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一种风光互补塔杆的振动测试传感器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种风光互补塔杆的振动测试传感器，包括单片机控制模块、三维加速度检测模块、低电压稳压电源、光电隔离模块和参数设置电路模块，三维加速度检测模块与单片机控制模块相连接，低电压稳压电源与单片机控制模块相连接，单片机控制模块与光电隔离模块相连接，参数设置电路模块与单片机控制模块相连接。通过对塔杆的振动情况进行测量和分析，把塔杆的振动情况反馈给控制系统，以便控制器及时有效地对风力发电机的转速进行调节，使风机运转频率和塔杆固有频率之间不一致，避免共振现象。从而保证整个机组在工作过程中平稳及安全可靠的运行。
【专利说明】一种风光互补塔杆的振动测试传感器

【技术领域】
[0001]本发明属于面向风光系列新能源行业的新型振动传感技术，开创了振动传感器新的领域。

【背景技术】
[0002]塔杆是风光互补系统中支撑风力发电机组、光伏组件等部件的主要装置。当前大部分企业对塔杆的设计，主要着重于外观、耐用性，对于塔杆强度和刚度的不断改进也仅仅考虑到塔杆所承载的物重(如风机、光伏组件等部件)及所处恶劣环境(如极端风况、腐蚀)这两方面。然而忽视了当风机转动频率与塔杆固有频率相一致时会产生共振危害的这一重要问题。


【发明内容】

[0003]为了解决现有技术中风机转动频率与塔杆固有频率相一致时会产生共振的缺陷，提供一种使风机运转频率和塔杆固有频率之间不一致，避免共振的风光互补塔杆的振动测试传感器。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0005]一种风光互补塔杆的振动测试传感器，包括单片机控制模块、三维加速度检测模块、低电压稳压电源、光电隔离模块和参数设置电路模块，三维加速度检测模块与单片机控制模块相连接，低电压稳压电源与单片机控制模块相连接，单片机控制模块与光电隔离模块相连接，参数设置电路模块与单片机控制模块相连接。
[0006]上述的一种风光互补塔杆的振动测试传感器，所述的单片机控制模块包括具有对接收到的振动频率信号进行分析并输出分析结果功能的PIC16F675芯片，所述的三维加速度检测模块包括固定设置在塔杆和风扇之间的MMA7455L三轴数字加速度传感器，所述的PIC16F675芯片的GP4引脚与所述的MMA7455L三轴数字加速度传感器的SDO引脚连接，所述的PIC16F675芯片的GP5引脚与所述的MMA7455L三轴数字加速度传感器的SDI引脚连接，所述的PIC16F675芯片的GPl引脚与所述的MMA7455L三轴数字加速度传感器的SCL引脚连接，所述的PIC16F675芯片的GPO引脚与所述的参数设置模块的输入端连接，所述的参数设置模块的输入端通过第四十四电阻与所述的低电压稳压电源的输出端连接，所述的PIC16F675芯片的VDD引脚与所述的低电压稳压电源的输出端连接，所述的低电压稳压电源的输出端电压为3V?3.5V，所述的光电隔离模块包括第二电阻和PC817光电耦合器，所述的第二电阻的一端与所述的PIC16F675芯片的GP2引脚连接，所述的第二电阻的另一端与所述的PC817光电稱合器的负极输入端连接,所述的PC817光电稱合器的正极输入端与所述的低电压稳压电源的输出端连接，所述的PC817光电耦合器的发射极接地。
[0007]上述的一种风光互补塔杆的振动测试传感器，所述的低电压稳压电源包括第一电解电容、第二电解电容、第一电容、第二电容和LM1117-3.3稳压芯片，所述的第一电解电容的正极与外部5V?12V电压连接，所述的第一电解电容的正极分别与所述的第一电容的一端和所述的LM1117-3.3稳压芯片的输入端连接，所述的第一电解电容的负极接地，所述的第一电解电容的负极分别与所述的第一电容的另一端、所述的LM1117-3.3稳压芯片的引脚为接地端、所述的第二电解电容的负极和所述的第二电容的一端连接，所述的LMl117-3.3稳压芯片的输出端分别与所述的第二电解电容的正极、所述的第二电容的另一端、所述的PIC16F675芯片的VDD引脚连接，所述的LM1117-3.3稳压芯片的输出端的输出电压为3.3V。
[0008]上述的一种风光互补塔杆的振动测试传感器，所述的参数设置模块包括四位拨码开关、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第五电容以及第四十四电阻，所述的第三电阻的一端分别与所述的第五电容的一端、所述的PIC16F675芯片的GPO引脚及所述的第四十四电阻的一端连接，所述的第五电容的另一端接地，所述的第四十四电阻的另一端与所述的LM1117-3.3稳压芯片的输出端连接，所述的第三电阻的另一端分别与所述的四位拨码开关的第一动触点及所述的第四电阻的一端连接，所述的第四电阻的另一端分别与所述的第五电阻的一端及所述的四位拨码开关的第二动触点连接，所述的第五电阻的另一端分别与所述的第六电阻的一端及所述的四位拨码开关的第三动触点连接，所述的第六电阻的另一端与所述的四位拨码开关的第四动触点连接，所述的四位拨码开关的静触点接地。
[0009]本发明的有益效果为:通过对塔杆的振动情况进行测量和分析，把塔杆的振动情况反馈给控制系统，以便控制器及时有效地对风力发电机的转速进行调节，使风机运转频率和塔杆固有频率之间不一致，避免共振现象。从而保证整个机组在工作过程中平稳及安全可靠的运行，整个电路的静态电流低，100微安以下，单片机内置电路能都采集的信号进行滤波处理，去除无关的杂质波。由单片机输出的调节信号具有远距离传输能力，10米及以下。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1为本发明的模块连接图；
[0011]图2为本发明的电路原理图；
[0012]图3为本发明三维加速度检测模块的电路图；
[0013]图4为本发明单片机控制模块的电路图；
[0014]图5为本发明光电隔离模块的电路图；
[0015]图6为本发明低电压稳压电源的电路图；
[0016]图7为本发明参数设置电路模块的电路图。

