC/DC转换器和稳压器，整流器的输入端与市电连接，整流器的输出端与DC/DC转换器的输入端连接，DC/DC转换器的输出端与稳压器的输入端连接，稳压器的输出端与电源连接。

如图2所示，第一供电装置8包括电源芯片、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R3、二极管D4、二极管D5、晶体管M2和储能电池BAT，电源芯片的IN脚分别与电容C1的一端、二极管D5的阳极以及稳压器输出端连接，电容C1的另一端分别与电源芯片的DRV脚以及晶体管M2的G极连接，晶体管M2的D极与电源芯片的CS脚连接，晶体管M2的S极与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极分别与电容C3的一端以及储能电池BAT的一端连接，电容C3的另一端以及储能电池BAT的另一端均接地，电源芯片的ISET脚经电阻R3接地，电源芯片的GND脚接地，电源芯片的CT脚经电容C2接地，电源芯片的RSTRT脚接地，二极管D5的阴极与电源芯片的CHG脚连接，电源芯片的EN脚输入用于一个使能信号EN，电源芯片的型号为MAX1898。

实施例二，一种无线减速电机动态监测器，本实施例相比于实施例一的区别在于，本实施例增加了报警装置，报警装置包括比较器U1、比较器U2、与门电路AND、三极管VT1、分流电阻R1、电池VCC和蜂鸣器12，比较器U1的第一输入端与油温传感器4的输出端连接，比较器U1的第二输入端输入第一基准电流信号Iref1，比较器U1的输出端和与门电路AND的第一输入端连接，比较器U2的第一输入端与绕组温度传感器5的输出端连接，比较器U2的第二输入端输入第二基准电流信号Iref2，比较器U2的输出端和与门电路AND的第二输入端连接，与门电路AND的输出端与三极管VT1的基极连接，三极管VT1的集电极经分流电阻R1与电池VCC连接，三极管的发射极经蜂鸣器12接地。通过报警装置，在减速电机超负荷工作前进行报警，有效延长减少电机使用寿命。

实施例三，一种无线减速电机动态监测器，本实施例相比于实施例一的区别在于，本实施例的绕组温度传感器包括欧姆表、第一线圈、电子开关K1、定值电阻R1、第一热敏电阻R_r1、第二线圈、电子开关K2、定值电阻R2、第二热敏电阻R_r2、第三线圈、电子开关K3、定值电阻R3和第三热敏电阻R_r3，所述第一线圈、第二线圈和第三线圈分别安装在电机定子铁芯之间的间隙处，所述电子开关K1的控制端与第一线圈连接，所述电子开关K2的控制端与第二线圈连接，所述电子开关K3的控制端与第三线圈连接，所述欧姆表的第一端分别与第一热敏电阻R_r1的第一端以及电子开关K1的第一端连接，所述电子开关K1的第二端经定值电阻R1分别与第一热敏电阻R_r1的第二端、电子开关K2的第一端以及第二热敏电阻R_r2的第一端连接，所述电子开关K2的第二端经定值电阻R2分别与第二热敏电阻R_r2的第二端、第三热敏电阻R_r3的第一端以及电子开关K3的第一端连接，所述电子开关K3的第二端经定值电阻R3分别与第三热敏电阻R_r3的第二端以及欧姆表的第二端连接。其余结构同实施例一。通过本实施例的绕组温度传感器，不仅能有效检测电机绕组温度，同时还可以检测绕组的转速，装置多功能复用，实用性高。

同时，将实施例一、实施例二和实施例三结合还可以形成新的实施例四，达到更好的温度检测的同时，保护减速电机使用过程的安全性。

通过振动传感器3、油温传感器4、绕组温度传感器5、霍尔电流检测器6和电压探头7分别对减速电机振动幅度、油池温度、绕组温度、工作电流和工作电压进行无线监测，通过减速电机的启动电压进行电子开关的控制，使得监测网关进行动态监测，有效延长监测网关的使用寿命，绕组温度传感器不仅能检测电机绕组温度，还可以根据欧姆表读取热敏电阻的值，根据热敏电阻的变化得到电机转速，装置实用性高，通过无线通讯单元，减少布线，有效降低成本。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种无线减速电机动态监测器，其特征在于，包括

