CN213023468U - 一种自动充电式减速电机动态监测装置 - Google Patents

一种自动充电式减速电机动态监测装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种自动充电式减速电机动态监测装置,包括有信号采集处理单元、内部供电单元、边缘计算单元、通讯单元、运行状态检测单元、电池单元以及电力转换单元以及监测单元,内部供电单元与电池单元电连接,内部供电单元与信号采集单元电连接,边缘计算单元与信号采集处理单元电连接,边缘计算单元通过通讯单元将信号处理结果传送至远程控制终端,监测单元分别附着于减速电机的待检测部位并将监测信号传送至信号采集处理单元,电力转换单元和运行状态检测单元分别与减速电机电源的电源输出端电连接,电力转换单元的输出端与电池单元的充电端电连接。本方案采用电机电源作为充电电源,降低供电布署成本与实施难度。

Description

一种自动充电式减速电机动态监测装置
技术领域
本实用新型涉及电力设备检测领域,具体的,涉及一种自动充电式减速电机动态监测装置。
背景技术
1.1、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能源管理,需要在主控系统内安装多个电流互感器。电流互感器的数量、成本、安装复杂程度与能源管理的设备数量形成矛盾点。
1.2 监测网关现场供电
有线供电时电缆敷设实施难度大或无可用电源;
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;
电池供电方式有电池更换问题,需要定期维护。
1.3 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:
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;
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;
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。
针对传统的监测网关,采用两种供电方式:
有线供电:由电气机柜敷设至现场电机附近的采集装置,部分现场电缆敷设难度较大且未必有足够电源接口;
电池供电:采用电池供电时需要经常定期维护或更换,另外电池供电时数据的传输频次、网络状况数据量都会缩短电池使用寿命。
采用现有供电方式的缺点如下:
有线供电时布署成本高与实施难度大;
电池供电时,需要定期维护且监测网关长期运行使用寿命缩短;
电流和运行状态,未纳入采集监测项,影响诊断与预测结果。
实用新型内容
本实用新型的第一个目的是解决解决了监测网关现场供电问题,提出了一种自动充电式减速电机动态监测装置,该方案利用减速电机固有的供电电源,作为采集监测装置的充电来源,监测网关的电源来自于内部电池。当电池电源低于设定阈值,开始按照设置的充电流程开始快充、慢充、涓充直至到达充电上限,充电过程中对温度与电量实时监测,确保安全充电。
为实现上述技术目的,本实用新型提供的一种技术方案是,一种自动充电式减速电机动态监测装置,包括有信号采集处理单元、内部供电单元、边缘计算单元、通讯单元、运行状态检测单元、电池单元以及电力转换单元以及监测单元,所述内部供电单元的输入端与电池单元的电源输出端电连接,所述内部供电单元的输出端与信号采集单元的电源输入端电连接,所述边缘计算单元的信号输入端与信号采集处理单元的信号输出端电连接,所述边缘计算单元通过通讯单元将信号处理结果传送至远程控制终端,所述监测单元分别附着于减速电机的待检测部位并将监测信号传送至信号采集处理单元,所述电力转换单元和运行状态检测单元分别与减速电机电源的电源输出端电连接,所述电力转换单元的输出端与电池单元的充电端电连接。
本方案中,利用减速电机固有的供电电源,作为采集监测装置的充电来源,监测网关的电源来自于内部电池。监测单元监测减速电机的实时运行状态信息,同时运行状态检测单元检测监测减速电机的运行状态,当有电流通过时,运行状态检测单元切换为工作状态,当没有电流通过时,运行状态检测单元切换至休眠状态,如此通过灵活的唤醒/休眠策略,在确保监测功能的同时延长采集监测装置的工作寿命。
