CN220139538U - 一种用于泵类故障检测的信号采样电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于泵类故障检测的信号采样电路，包含电流采样单元、电流检测电路和温度开关采样电路；所述电流采样单元为电流互感器，用于对泵类电机电枢电流采样；所述电流检测电路包括两级放大器电路，对采集到的电流采样单元输出电流信息进行放大输出；电流检测电路的输入侧和输出测分别通过两个耦合电容接地；所述温度开关采样电路为比较器开关电路，热敏电阻采样电机温度送比较器输入端，比较器输出低电平保护信号。抗干扰性强，采样精度高，工作稳定，保证系统稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种故障检测技术，特别涉及一种用于泵类故障检测的信号采样电路。
背景技术
传统泵类设备故障检测需要在泵类设计阶段就将相应功能考虑进去，对泵类设备的结构进行特殊调整以满足传感器等感知设备的安装需求，此外增加传感器大大提高了泵类设备成本。
本实用新型主要通过泵类设备故障对电机侧影响，通过对电机电路电流进行检测，对比电机正常运行模式下的电流信息即可实现泵类设备故障检测，在这种应用场合存在高频噪声较大的情况，且本电路工作范围电磁环境复杂，容易受到干扰，基于传统的电流采样电路在这种情况下会出现明显偏差，且无法限制浪涌电流等导致器件损坏。
此外由于电机的宽范围调速以及高速特性，加上电机自身不能获得理想的正弦气隙磁场，导致在控制时采样的相电流含有不规则的高次谐波和随机干扰，再加上电流采样电路的不稳定性和A/D转换单元偏差的存在，更加大了实际采样到的电流误差。
发明内容
针对复杂电磁环境，且高频噪声较大情况下采样精度低问题，提出了一种用于泵类故障检测的信号采样电路。
本实用新型的技术方案为：一种用于泵类故障检测的信号采样电路，包含电流采样单元、电流检测电路和温度开关采样电路；
所述电流采样单元为电流互感器，用于对泵类电机电枢电流采样；
所述电流检测电路包括两级放大器电路，对采集到的电流采样单元输出电流信息进行放大输出；电流检测电路的输入侧和输出测分别通过两个耦合电容接地；所述温度开关采样电路为比较器开关电路，热敏电阻采样电机温度送比较器输入端，比较器输出低电平保护信号。
优选的，所述电流检测电路第一级放大电路中，在运放芯片的负输入端和输出端之间并联电容C608以及串联的电阻R622和可调节电阻RV602，可调节电阻RV602用于电流检测电路输出电流显示的动态调节；电容C608用于过滤随机脉冲干扰。
优选的，所述电流检测电路第二级放大电路输出连接接收电流信号的AD转换电路，第二级放大电路中运放芯片负输入端和输出端之间并联电容C609与滤波电阻，滤掉高次谐波干扰与随机脉冲。
优选的，所述温度开关采样电路中比较器输出端接上拉电阻R626，上拉电阻R626阻值选取与热敏电阻接近的值。
优选的，所述温度开关采样电路中比较器两输入端分别接抗高次谐波干扰的并联RC电路。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型用于泵类故障检测的信号采样电路，抗干扰性强，采样精度高，工作稳定，保证系统稳定性。
附图说明
图1为本实用新型基于电流监测的泵类故障检测原理图；
图2为本实用新型CT电流互感器简易模型图；
图3为本实用新型电流检测电路图；
图4为本实用新型温度开关采样电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示基于电流监测的泵类故障检测原理图，通过CT电流互感器对泵类电机电枢电流进行采样，采集电流信号iM送电流检测电路，输出检测结果至电机控制或保护装置，泵类电机故障检测中还包括温度采样，温度传感器对电机温度实时采样送温度检测电路，输出检测结果至电机控制或保护装置。
实用新型提出了一种用于泵类故障检测的信号采样电路，所述信号采样电路包含电流采样单元、电流检测电路和温度开关采样电路。