减速电机、采集装置、监测网关、显示器、存储器、第一供电装置、第二供电装置和无线通讯单元，所述采集装置安装在减速电机上，所述采集装置采集减速电机的工作状态信息，所述采集装置经无线通讯单元与监测网关连接，所述监测网关分别与显示器和存储器连接，所述第一供电装置为减速电机和采集装置供电，所述第二供电装置为监测网关、显示器和存储器供电。

2.根据权利要求1所述的一种无线减速电机动态监测器，其特征在于，所述采集装置包括绕组温度传感器、振动传感器和油温传感器，所述绕组温度传感器安装在减速电机绕组上，用于采集减速电机的绕组温度信息，所述绕组温度传感器经无线通讯单元与监测网关连接，所述振动传感器安装在减速电机的壳体上，用于采集减速电机的振动幅度，所述振动传感器经无线通讯单元与监测网关连接，所述油温传感器安装在减速电机润滑油池放油孔位置，用于检测从齿轮上掉落的润滑油温度，所述油温传感器经无线通讯单元与监测网关连接。

3.根据权利要求2所述的一种无线减速电机动态监测器，其特征在于，所述无线通讯单元包括WIFI模块、蓝牙模块或GPRS模块。

4.根据权利要求2或3所述的一种无线减速电机动态监测器，其特征在于，所述绕组温度传感器包括欧姆表、第一线圈、电子开关K1、定值电阻R1、第一热敏电阻R_r1、第二线圈、电子开关K2、定值电阻R2、第二热敏电阻R_r2、第三线圈、电子开关K3、定值电阻R3和第三热敏电阻R_r3，所述第一线圈、第二线圈和第三线圈分别安装在电机定子铁芯之间的间隙处，所述电子开关K1的控制端与第一线圈连接，所述电子开关K2的控制端与第二线圈连接，所述电子开关K3的控制端与第三线圈连接，所述欧姆表的第一端分别与第一热敏电阻R_r1的第一端以及电子开关K1的第一端连接，所述电子开关K1的第二端经定值电阻R1分别与第一热敏电阻R_r1的第二端、电子开关K2的第一端以及第二热敏电阻R_r2的第一端连接，所述电子开关K2的第二端经定值电阻R2分别与第二热敏电阻R_r2的第二端、第三热敏电阻R_r3的第一端以及电子开关K3的第一端连接，所述电子开关K3的第二端经定值电阻R3分别与第三热敏电阻R_r3的第二端以及欧姆表的第二端连接。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种无线减速电机动态监测器，其特征在于，还包括霍尔电流检测器、电压探头和电子开关，所述霍尔电流检测器安装在减速电机上，用于采集减速电机的工作电流，所述霍尔电流检测器与监测网关连接，所述电压探头安装在减速电机上，用于采集减速电机的工作电压，所述电压探头与监测网关连接，所述电子开关的第一端与第二供电装置连接，所述电子开关的第二端与监测网关连接，所述电子开关的控制端与电压探头连接。

6.根据权利要求1所述的一种无线减速电机动态监测器，其特征在于，还包括整流器、DC/DC转换器和稳压器，所述整流器的输入端与市电连接，所述整流器的输出端与DC/DC转换器的输入端连接，所述DC/DC转换器的输出端与稳压器的输入端连接，所述稳压器的输出端与第一供电装置连接。

7.根据权利要求6所述的一种无线减速电机动态监测器，其特征在于，所述第一供电装置包括电源芯片、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R3、二极管D4、二极管D5、晶体管M2和储能电池BAT，所述电源芯片的IN脚分别与电容C1的一端、二极管D5的阳极以及稳压器输出端连接，所述电容C1的另一端分别与电源芯片的DRV脚以及晶体管M2的G极连接，所述晶体管M2的D极与电源芯片的CS脚连接，所述晶体管M2的S极与二极管D4的阳极连接，所述二极管D4的阴极分别与电容C3的一端以及储能电池BAT的一端连接，所述电容C3的另一端以及储能电池BAT的另一端均接地，所述电源芯片的ISET脚经电阻R3接地，所述电源芯片的GND脚接地，所述电源芯片的CT脚经电容C2接地，所述电源芯片的RSTRT脚接地，所述二极管D5的阴极与电源芯片的CHG脚连接，所述电源芯片的EN脚输入用于一个使能信号EN。

8.根据权利要求7所述的一种无线减速电机动态监测器，其特征在于，所述电源芯片的型号为MAX1898。

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