CN215910606U - 三相不平衡监测预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三相不平衡监测预警装置，涉及电机监测技术领域，三相不平衡监测预警装置包括三相监测总控器和采样器，三相监测总控器包括第一通信模块、信号采集模块、工控机模块和报警器模块，第一通信模块与信号采集模块连接，信号采集模块与工控机模块连接，报警器模块与工控机模块连接；采集器包括三相电流采集模块、三相电压采集模块、主控芯片、第二通信模块和电源模块，主控芯片分别连接三相电流采集模块、三相电压采集模块、第二通信模块和电源模块，第二通信模块还与第一通信模块连接。三相不平衡监测预警装置能够有效监测电机的运行状态并进行预警，且能降低成本。

Description

三相不平衡监测预警装置

技术领域

本实用新型涉及电机监测技术领域，特别涉及一种三相不平衡监测预警装置。

背景技术

在储运行业中，储运动设备故障主要发生在泵、风机等旋转装置内，这部分装置均由电机驱动，故障状态都会在电机的运行状态上体现，现阶段对于设备故障的诊断以振动监测为主，但行业内基于振动监测的动设备故障诊断及预警系统存在成本昂贵，安装要求高，且技术难度大等问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种三相不平衡监测预警装置，能够有效监测电机的运行状态并进行预警，且能降低成本。

根据本实用新型的实施例的三相不平衡监测预警装置，包括三相监测总控器和采样器，三相监测总控器包括第一通信模块、信号采集模块、工控机模块和报警器模块，所述第一通信模块与所述信号采集模块连接，所述信号采集模块与所述工控机模块连接，所述报警器模块与所述工控机模块连接；采集器包括三相电流采集模块、三相电压采集模块、主控芯片、第二通信模块和电源模块，所述主控芯片分别连接所述三相电流采集模块、所述三相电压采集模块、所述第二通信模块和所述电源模块，所述三相电流采集模块和所述三相电压采集模块分别用于采集三相电机的电流和电压，所述第二通信模块还与所述第一通信模块连接。

根据本实用新型实施例的三相不平衡监测预警装置，至少具有如下有益效果：三相不平衡监测预警装置通过三相监测总控器和采集器和对电机的运行状态进行监测，采集器采集电机的电流和电压信息，能够替代传统的振动检测传感器，可以降低成本；而且将采集器采集到的信息汇集到三相监测总控器中，进行管理，能够有效地对电机运行状态进行监测并预警。

根据本实用新型的一些实施例，所述三相电流采集模块包括多个三相电流采集电路，所述三相电流采集电路包括电流互感器、第一运算放大器和第二运算放大器，所述电流互感器的输出端连接所述第一运算放大器的输入端，所述第一运算放大器的输出端连接所述第二运算放大器的输入端。

根据本实用新型的一些实施例，所述三相电压采集模块包括多个三相电压采集电路，所述三相电压采集电路包括电压互感器和第三运算放大器，所述电压互感器的输出端与所述第三运算放大器的输入端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述电源模块包括依次连接的变压器、全桥整流电路、第一稳压器和第二稳压器。

根据本实用新型的一些实施例，所述采集器还包括显示模块，所述显示模块包括OLED显示屏。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二通信模块包括WIFI通信模块，所述WIFI通信模块与所述主控芯片连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二通信模块包括第一串行通信模块，所述第一串行通信模块包括第一串口转换芯片和RS-485接口，所述第一串口转换芯片的第一输入端和第二输入端均与所述主控芯片连接，所述第一串口转换芯片的第一输出端和第二输出端均通过电感与所述RS-485接口连接，所述第一串口转换芯片的第一输出端和第二输出端还分别连接有RC并联电路。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二通信模块包括第二串行通信模块，所述第二串行通信模块包括第二串口转换芯片和RS-232接口，所述第二串口转换芯片的输出端与所述RS-232接口连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二通信模块包括第三串行通信模块，所述第三串行通信模块包括CAN总线芯片和CAN接口，所述CAN总线芯片的第一输出端和第二输出端与所述CAN接口连接，所述CAN总线芯片的第一输出端和第二输出端均分别连接有第一电阻和第二电阻，且所述第一电阻和所述第二电阻通过第一电容接地。