作为优选,所述运行状态检测单元包括有电压检测单元和电流检测单元,所述电压检测单元和电流检测单元的输入端分别与减速电机电源的电源输出端电连接,所述电压检测单元和电流检测单元的输入端分别与信号采集处理单元的信号检测端电连接。
作为优选,所述监测单元包括有振动传感器、绕组温度传感器以及油温传感器,所述振动传感器、绕组温度传感器以及油温传感器分别设置在检测电机的待检测部位,所述振动传感器、绕组温度传感器以及油温传感器的信号输出端分别与信号采集处理单元的信号检测端电连接。
作为优选,所述电力转换单元包括有电源滤波电路、整流电路、交直转换芯片以及降压电路,所述电源滤波电路的输入端与减速电机电源的电源输出端电连接,所述电源滤波电路的输出端作为整流电路的输入端,所述整流电路的输出端作为降压电路的输入端,所述降压电路的输出端与电池单元电连接,所述交直转换芯片为UCC28634D转换芯片,所述交直转换芯片通过外围电路与降压电路的输入端连接实现稳压。
作为优选,所述电源滤波电路包括有电感L2和电容Cx,电容Cx的第一端与减速电机电源的电源输出正端电连接,电容Cx的第二端与减速电机电源的电源输出负端电连接,电容Cx的第一端与电感L2的第一电脚电连接,电容Cx的第二端与电感L2的第二电脚电连接,电感L2的第三电脚和第四电脚分别与整流电路的输入端电连接。
作为优选,外围电路包括有电感L1,电感L1的第一端与整流电路的输出端电连接,电感L1的第二端与电容Cin2的第一端电连接,电容Cin2的第二端与电容Cin的第二端连接并接地,电容Cin的第一端与电感L1的第一端电连接,电感L1的第二端与稳压二极管Dz1的阳极端电连接,稳压二极管Dz1的阴极端与二极管D1的阴极端电连接,二极管D1的阳极端与分别与变压器L3的第二端以及场效应管M1的漏极电连接,变压器L3的第一端与稳压二极管Dz1的阳极端电连接,场效应管M1的栅极通过电阻Rprog接地,场效应管M1的栅极与稳压二极管D6的阳极端电连接,稳压二极管D6的阳极端与交直转换芯片的DRV引脚电连接,稳压二极管D6的阴极端通过电阻RP与交直转换芯片的VSENSE引脚电连接,场效应管M1的源极与交直转换芯片的CS引脚电连接,交直转换芯片的HV引脚通过电阻Rhv1与电感L1的第一端电连接,交直转换芯片的CS引脚电连接通过电阻Rcs接地,交直转换芯片的VDD引脚与电容Cdd的第一端电连接,电容Cdd的第二端接地,电容Cdd的第一端与稳压二极管D3的阴极端电连接,稳压二极管D3的阳极端与变压器L3的第四端电连接,变压器L3的第三端接地,变压器L3的第四端与电阻R1的第一端电连接,电阻R1的第二端与交直转换芯片的VSENSE引脚电连接,交直转换芯片的VSENSE引脚通过电阻R2接地。
作为优选,降压电路包括有稳压二极管D2,稳压二极管D2的阳极端与变压器L3的第六端电连接,变压器L3的第五端接地,稳压二极管的第二端与电阻Rbld的第一端电连接,电阻Rbld的第二端接地,电阻Rbld的第一端与电容Cout的第一端电连接,电容Cout的第二端接地,电容Cout的第一端与电容C4的第一端电连接,电容C4的第二端接地,电容C4的第一端作为供电单元的输入端。
作为优选,供电单元包括有电池组以及充电电路,所述充电电路包括有充电芯片,所述充电芯片为MAX18987充电芯片,充电芯片的IN引脚与降压电路的电源输出端电连接,充电芯片的CHG引脚与二极管D5的阴极端电连接,二极管D5的阳极端与充电芯片的IN引脚电连接,充电芯片的CHG引脚EN/OK 引脚与时钟电路电连接,充电芯片的CT引脚通过电容C2接地,充电芯片的RSTRT 引脚接地,充电芯片的CS引脚与场效应管M2的源极电连接,场效应管M2的栅极与充电芯片的DRV引脚电连接,充电芯片的DRV引脚通过电容C1与充电芯片的IN引脚电连接,场效应管M2的漏极与稳压二极管D4的阳极端电连接,稳压二极管D4的阴极端与充电芯片的BAI引脚电连接,稳压二极管D4的阴极端通过电容C3接地,稳压二极管D4的阴极端与电池组的充电正极端电连接,充电芯片的ISET引脚通过电阻R3接地。
本实用新型的有益效果:本实用新型一种自动充电式减速电机动态监测装置通过每个电机端测量电流,提高能源管理的精细度,减少总控室安装、布线工作的复杂度。电机电源作为充电电源,降低供电布署成本与实施难度;供电同时实现状态监测与电机电流采集功能,提升诊断预测更精准同时进行能耗监测;监测网关运行/休眠与减速电机运行/停止动态同步,延长装置寿命。