【具体实施方式】
[0017]为使对本发明作进一步的了解，下面参照说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明:
[0018]如图1至图7所示，一种风光互补塔杆的振动测试传感器，包括单片机控制模块2、三维加速度检测模块1、低电压稳压电源4、光电隔离模块3和参数设置电路模块5，三维加速度检测模块I与单片机控制模块2相连接，低电压稳压电源4与单片机控制模块2相连接，单片机控制模块I与光电隔离模块3相连接，参数设置电路模块5与单片机控制模块2相连接。
[0019]单片机控制模块包括具有对接收到的振动频率信号进行分析并输出分析结果功能的PIC16F675芯片，三维加速度检测模块包括固定设置在塔杆和风扇之间的MMA7455L三轴数字加速度传感器，PIC16F675芯片的GP4引脚与MMA7455L三轴数字加速度传感器的SDO引脚连接，PIC16F675芯片的GP5引脚与MMA7455L三轴数字加速度传感器的SDI引脚连接，PIC16F675芯片的GPl引脚与MMA7455L三轴数字加速度传感器的SCL引脚连接，PIC16F675芯片的GPO引脚与参数设置模块的输入端连接，参数设置模块的输入端通过第四十四电阻与低电压稳压电源的输出端连接，PIC16F675芯片的VDD引脚与低电压稳压电源的输出端连接，低电压稳压电源的输出端电压为3V?3.5V，光电隔离模块包括第二电阻和PC817光电耦合器，第二电阻的一端与PIC16F675芯片的GP2引脚连接，第二电阻的另一端与PC817光电稱合器的负极输入端连接，PC817光电稱合器的正极输入端与低电压稳压电源的输出端连接，PC817光电耦合器的发射极接地，T5电频信号输出，与风光互补控制器信号接收相连。
[0020]低电压稳压电源包括第一电解电容、第二电解电容、第一电容、第二电容和LM1117-3.3稳压芯片，第一电解电容的正极与外部5V?12V电压连接，第一电解电容的正极分别与第一电容的一端和所述的LM1117-3.3稳压芯片的输入端连接,第一电解电容的负极接地，第一电解电容的负极分别与所述的第一电容的另一端、LMl117-3.3稳压芯片的引脚为接地端、第二电解电容的负极和第二电容的一端连接，LMl117-3.3稳压芯片的输出端分别与第二电解电容的正极、第二电容的另一端、PIC16F675芯片的VDD引脚连接，LMl117-3.3稳压芯片的输出端的输出电压为3.3V。
[0021]参数设置模块包括四位拨码开关、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第五电容以及第四十四电阻，第三电阻的一端分别与第五电容的一端、PIC16F675芯片的GPO引脚及第四十四电阻的一端连接，第五电容的另一端接地，第四十四电阻的另一端与LM1117-3.3稳压芯片的输出端连接，第三电阻的另一端分别与四位拨码开关的第一动触点及第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端分别与第五电阻的一端及四位拨码开关的第二动触点连接，第五电阻的另一端分别与第六电阻的一端及四位拨码开关的第三动触点连接，第六电阻的另一端与四位拨码开关的第四动触点连接，四位拨码开关的静触点接地。
[0022]如图2所示，当风光互补机组在实际场合运行过程中，塔杆发生振动时，由芯片型号为MMA7455L及外围电路组成的3D加速度检测模块拾取塔杆的加速度值，把振动机械量转化成相应的电信号后传输给型号为PIC16F675的单片机及外围电路组成的单片机控制模块，由单片机对数据进行采样分析，当塔杆的振动幅度和振动持续时间超过设定值时，由单片机对风光互补控制器发出相应的调速或刹车指令。低压稳压电路由型号为LM1117-3.3的稳压芯片及外围电路组成为整个振动测试电路提供3.3V的电源，输入电压范围为5V?12V。对于不同规格的风光互补塔杆，由于塔杆的固有频率不同，因此设计参数设置模块。该模块由4位拨码开关及相关电路组成，4位拨码开关中的I档、II档、III档和IV档分别对应四种规格的塔杆。调节不同的档位产生的电路压降不同，反馈给单片机控制系统，使单片机控制系统对风光互补控制器发出相应规格的调节指令。光电隔离器的作用是当振动测试电路向风光互补控制器传递电信号的同时，对振动测试电路与风光互补之间进行电参数的隔离，如电压等，以使两者能独立正常工作。
