CN215064943U - 一种矿用变频器的温度检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿用变频器的温度检测电路，包括：温度传感器、隔离模块及控制器；所述温度传感器与所述隔离模块的信号输入端连接，所述温度传感器用于采集温度以生成温度信号；所述隔离模块的信号输出端连接所述控制器；所述控制器用于对隔离模块的输出信号进行处理，以得到信号处理结果；所述温度传感器的接地端为采样信号地，所述隔离模块输出信号的接地端为控制信号地。本实用新型阻止了干扰信号通过温度检测电路进入控制器中；对于矿用变频器而言，使其不易受到由于接地不良带来的影响，提高了设备运行的稳定性和可靠性，既有利于煤矿的安全生产，也有利于降低设备服务商的维护服务成本。

Description

一种矿用变频器的温度检测电路

技术领域

本实用新型一般地涉及变频器领域。更具体地，本实用新型涉及一种矿用变频器的温度检测电路。

背景技术

电气设备，例如变频器，为了监控外界或者设备内部的温度变化，需要进行温度检测。一般来说，温度检测借助温度传感器实现。温度传感器的关键部分是热敏元件，例如热敏电阻。热敏电阻在感受到温度变化时其电阻会相应发生改变，反映到外部电路中，热敏电阻的电压等电气量也会发生改变。因此，利用热敏电阻的这种性质就可以检测出温度的变化情况。

矿用变频器通常采用温度传感器进行温度检测，例如通过分压电路采样温度传感器输出的温度电压信号。现有技术中存在的技术问题是：在煤矿等矿井的恶劣工况下，温度电压信号会对变频器的控制器产生干扰。而矿井本身属于高危险区域，这种干扰会影响设备的稳定性和可靠性，由此甚至可能带来安全隐患。

实用新型内容

本实用新型提供一种矿用变频器的温度检测电路，用以解决现有矿用变频器的可靠性和稳定性差的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种矿用变频器的温度检测电路，包括：温度传感器、隔离模块及控制器；所述温度传感器与所述隔离模块的信号输入端连接，所述温度传感器用于采集温度以生成温度信号；所述隔离模块的信号输出端连接所述控制器；所述隔离模块用于对所述温度信号进行调理后传输到所述控制器；所述控制器用于对隔离模块的输出信号进行处理，以得到信号处理结果；所述温度传感器的接地端为采样信号地，所述隔离模块输出信号的接地端为矿用变频器的控制信号地。

在一个实施例中，所述温度传感器的输出端经过一个上拉电阻连接电源端，所述上拉电阻与所述温度传感器构成分压电路，用于检测电压的变化。

在一个实施例中，所述温度传感器与所述隔离模块之间设置有用于滤波的第一电容，所述第一电容的一端连接所述温度传感器的接地端，另一端连接于所述温度传感器的输出端。

在一个实施例中，所述隔离模块为有源高精度信号调理模块。

在一个实施例中，所述控制器为变频器驱动板。

在一个实施例中，所述温度检测电路包括第二电容及第三电容；所述第二电容及第三电容并联，所述第二电容及第三电容组成的并联电路的一端连接控制电源以及所述变频器驱动板的控制电源引脚，另一端连接所述控制信号地；所述第二电容及第三电容组成的并联电路用于控制电源对地滤波。

在一个实施例中，所述温度检测电路包括第四电容，所述第四电容的一端连接控制信号地，另一端连接正电源及变频器驱动板的正电源引脚，所述第四电容是正电源对地滤波电容。

在一个实施例中，所述温度检测电路包括第五电容，所述第五电容的一端连接控制信号地，另一端连接负电源及变频器驱动板的负电源引脚，所述第五电容是负电源对地滤波电容。

在一个实施例中，所述变频器驱动板包括多个引脚，所述多个引脚用于检测变频器输出电压、输出电流或母线电压。

本实用新型利用隔离模块来对温度传感器与控制器之间直接传输的信号进行隔离，同时将采样信号地与控制信号地隔离开来，阻止了干扰信号通过温度检测电路进入控制器中；对于矿用变频器而言，使其不易受到由于接地不良带来的影响，提高了设备运行的稳定性和可靠性，既有利于煤矿的安全生产，也有利于降低设备服务商的维护服务成本。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是根据现有技术的一种温度检测电路；