附图说明
图1为本实用新型的一种自动充电式减速电机动态监测装置的结构示意图。
图2为电力转换单元内置的电路原理图。
图3为供电单元内置的电路原理图。
图中标记说明:1-信号采集处理单元、2-内部供电单元、3-边缘计算单元、4-通讯单元、5-运行状态检测单元、6-电池单元、7-电力转换单元、81-振动传感器、82-绕组温度传感器、83-油温传感器、9-减速电机。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案以及优点更加清楚明白,下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明,应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅是本实用新型的一种最佳实施例,仅用以解释本实用新型,并不限定本实用新型的保护范围,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
实施例:如图1所示,一种自动充电式减速电机动态监测装置,由信号采集处理单元1、内部供电单元2、边缘计算单元3、通讯单元4、运行状态检测单元5、电池单元6、电力转换单元7以及监测单元组成,内部供电单元2的输入端与电池单元6的电源输出端电连接,内部供电单元2的输出端与信号采集单元的电源输入端电连接,边缘计算单元3的信号输入端与信号采集处理单元1的信号输出端电连接,边缘计算单元3通过通讯单元4将信号处理结果传送至远程控制终端,监测单元分别附着于减速电机9的待检测部位并将监测信号传送至信号采集处理单元1,电力转换单元7和运行状态检测单元5分别与减速电机9电源的电源输出端电连接,电力转换单元7的输出端与电池单元6的充电端电连接。
本实施例中,利用减速电机9固有的供电电源,作为采集监测装置的充电来源,监测网关的电源来自于内部电池。监测单元监测减速电机9的实时运行状态信息,同时运行状态检测单元5检测监测减速电机9的运行状态,当有电流通过时,运行状态检测单元5切换为工作状态,当没有电流通过时,运行状态检测单元5切换至休眠状态,如此通过灵活的唤醒/休眠策略,在确保监测功能的同时延长采集监测装置的工作寿命。
运行状态检测单元5包括有电压检测单元和电流检测单元,电压检测单元和电流检测单元的输入端分别与减速电机9电源的电源输出端电连接,电压检测单元和电流检测单元的输入端分别与信号采集处理单元1的信号检测端电连接。
本实施例中,由电机接线端引出单相AC220V或AC380V,经降压、分压电路检测流经电机绕组的电压来判定减速电机9运行/停止状态,判定结果用于触发/停止,采集监测装置的动态监测;由电机接线端引出单相AC220V或AC380V,经降压、分流电路检测流经电机绕组的电流,与之前采集的电压结合,计算和记录实时能耗、累计能耗,同时对电流信号进行监测、预警。
监测单元由振动传感器81、绕组温度传感器82以及油温传感器83组成,振动传感器81、绕组温度传感器82以及油温传感器83分别设置在检测电机的待检测部位,振动传感器81、绕组温度传感器82以及油温传感器83的信号输出端分别与信号采集处理单元1的信号检测端电连接,将检测信息传送至边缘计算单元3,通过边缘计算单元3预置的报警测量和计算模型,对检测信息进行计算、分析、预警、诊断,最终分析计算结果通过通讯模块上传至云端或外部控制系统。
如图2所示,电力转换单元7包括有电源滤波电路、整流电路、交直转换芯片以及降压电路,电源滤波电路的输入端与减速电机9电源的电源输出端电连接,电源滤波电路的输出端作为整流电路的输入端,整流电路的输出端作为降压电路的输入端,降压电路的输出端与电池单元6电连接,交直转换芯片为UCC28634D转换芯片,交直转换芯片通过外围电路与降压电路的输入端连接实现稳压。本实施例中,由电机接线端引出单相AC220V或AC380V,通过降压、整流调制至充电电压DC5V,采用充电管理芯片对充电过程进行控制管理。
电源滤波电路包括有电感L2和电容Cx,电容Cx的第一端与减速电机9电源的电源输出正端电连接,电容Cx的第二端与减速电机9电源的电源输出负端电连接,电容Cx的第一端与电感L2的第一电脚电连接,电容Cx的第二端与电感L2的第二电脚电连接,电感L2的第三电脚和第四电脚分别与整流电路的输入端电连接。