根据本实用新型的一些实施例，还包括多个与所述主控芯片连接的按键菜单电路，所述按键菜单电路包括按键、滤波电容和上拉电阻，所述按键与所述滤波电容并联，所述上拉电阻与所述按键串联。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的三相不平衡监测预警装置的示意图；

图2为本实用新型实施例的主控芯片的示意图；

图3为本实用新型实施例的三相电流采集电路的电路图；

图4为本实用新型实施例的三相电压采集电路的电路图；

图5为本实用新型实施例的电源模块的电路图；

图6为本实用新型实施例的显示模块的电路图；

图7为本实用新型实施例的第一串行通信模块的电路图；

图8为本实用新型实施例的第二串行通信模块的电路图；

图9为本实用新型实施例的第三串行通信模块的电路图；

图10为本实用新型实施例的按键菜单电路的电路图。

附图标记：

三相监测总控器100、第一通信模块110、信号采集模块120、工控机模块130、报警器模块140；采集器200、三相电流采集模块210、三相电压采集模块220、主控芯片230、第二通信模块240、电源模块250。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，在本实用新型一些实施例中，三相不平衡监测预警装置包括了三相监测总控器100和采集器200，采集器200用于采集三相电机的电流和电压信息，且采集器200与三相监测总控器100进行通信连接，即采集器200可以将采集的信息传输至三相监测总控器100中，三相监测总控器100则可对接收到的信息进行分析、处理，应当想到的是，采集器200可以设置若干个，且分别与三相监测总控器100通信连接。

三相监测总控器100包括第一通信模块110、信号采集模块120、工控机模块130和报警器模块140，第一通信模块110和信号采集模块120连接，信号采集模块120与工控机模块130连接，报警器模块140也与工控机模块130连接，可以理解的是，第一通信模块110用于接收来自采集器200的信号，信号采集模块120则将信号采集并传输至工控机模块130，若信号异常，即采集器200所采集的三相电机出现异常，则工控机模块130控制报警器模块140发出警报。例如，信号采集模块120包括模数转换器，即将信号进行模数转换后传输至工控机模块130；而报警器模块140可以是扬声器、警示灯等。应当想到的是，第一通信模块110还可以包括外部接口模块，进而拓展三相监测总控器100的通信方式。

采集器200模块包括三相电流采集模块210、三相电压采集模块220、主控芯片230、第二通信模块240和电源模块250，主控芯片230分别与三相电流采集模块210、三相电压采集模块220、第二通信模块240和电源模块250连接。其中，三相电流采集模块210用于采集三相电机的电流，三相电压采集模块220则用于采集三相电机的电压，第二通信模块240则与第一通信模块110连接，即采集器200与三相监测总控器100的通信连接通过第二通信模块240与第一通信模块110的通信连接实现。电源模块250则用于提供工作电压。

三相不平衡监测预警装置通过三相监测总控器100和采集器200和对电机的运行状态进行监测，采集器200采集电机的电流和电压信息，能够替代传统的振动检测传感器，可以降低成本；而且将采集器200采集到的信息汇集到三相监测总控器100中，进行管理，能够有效地对电机运行状态进行监测并预警。

装置既对设备运行状态进行监控，同时对动力线路进行监测，可以对电网波动进行监测及报警。而且装置对各级二次接线电箱进行监测，可以监测各动力线路上电能分配状态及瞬间过载状况进行监测。装置可以对电网、动力线路、电机状态进行监测，然后通过相关数据对设备状态进行预警；可以实现对电网状态的报警、配电箱线路分配状态预警、电机状态预警。