在本实用新型中电流信号的检测使用CT(Current Transformer)作为电流采样单元，其本质为一个变压器，忽略漏感以及寄生电阻对于励磁感抗的影响，示意图简化如图2所示，CT电流互感器相较于霍尔元件价格便宜，且无需接入被电流检测电路,因此不会对被电流检测电路造成影响。故用于本实用新型电流采样有较好的效果。具有可靠性高、精度高、价格低廉、结构简单等优点。
CT电流互感器采集的电机电枢电流通过电流检测电路中两级放大器对采集到的电流信息进行放大输出，在此过程中通过滤波电路对电流信号进行过滤，最终将得到的电流信号进行分析，根据分析结果最终得到泵类设备的故障信息。
在本实用新型中电流检测电路采用的运算放大器为TI公司的TL074-M运放芯片，此芯片本身对于共模干扰有抵抗作用，但无法实现对于差模干扰的抑制，所以主要通过电流检测电路提高差分线上的差模抗干扰能力。电流检测电路如图3所示。在电路的输入侧和输出测分别通过电容C623与C622接地，起到去耦作用，将电路中电感、电阻产生的反弹进行吸收，避免相互之间的耦合干扰。对于第一级放大电路，在运放芯片的负输入端和输出端之间接入并联电容C608以及串联的电阻R622和可调节电阻RV602，通过调节RV602即可改变接入电阻，实现对于输出电流显示的动态调节。第一级运放的输出与负输入端口间连接C608电容实现对随机脉冲干扰的过滤。第二级运放的输出除了连接最终的接收电流信号的AD转换电路，实现对于电流信号的采集，还通过在运放负输入端和输出端之间并联C609与众多电阻等过滤掉高次谐波干扰与随机脉冲，从而提高抗干扰能力。
在本实用新型实例中，如果电机温度显著提升，很容易烧毁电机，也表示设备发生显著故障，为了避免这种情况的发生，首先通过对温度信号OverHeatInput进行采样，通过温度开关(LM2903比较器)进行采样，实现低电平保护，为了提高采样精度，如图4所示，温度开关输出端上拉电阻R626选取与NTC(热敏电阻)接近的值，这样可以将全温度范围的电阻分压值分散到整个采样区间，避免了温度对应电压都聚集在某段电压范围，提高了分辨率。此外比较器两输入端分别通过并联电容C610与电阻R627、并联电容C612与电阻R620组成RC电路，避免高次谐波干扰，进一步提升了分辨精度。当采集到的温度采样信号过高时，及时封门，切断继电器，实现电路断开。保证系统安全。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种用于泵类故障检测的信号采样电路，其特征在于，包含电流采样单元、电流检测电路和温度开关采样电路；
所述电流采样单元为电流互感器，用于对泵类电机电枢电流采样；
所述电流检测电路包括两级放大器电路，对采集到的电流采样单元输出电流信息进行放大输出；电流检测电路的输入侧和输出测分别通过两个耦合电容接地；所述温度开关采样电路为比较器开关电路，热敏电阻采样电机温度送比较器输入端，比较器输出低电平保护信号。
2.根据权利要求1所述用于泵类故障检测的信号采样电路，其特征在于，所述电流检测电路第一级放大电路中，在运放芯片的负输入端和输出端之间并联电容C608以及串联的电阻R622和可调节电阻RV602，可调节电阻RV602用于电流检测电路输出电流显示的动态调节；电容C608用于过滤随机脉冲干扰。
3.根据权利要求1或2所述用于泵类故障检测的信号采样电路，其特征在于，所述电流检测电路第二级放大电路输出连接接收电流信号的AD转换电路，第二级放大电路中运放芯片负输入端和输出端之间并联电容C609与滤波电阻，滤掉高次谐波干扰与随机脉冲。
4.根据权利要求1所述用于泵类故障检测的信号采样电路，其特征在于，所述温度开关采样电路中比较器输出端接上拉电阻R626，上拉电阻R626阻值选取与热敏电阻接近的值。
5.根据权利要求4所述用于泵类故障检测的信号采样电路，其特征在于，所述温度开关采样电路中比较器两输入端分别接抗高次谐波干扰的并联RC电路。
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