外围电路包括有电感L1,电感L1的第一端与整流电路的输出端电连接,电感L1的第二端与电容Cin2的第一端电连接,电容Cin2的第二端与电容Cin的第二端连接并接地,电容Cin的第一端与电感L1的第一端电连接,电感L1的第二端与稳压二极管Dz1的阳极端电连接,稳压二极管Dz1的阴极端与二极管D1的阴极端电连接,二极管D1的阳极端与分别与变压器L3的第二端以及场效应管M1的漏极电连接,变压器L3的第一端与稳压二极管Dz1的阳极端电连接,场效应管M1的栅极通过电阻Rprog接地,场效应管M1的栅极与稳压二极管D6的阳极端电连接,稳压二极管D6的阳极端与交直转换芯片的DRV引脚电连接,稳压二极管D6的阴极端通过电阻RP与交直转换芯片的VSENSE引脚电连接,场效应管M1的源极与交直转换芯片的CS引脚电连接,交直转换芯片的HV引脚通过电阻Rhv1与电感L1的第一端电连接,交直转换芯片的CS引脚电连接通过电阻Rcs接地,交直转换芯片的VDD引脚与电容Cdd的第一端电连接,电容Cdd的第二端接地,电容Cdd的第一端与稳压二极管D3的阴极端电连接,稳压二极管D3的阳极端与变压器L3的第四端电连接,变压器L3的第三端接地,变压器L3的第四端与电阻R1的第一端电连接,电阻R1的第二端与交直转换芯片的VSENSE引脚电连接,交直转换芯片的VSENSE引脚通过电阻R2接地。
降压电路包括有稳压二极管D2,稳压二极管D2的阳极端与变压器L3的第六端电连接,变压器L3的第五端接地,稳压二极管的第二端与电阻Rbld的第一端电连接,电阻Rbld的第二端接地,电阻Rbld的第一端与电容Cout的第一端电连接,电容Cout的第二端接地,电容Cout的第一端与电容C4的第一端电连接,电容C4的第二端接地,电容C4的第一端作为供电单元的输入端。
如图3所示,供电单元包括有电池组以及充电电路,充电电路包括有充电芯片,充电芯片为MAX18987充电芯片,充电芯片的IN引脚与降压电路的电源输出端电连接,充电芯片的CHG引脚与二极管D5的阴极端电连接,二极管D5的阳极端与充电芯片的IN引脚电连接,充电芯片的CHG引脚EN/OK 引脚与时钟电路电连接,充电芯片的CT引脚通过电容C2接地,充电芯片的RSTRT 引脚接地,充电芯片的CS引脚与场效应管M2的源极电连接,场效应管M2的栅极与充电芯片的DRV引脚电连接,充电芯片的DRV引脚通过电容C1与充电芯片的IN引脚电连接,场效应管M2的漏极与稳压二极管D4的阳极端电连接,稳压二极管D4的阴极端与充电芯片的BAI引脚电连接,稳压二极管D4的阴极端通过电容C3接地,稳压二极管D4的阴极端与电池组的充电正极端电连接,充电芯片的ISET引脚通过电阻R3接地。
以上所述之具体实施方式为本实用新型一种自动充电式减速电机动态监测装置的较佳实施方式,并非以此限定本实用新型的具体实施范围,本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式,凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种自动充电式减速电机动态监测装置,其特征在于:
包括有信号采集处理单元、内部供电单元、边缘计算单元、通讯单元、运行状态检测单元、电池单元以及电力转换单元以及监测单元,所述内部供电单元的输入端与电池单元的电源输出端电连接,所述内部供电单元的输出端与信号采集单元的电源输入端电连接,所述边缘计算单元的信号输入端与信号采集处理单元的信号输出端电连接,所述边缘计算单元通过通讯单元将信号处理结果传送至远程控制终端,所述监测单元分别附着于减速电机的待检测部位并将监测信号传送至信号采集处理单元,所述电力转换单元和运行状态检测单元分别与减速电机电源的电源输出端电连接,所述电力转换单元的输出端与电池单元的充电端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动充电式减速电机动态监测装置,其特征在于:
所述运行状态检测单元包括有电压检测单元和电流检测单元,所述电压检测单元和电流检测单元的输入端分别与减速电机电源的电源输出端电连接,所述电压检测单元和电流检测单元的输入端分别与信号采集处理单元的信号检测端电连接。
3.根据权利要求1所述的一种自动充电式减速电机动态监测装置,其特征在于:
所述监测单元包括有振动传感器、绕组温度传感器以及油温传感器,所述振动传感器、绕组温度传感器以及油温传感器分别设置在检测电机的待检测部位,所述振动传感器、绕组温度传感器以及油温传感器的信号输出端分别与信号采集处理单元的信号检测端电连接。
4.根据权利要求1所述的一种自动充电式减速电机动态监测装置,其特征在于:
所述电力转换单元包括有电源滤波电路、整流电路、交直转换芯片以及降压电路,所述电源滤波电路的输入端与减速电机电源的电源输出端电连接,所述电源滤波电路的输出端作为整流电路的输入端,所述整流电路的输出端作为降压电路的输入端,所述降压电路的输出端与电池单元电连接,所述交直转换芯片为UCC28634D转换芯片,所述交直转换芯片通过外围电路与降压电路的输入端连接实现稳压。
5.根据权利要求4所述的一种自动充电式减速电机动态监测装置,其特征在于:
所述电源滤波电路包括有电感L2和电容Cx,电容Cx的第一端与减速电机电源的电源输出正端电连接,电容Cx的第二端与减速电机电源的电源输出负端电连接,电容Cx的第一端与电感L2的第一电脚电连接,电容Cx的第二端与电感L2的第二电脚电连接,电感L2的第三电脚和第四电脚分别与整流电路的输入端电连接。
6.根据权利要求4所述的一种自动充电式减速电机动态监测装置,其特征在于:
外围电路包括有电感L1,电感L1的第一端与整流电路的输出端电连接,电感L1的第二端与电容Cin2的第一端电连接,电容Cin2的第二端与电容Cin的第二端连接并接地,电容Cin的第一端与电感L1的第一端电连接,电感L1的第二端与稳压二极管Dz1的阳极端电连接,稳压二极管Dz1的阴极端与二极管D1的阴极端电连接,二极管D1的阳极端与分别与变压器L3的第二端以及场效应管M1的漏极电连接,变压器L3的第一端与稳压二极管Dz1的阳极端电连接,场效应管M1的栅极通过电阻Rprog接地,场效应管M1的栅极与稳压二极管D6的阳极端电连接,稳压二极管D6的阳极端与交直转换芯片的DRV引脚电连接,稳压二极管D6的阴极端通过电阻RP与交直转换芯片的VSENSE引脚电连接,场效应管M1的源极与交直转换芯片的CS引脚电连接,交直转换芯片的HV引脚通过电阻Rhv1与电感L1的第一端电连接,交直转换芯片的CS引脚电连接通过电阻Rcs接地,交直转换芯片的VDD引脚与电容Cdd的第一端电连接,电容Cdd的第二端接地,电容Cdd的第一端与稳压二极管D3的阴极端电连接,稳压二极管D3的阳极端与变压器L3的第四端电连接,变压器L3的第三端接地,变压器L3的第四端与电阻R1的第一端电连接,电阻R1的第二端与交直转换芯片的VSENSE引脚电连接,交直转换芯片的VSENSE引脚通过电阻R2接地。
7.根据权利要求6所述的一种自动充电式减速电机动态监测装置,其特征在于:降压电路包括有稳压二极管D2,稳压二极管D2的阳极端与变压器L3的第六端电连接,变压器L3的第五端接地,稳压二极管的第二端与电阻Rbld的第一端电连接,电阻Rbld的第二端接地,电阻Rbld的第一端与电容Cout的第一端电连接,电容Cout的第二端接地,电容Cout的第一端与电容C4的第一端电连接,电容C4的第二端接地,电容C4的第一端作为供电单元的输入端。
8.根据权利要求1或7所述的一种自动充电式减速电机动态监测装置,其特征在于:供电单元包括有电池组以及充电电路,所述充电电路包括有充电芯片,所述充电芯片为MAX18987充电芯片,充电芯片的IN引脚与降压电路的电源输出端电连接,充电芯片的CHG引脚与二极管D5的阴极端电连接,二极管D5的阳极端与充电芯片的IN引脚电连接,充电芯片的CHG引脚EN/OK 引脚与时钟电路电连接,充电芯片的CT引脚通过电容C2接地,充电芯片的RSTRT 引脚接地,充电芯片的CS引脚与场效应管M2的源极电连接,场效应管M2的栅极与充电芯片的DRV引脚电连接,充电芯片的DRV引脚通过电容C1与充电芯片的IN引脚电连接,场效应管M2的漏极与稳压二极管D4的阳极端电连接,稳压二极管D4的阴极端与充电芯片的BAI引脚电连接,稳压二极管D4的阴极端通过电容C3接地,稳压二极管D4的阴极端与电池组的充电正极端电连接,充电芯片的ISET引脚通过电阻R3接地。
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