参照图2，在本实用新型一些实施例中，主控芯片230可以采用STM32系列的单片机芯片，例如采用型号为STM32F103C8T6A的单片机芯片，在其外部晶振信号的输入口(PD0_OSC_IN)和输出口(PD1_OSC_OUT)接入外部晶振电路，如输入口和输出口串联一晶振Y1，并在晶振Y1的两端分别连接接地的电容C15和电容C16，即采用外部晶振电路为主控芯片230提供外部时钟参考信号。

在本实用新型一些实施例中，三相电流采集模块210包括多个三相电流采集电路，三相电流采集电路包括电流互感器、第一运算放大器和第二运算放大器，电流互感器的输出端连接第一运算放大器的输入端，第一运算放大器的输出端连接第二运算放大器的输入端。

具体地，参照图3，电流互感器IC1的两个输出端分别连接第一运算放大器OP1的同相输入端和反相输入端，且第一运算放大器OP1的同相输入端接地，第一运算放大器OP1的反相输入端通过电阻R0与第一运算放大器OP1的输出端连接，第一运算放大器OP1的输出端连接第二运算放大器OP2的同相输入端，第二运算放大器OP2的同相输入端通过电阻R2接地，第二运算放大器OP2的反相输入端通过电阻R1连接第二运算放大器OP2的输出端，第二运算放大器OP2的反相输入端通过电阻R32接地。

应当想到的是，三相电机与三相电源连接，则电流互感器将三相交流电源中的一相电源的电流互感至第一运算放大器中，第一运算放大器输出的电压较小，主控芯片230难以计算得到电流互感器前端所检测的电流的准确值，因此，通过第二运算放大器进行放大，即第二运算放大器起到信号放大的作用，以便于信号的采集。需要说明的是，三相电流采集电路设置有三个。

在本实用新型一些实施例中，三相电压采集模块220包括多个三相电压采集电路，三相电压采集电路包括电压互感器和第三运算放大器，电压互感器的输出端连接第三运算放大器的输入端。通过电压互感器将电压信息采集，并通过第三运算放大器放大，以便于主控芯片230采集电压信息。

具体地，参照图4，电压互感器IC5的两个输出端分别连接第三运算放大器OP7的同相输入端和反相输入端，第三运算放大器OP7的同相输入端接地，第三运算放大器OP7的反相输入端通过电阻R14连接第三运算放大器OP7的输出端。

在本实用新型一些实施例中，电源模块250包括变压器、全桥整流电路、第一稳压器和第二稳压器，变压器的两个输入端与交流电源连接，变压器的两个输出端与全桥整流电路的的两个输入端连接，全桥整流电路的输出端与第一稳压器的输入端连接，第一稳压器的输出端与第二稳压器的输入端连接，其中，全桥整流电路的输出端第一电压，第一稳压器将第一电压转换为第二电压输出，而第二稳压器将第二电压转换为第三电压输出。

具体地，参照图5，二极管D1、D2、D3和D4构成全桥整流电路，二极管D1的阳极端和二极管D3的阴极端连接，且二极管D1的阳极端端作为全桥整流电路的第一输入端连接变压器Y2的第一输出端，二极管D1的阴极端与二极管D2的阴极端连接，且二极管D2的阴极端作为全桥整流电路的第一输出端连接第一稳压器Y3的第一输入端，二极管D2的阳极端与二极管D4的阴极端连接，二极管D2的阳极端作为全桥整流电路的第二输入端与变压器的第二输出端连接，二极管D3的阳极端和二极管D4的阳极端连接。

在全桥整流电路的第一输出端，即在二极管D2的阴极端和第一稳压器Y3的输入端之间并联有多个电容，如电容C0、电容C7和电容C8，起到稳压的作用。第一稳压器Y3的输出端和第二稳压器Y4的输入端之间并联有电容C1和电容C2，起到稳压的作用，在第二稳压器Y4的输出端并联有电容C3、电容C4、电容C5和电容C6，起到稳压的作用。