[0023]整个电路的静态电流低，100微安以下，单片机内置电路能都采集的信号进行滤波处理，去除无关的杂质波。由单片机输出的调节信号具有远距离传输能力，10米及以下。
[0024]通过对塔杆的振动情况进行测量和分析，把塔杆的振动情况反馈给控制系统，以便控制器及时有效地对风力发电机的转速进行调节，使风机运转频率和塔杆固有频率之间不一致，避免共振现象。从而保证整个机组在工作过程中平稳及安全可靠的运行。
[0025]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内，本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.一种风光互补塔杆的振动测试传感器，其特征在于，包括单片机控制模块、三维加速度检测模块、低电压稳压电源、光电隔离模块和参数设置电路模块，三维加速度检测模块与单片机控制模块相连接，低电压稳压电源与单片机控制模块相连接，单片机控制模块与光电隔离模块相连接，参数设置电路模块与单片机控制模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种风光互补塔杆的振动测试传感器，其特征在于，所述的单片机控制模块包括具有对接收到的振动频率信号进行分析并输出分析结果功能的PIC16F675芯片，所述的三维加速度检测模块包括固定设置在塔杆和风扇之间的MMA7455L三轴数字加速度传感器，所述的PIC16F675芯片的GP4引脚与所述的MMA7455L三轴数字加速度传感器的SDO引脚连接，所述的PIC16F675芯片的GP5引脚与所述的MMA7455L三轴数字加速度传感器的SDI引脚连接，所述的PIC16F675芯片的GPl引脚与所述的MMA7455L三轴数字加速度传感器的SCL引脚连接，所述的PIC16F675芯片的GPO引脚与所述的参数设置模块的输入端连接，所述的参数设置模块的输入端通过第四十四电阻与所述的低电压稳压电源的输出端连接，所述的PIC16F675芯片的VDD引脚与所述的低电压稳压电源的输出端连接，所述的低电压稳压电源的输出端电压为3V?3.5V，所述的光电隔离模块包括第二电阻和PC817光电耦合器，所述的第二电阻的一端与所述的PIC16F675芯片的GP2引脚连接，所述的第二电阻的另一端与所述的PC817光电耦合器的负极输入端连接，所述的PC817光电稱合器的正极输入端与所述的低电压稳压电源的输出端连接，所述的PC817光电I禹合器的发射极接地。
3.根据权利要求1所述的一种风光互补塔杆的振动测试传感器，其特征在于，所述的低电压稳压电源包括第一电解电容、第二电解电容、第一电容、第二电容和LMl 117-3.3稳压芯片，所述的第一电解电容的正极与外部5V?12V电压连接，所述的第一电解电容的正极分别与所述的第一电容的一端和所述的LM1117-3.3稳压芯片的输入端连接，所述的第一电解电容的负极接地，所述的第一电解电容的负极分别与所述的第一电容的另一端、所述的LM1117-3.3稳压芯片的引脚为接地端、所述的第二电解电容的负极和所述的第二电容的一端连接，所述的LM1117-3.3稳压芯片的输出端分别与所述的第二电解电容的正极、所述的第二电容的另一端、所述的PIC16F675芯片的VDD引脚连接，所述的LM1117-3.3稳压芯片的输出端的输出电压为3.3V。
4.根据权利要求2所述的一种风光互补塔杆的振动测试传感器，其特征在于，所述的参数设置模块包括四位拨码开关、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第五电容以及第四十四电阻，所述的第三电阻的一端分别与所述的第五电容的一端、所述的PIC16F675芯片的GPO引脚及所述的第四十四电阻的一端连接，所述的第五电容的另一端接地，所述的第四十四电阻的另一端与所述的LM1117-3.3稳压芯片的输出端连接，所述的第三电阻的另一端分别与所述的四位拨码开关的第一动触点及所述的第四电阻的一端连接，所述的第四电阻的另一端分别与所述的第五电阻的一端及所述的四位拨码开关的第二动触点连接，所述的第五电阻的另一端分别与所述的第六电阻的一端及所述的四位拨码开关的第三动触点连接，所述的第六电阻的另一端与所述的四位拨码开关的第四动触点连接，所述的四位拨码开关的静触点接地。
【文档编号】G01H17/00GK104280115SQ201410318466
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】徐剑雄 申请人:宁波风神风电集团有限公司