图2是根据本实用新型实施例的一种温度检测电路原理示意图；

图3是根据本实用新型实施例的另一种温度检测电路原理示意图；以及

图4是根据本实用新型实施例的一种变频器驱动板电路原理示意图；

其中标号包括：温度传感器P5，热敏电阻R12，上拉电阻R11，第一电容C11，控制电源VCC，控制信号地GND，采样信号地G-GND，隔离模块U20，温度电压信号TEMP，变频器驱动板U40，第二电容C42，第三电容C43，第四电容C44，第五电容C45。

具体实施方式

温度传感器的温度电压信号对变频器的控制器产生干扰的原因在于，一方面温度传感器与控制器直接连接，干扰信号能够直接对控制器产生影响；另一方面，温度电压信号与变频器的控制信号是共地的；在变频器设备接地不良好的情况下，设备外壳带电产生的干扰信号通过电路进入控制器，从而导致对控制器产生危害。特别是在煤矿等矿井的恶劣工况下，变频器设备接地不良好的情况经常出现，这就导致了矿用变频器所面临的稳定性和可靠性风险比一般变频器更严峻。

本实用新型的技术构思是通过隔离模块对温度传感器和控制器进行隔离，同时使采样信号与控制信号不共地；从而避免在接地不良好的情况下通过温度检测电路引入干扰信号。

如图1示出了现有技术中的一种矿用变频器的温度检测电路，包括温度传感器P5，温度传感器P5包括一个热敏电阻R12，热敏电阻R12一端接地，另一端通过上拉电阻R11连接电源VCC，热敏电阻R12与上拉电阻R11的连接端为温度传感器P5的输出端，输出温度电压信号TEMP，温度电压信号TEMP直接连接到控制器，实现控制器对温度电压信号TEMP的采样。为了改善电路性能，温度传感器P5的输出端还通过用于第一电容C11接地，该第一电容C11用于滤波。

上述电路中，温度传感器与控制器直接连接使干扰信号能够进入控制器，而且温度检测电路的地电位与变频器的控制器的地电位均为GND，温度检测电路与变频器的控制器共地，也会形成干扰信号进入控制器的路径。

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域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，都属于本公开保护的范围。

请参阅图2-图4，图2是根据本实用新型实施例的一种温度检测电路原理示意图，图3是根据本实用新型实施例的另一种温度检测电路原理示意图，图4是根据本实用新型实施例的一种变频器的驱动板电路原理示意图。

如图2所示出的，本实用新型的一种实施例中，温度检测电路包括温度传感器、隔离模块及控制器；温度传感器与隔离模块的信号输入端连接，温度传感器用于采集变频器外部或者内部的温度，以生成温度信号；隔离模块的信号输出端连接控制器，隔离模块用于对上述温度信号进行调理后得到温度电压信号并且传输到上述控制器；控制器用于对隔离模块输出的信号进行处理，以得到信号处理结果；温度传感器的接地端为采样信号地，隔离模块输出信号的接地端为控制信号地。

具体来说，如图3所示出的一种矿用变频器的温度检测电路，包括温度传感器P5，温度传感器P5包括一个热敏电阻R12，热敏电阻R12一端接地G-GND，另一端通过上拉电阻R11连接电源VCC，热敏电阻R12与上拉电阻R11的连接端即为温度传感器P5的输出端，温度传感器P5的输出端连接隔离模块U20的输入引脚Vin。温度传感器P5的热敏电阻R12与上拉电阻R11构成了一个分压电路。热敏电阻R12的分压值取决于热敏电阻R12与上拉电阻R11的阻值之比，而被测对象的温度变化会导致热敏电阻R12的阻值改变，进而使得热敏电阻R12的分压值改变；根据此原理，温度传感器P5的输出能够反映被测对象温度的电压值。温度传感器P5的输出经过隔离模块U20的调理，通过隔离模块U20的输出引脚+Vo进行输出，输出的信号为温度电压信号TEMP，温度电压信号TEMP直接连接到控制器，实现控制器对温度电压信号TEMP的采样。从图3中可以看出，隔离模块U20的输出信号接地端为GND，GND表示控制信号地，也是控制器的接地端；而温度传感器的接地端为采样信号地G-GND，控制信号地GND和采样信号地G-GND是不共地的。