电源模块250在全桥整流电路的输出端、第一稳压器的输出端和第二稳压器的输出端分别输出不同的电压，为装置提供多种电压选择。

参照图6，在本实用新型一些实施例中，采集器200还包括显示模块，显示模块包括OLED显示屏，OLED显示屏的第一输入端和第二输入端分别与主控芯片230连接，如通过主控芯片230上的OLED_SCL(对应第一输入端)和OLE D_SDA(对应第二输入端)引脚连接，且在OLED显示屏的两个输入端上均设置有上拉电阻，如电阻R9连接OLED显示屏的第一输入端和电源，电阻R10连接OLED显示屏的第二输入端和电源。OLDE显示屏用于显示当前各相的电压和电流值，且OLED显示屏的显示效果好。

在本实用新型一些实施例中，第二通信模块240包括WIFI模块，WIFI模块可以采用USB WIFI模块系列的WIFI模块芯片，如WG209、WG211等。应当想到的是，第一通信模块110则可以采用无线接收模块与WIFI模块进行通信连接，对监测信息进行无线传输。

在本实用新型一些实施例中，第二通信模块240包括第一串行通信模块，第一串行通信模块包括第一串口转换芯片和RS-485接口，第一串行通信模块用于进行RS-485串行通信。第一串口转换芯片的第一输入端和第二输入端均与主控芯片230连接，第一串口转换芯片的第一输出端和第二输出端均通过电感和RS-485接口连接，而且第一串口转换芯片的第一输出端和第二输出端还分别连接有RC并联电路。应当想到的是，相应地在第一通信模块110上扩展RS-485接口，用于进行RS-485串行通信。

具体地，参照图7，第一串口转换芯片U1的第一输入端和主控芯片230连接，如连接主控芯片230的485_RXD引脚，第一串口转换芯片U1的第二输入端和主控芯片230连接，入连接主控芯片230的485_TXD引脚。第一串口转换芯片U1的第一输出端通过电感L0连接RS-485接口J1，第一串口转换芯片U1的第二输出端通过电感L1连接RS-485接口J1。在第一串口转换芯片U1的第一输出端还连接有电阻R12和电容C10组成的RC并联电路，在第一串口转换芯片U1的第二输出端还连接有电阻R11和电容C9组成的RC并联电路，此外，第一串口转换芯片U1的第一输出端和第二输出端之间还串联有电阻R6。需要说明的是，第一串口转换芯片U1可以是MAX485芯片。

在本实用新型一些实施例中，第二通信模块240包括第二串行通信模块，第二串行通信模块包括第二串口转换芯片和RS-232接口，第二串口转换芯片的输出端连接RS-232接口。第二串行通信模块用于进行RS-232串行通信。应当想到的是，相应地在第一通信模块110上扩展RS-232接口，用于进行RS-232串行通信。

具体地，参照图8，第二串口转换芯片U2的第一输入端和主控芯片230连接，如连接主控芯片230的232-TXD引脚，第二串口转换芯片U2的第二输入端和主控芯片230连接，如连接主控芯片230的232-RXD引脚，第二串口转换芯片U2的输出端连接RS-232接口J2。需要说明的是，第二串口转换芯片U2可以是MAX232芯片。

在本实用新型一些实施例中，第二通信模块240包括第三串行通信模块，第三串行通信模块包括CAN总线芯片和CAN接口，CAN总线芯片的第一输出端和第二输出端均与CAN接口连接，且CAN总线芯片的第一输出端和第二输出端还分别连接第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻通过第一电容接地，即第一电阻的第一端连接CAN总线芯片的第一输出端，第一电阻的第二端连接接地的第一电容，第二电阻的第一端连接CAN总线芯片的第一输出端，第二电阻的第二端连接接地的第一电容。应当想到的是，相应地在第一通信模块110上扩展CAN接口，用于进行CAN串行通信。

具体地，参照图9，CAN总线芯片U3的第一输出端和第二输出端均连接CAN接口J3，在CAN总线芯片U3的第一输出端连接电阻R18，电阻R18与电容C18连接，电容C18一端接地，而CAN总线芯片U3的第二输出端连接电阻R19，且电阻R19与电容C18连接，即电阻R18和电阻R19连接电容C18的同一端。需要说明的是CAN总线芯片U3可以采用型号为SN65HVD230的芯片。

在本实用新型一些实施例中，主控芯片230还连接有多个按键菜单电路，可以通过多个按键菜单电路对主控芯片230进行配置。按键菜单电路中对按键进行了硬件消抖的设计，能有效去除按键抖动带来的影响。按键菜单电路包括按键、滤波电容和上拉电阻，按键与滤波电容并联，上拉电阻和按键串联。

具体地，参照图10，按键K1和电容C19并联，按键K1的第一端接地，按键K1的第二端和电阻R21连接，电阻R21还与电源连接。其中电容C19作为滤波电容，电阻R21作为上拉电阻。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种三相不平衡监测预警装置，其特征在于，包括：

三相监测总控器，包括第一通信模块、信号采集模块、工控机模块和报警器模块，所述第一通信模块与所述信号采集模块连接，所述信号采集模块与所述工控机模块连接，所述报警器模块与所述工控机模块连接；

采集器，包括三相电流采集模块、三相电压采集模块、主控芯片、第二通信模块和电源模块，所述主控芯片分别连接所述三相电流采集模块、所述三相电压采集模块、所述第二通信模块和所述电源模块，所述三相电流采集模块和所述三相电压采集模块分别用于采集三相电机的电流和电压，所述第二通信模块还与所述第一通信模块连接。

2.根据权利要求1所述的三相不平衡监测预警装置，其特征在于，所述三相电流采集模块包括多个三相电流采集电路，所述三相电流采集电路包括电流互感器、第一运算放大器和第二运算放大器，所述电流互感器的输出端连接所述第一运算放大器的输入端，所述第一运算放大器的输出端连接所述第二运算放大器的输入端。

3.根据权利要求1所述的三相不平衡监测预警装置，其特征在于，所述三相电压采集模块包括多个三相电压采集电路，所述三相电压采集电路包括电压互感器和第三运算放大器，所述电压互感器的输出端与所述第三运算放大器的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的三相不平衡监测预警装置，其特征在于，所述电源模块包括依次连接的变压器、全桥整流电路、第一稳压器和第二稳压器。

5.根据权利要求1所述的三相不平衡监测预警装置，其特征在于，所述采集器还包括显示模块，所述显示模块包括OLED显示屏。

6.根据权利要求1所述的三相不平衡监测预警装置，其特征在于，所述第二通信模块包括WIFI通信模块，所述WIFI通信模块与所述主控芯片连接。

7.根据权利要求1所述的三相不平衡监测预警装置，其特征在于，所述第二通信模块包括第一串行通信模块，所述第一串行通信模块包括第一串口转换芯片和RS-485接口，所述第一串口转换芯片的第一输入端和第二输入端均与所述主控芯片连接，所述第一串口转换芯片的第一输出端和第二输出端均通过电感与所述RS-485接口连接，所述第一串口转换芯片的第一输出端和第二输出端还分别连接有RC并联电路。

8.根据权利要求1所述的三相不平衡监测预警装置，其特征在于，所述第二通信模块包括第二串行通信模块，所述第二串行通信模块包括第二串口转换芯片和RS-232接口，所述第二串口转换芯片的输出端与所述RS-232接口连接。

9.根据权利要求1所述的三相不平衡监测预警装置，其特征在于，所述第二通信模块包括第三串行通信模块，所述第三串行通信模块包括CAN总线芯片和CAN接口，所述CAN总线芯片的第一输出端和第二输出端与所述CAN接口连接，所述CAN总线芯片的第一输出端和第二输出端均分别连接有第一电阻和第二电阻，且所述第一电阻和所述第二电阻通过第一电容接地。

10.根据权利要求1所述的三相不平衡监测预警装置，其特征在于，还包括多个与所述主控芯片连接的按键菜单电路，所述按键菜单电路包括按键、滤波电容和上拉电阻，所述按键与所述滤波电容并联，所述上拉电阻与所述按键串联。

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