上述电路中，一方面，隔离模块U20对温度传感器P5与控制器进行隔离；另一方面，温度检测电路与控制器不共地。因此，即使出现接地不良好的情况时，干扰信号也无法通过温度检测电路进入控制器，从而避免了干扰信号对控制的影响，保证了变频器运行的稳定性和可靠性。对于运行于恶劣工况下的矿用变频器而言，该效果是非常有益的。首先，变频器的稳定性和可靠性提高，对煤矿等生产主体意味着矿井安全性的提高，能够降低安全隐患。再者，变频器的稳定性和可靠性提高，对设备服务商意味着进行现场维护的次数减少，从而能够降低维护服务的成本。

进一步地，温度传感器P5与隔离模块U20之间还连接第一电容C11，该第一电容C11用于滤波，其一端连接温度传感器P5的输出端，另一端接地G-GND(该G-GND是采样信号地)。具体来说，由于煤矿中环境恶劣，高频噪声干扰严重，而高频干扰会影响温度采集的信号精度，进而对控制器的控制精度产生影响，因此要对温度传感器输出的温度信号进行滤波处理。一般来说，温度传感器的输出信号为低频信号，滤波电容应采用低通滤波电容。本实施例中采用的滤波器为单个滤波电容C11，在其他实施例中，还可以选择其他类型的滤波器，例如由电容、电感和电阻等无源元件组成的无源滤波器，又如由集成运放与RC网络构成的有源滤波器均可以应用到本实用新型的应用场景中。

在上述实施例中，温度传感器P5采用了热敏电阻类型的温度传感器；在其他实施方式中，还可以采用其他类型的非接触式传感器，例如热电偶传感器，其利用温度使电偶电路中产生电势差的原理来测量温度；又如利用温度使材料膨胀的原理，将膨胀转换为位置变化，借助电位器等器件进行输出的温度传感器等，均可以适用于本实用新型的实施例。

在一个实施例中，隔离模块U20可以采用有源高精度信号调理模块。有源高精度信号调理模块利用电磁隔离的原理实现信号输入、信号输出和电源输入的隔离，适合在印制电路板PCB上使用。在其他实施例中，隔离模块U20也可以采用其他类型的隔离器件，例如采用光电耦合原理进行隔离的器件。有源高精度信号调理模块为市售产品，在此将不再赘述。

在一个实施例中，控制器可以采用多种用于处理温度信息的控制器，例如多种类型的MCU或CPU等。进一步地，控制器可以采用变频器的控制单元。具体来说，如图4所示出的，控制器采用变频器驱动板U40，市售的变频器配件能够提供这种变频器驱动板，变频器驱动板U40是变频器的控制核心。该变频器驱动板U40的电路包括第二电容C42和第三电容C43；所述第二电容C42及第三电容C43并联，第二电容C42及第三电容C43组成的并联电路的一端连接电源VCC及变频器驱动板U40的第一引脚，第二电容C42及第三电容C43组成的并联电路起到控制电源VCC对地滤波的作用。上述变频器驱动板U40的第一引脚为变频器驱动板U40的控制电源引脚；变频器驱动板U40的第二引脚也是控制电源引脚。

进一步地，变频器驱动板U40包括第四电容C44，所述第四电容C44的一端接地，另一端连接变频器驱动板U40的第三十九引脚，变频器驱动板U40的第三十九引脚为变频器驱动板U40的正电源引脚(+15V)，第四电容C44是正电源对地滤波电容。变频器驱动板U40包括第五电容C45，所述第五电容C45的一端接地，另一端连接变频器驱动板U40的第四十引脚，变频器驱动板U40的第四十引脚为变频器驱动板U40的负电源引脚(-15V)，第五电容C45是负电源对地滤波电容。另外，变频器驱动板U40的第三十四引脚为输入引脚，用于连接隔离模块U20的输出引脚，即用于向变频器驱动板U40输入温度电压信号TEMP。

此外，变频器驱动板U40还包括多个引脚，这多个引脚可以用于检测变频器输出电压、输出电流、母线电压等。由于这些引脚实现的功能与本实用新型无关，且变频器驱动板U40属于现有技术，故而此处将不再赘述。

上文对温度检测电路进行了详细的描述。就本实用新型的方案而言，温度传感器可以采集变频器外部的温度，然后通过隔离模块将温度传感器传输的温度信号进行调理，并将调理后的温度信号传输至控制器；控制器针对隔离模块发送的温度信号进行信号处理，得到信号处理结果。举例来说，本实用新型的温度检测电路适合设置于矿用变频器中，该温度检测电路中的温度传感器可以采集到煤矿井下的15分钟内连续的温度信号，将该连续的温度信号传输至隔离模块进行调理，再将调理后温度信号发送至控制器，控制器进行信号处理，得到温度数据。

进一步地，在得到温度数据后，矿用变频器即可根据该温度数据进行相应地控制，例如，根据温度条件控制电机加速、减速、增加功率输出或者减少功率输出等动作，又如根据温度条件执行保护动作等。再者，为了保存这些温度数据，矿用变频器还可以将温度数据存储在其配置的存储介质中。再者，矿用变频器还可以配置显示装置，该显示装置可以安装在矿井中或者远端，矿用变频器将温度数据传输到显示装置，在显示装置上显示控制器输出的温度数据供工作人员进行观看。另外，矿用变频器还可以配置报警装置，当温度数据超过预设的阈值时进行报警。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。

另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体地限定。

虽然本说明书已经示出和描述了本实用新型的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本实用新型思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本实用新型的过程中，可以采用本文所描述的本实用新型实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，并因此覆盖这些权利要求保护范围内的模块组成、等同或替代方案。

Claims (9)

1.一种矿用变频器的温度检测电路，其特征在于，包括：

温度传感器、隔离模块及控制器；

所述温度传感器与所述隔离模块的信号输入端连接，所述温度传感器用于采集温度以生成温度信号；

所述隔离模块的信号输出端连接所述控制器；所述隔离模块用于对所述温度信号进行调理后传输到所述控制器；

所述控制器用于对隔离模块的输出信号进行处理，以得到信号处理结果；

所述温度传感器的接地端为采样信号的地电位，所述隔离模块输出信号的接地端为控制信号的地电位。

2.根据权利要求1所述的矿用变频器的温度检测电路，其特征在于，所述温度传感器的输出端经过一个上拉电阻连接电源端，所述上拉电阻与所述温度传感器构成分压电路，用于检测电压的变化。

3.根据权利要求2所述的矿用变频器的温度检测电路，其特征在于，所述温度传感器与所述隔离模块之间设置有用于滤波的第一电容，所述第一电容的一端连接所述温度传感器的接地端，另一端连接于所述温度传感器的输出端。

4.根据权利要求1至3任一项所述的矿用变频器的温度检测电路，其特征在于，所述隔离模块为有源高精度信号调理模块。

5.根据权利要求1所述的矿用变频器的温度检测电路，其特征在于，所述控制器为变频器驱动板。

6.根据权利要求5所述的矿用变频器的温度检测电路，其特征在于，所述温度检测电路包括第二电容及第三电容；所述第二电容及第三电容并联，所述第二电容及第三电容组成的并联电路的一端连接控制电源以及所述变频器驱动板的控制电源引脚，另一端连接所述控制信号的地电位；所述第二电容及第三电容组成的并联电路用于控制电源对地滤波。

7.根据权利要求5所述的矿用变频器的温度检测电路，其特征在于，所述温度检测电路包括第四电容，所述第四电容的一端连接控制信号的地电位，另一端连接正电源及变频器驱动板的正电源引脚，所述第四电容是正电源对地滤波电容。

8.根据权利要求5所述的矿用变频器的温度检测电路，其特征在于，所述温度检测电路包括第五电容，所述第五电容的一端连接控制信号的地电位，另一端连接负电源及变频器驱动板的负电源引脚，所述第五电容是负电源对地滤波电容。

9.根据权利要求5所述的矿用变频器的温度检测电路，其特征在于，所述变频器驱动板包括多个引脚，所述多个引脚用于检测变频器输出电压、输出电流或母线电压。

Images