专利名称：碳刷磨损检测装置及碳刷磨损报警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及集电器，尤其涉及一种用于中心集电器的碳刷磨损检测装置及碳刷磨损报警系统。
背景技术：
中心集电器在旋转过程中，会对碳刷造成磨损，特别是长时间磨损会造成集电器接触不良，并引发电火花。如果不能及时的发现并更换碳刷，可能出现严重的安全事故。因此，有必要对碳刷的磨损程度进行监测，当碳刷磨损达到使用的临界点时，报警提示工作人员及时更换。目前，对碳刷磨损的检测主要基于接触式检测技术，其原理是通过在碳刷两边安装有信号刷，信号刷与输电导轨之间有一定间隙，当碳刷磨损后信号刷接触到输电导轨而带电，该电信号传递给指示灯或蜂鸣器而报警。但是，接触式检测技术存在的问题是检测精度不高。
实用新型内容本实用新型提出一种碳刷磨损检测装置及碳刷磨损报警系统，以提高碳刷磨损的检测精度，进而更好地防止因集电器碳刷磨损而发生安全事故。第一方面，本实用新型一种碳刷磨损检测装置包括传感器；所述传感器与碳刷相连接，包括距离测算单元；所述距离测算单元用于发出测距信号至集电器铜环，并依据第二时刻与第一时刻的时间差，确定碳刷与集电器铜环之间的距离；其中，第一时刻为测距信号自传感器发出的时刻；以及第二时刻为测距信号经所述集电器铜环反射后，返回所述传感器的时刻。优选地，所述碳刷磨损检测装置还包括支架；其中所述支架包括固定连接的第一子支架和第二子支架；所述第一子支架与所述碳刷固定连接，所述第二子支架与所述铜环的切面相平行；并且所述传感器与所述第二子支架相连接。优选地，所述传感器与所述第二子支架活动连接。优选地，所述活动连接为螺纹连接。优选地，所述测距信号为脉冲信号或激光信号。本实用新型采用非接触式传感器检测碳刷与集电器铜环之间的距离，提高了碳刷磨损的检测精度，进而更好地防止因集电器碳刷磨损而发生安全事故。第二方面，本实用新型还公开了一种碳刷磨损报警系统，包括电连接的传感器和控制器；其中，所述传感器与碳刷相连接，包括电连接的距离测算单元、比较单元和发送单元；所述距离测算单元用于发出测距信号至集电器铜环，并依据第二时刻与第一时刻的时间差，确定碳刷与集电器铜环之间的距离；其中，第一时刻为测距信号自传感器发出的时刻；第二时刻为测距信号经所述集电器铜环反射后，返回所述传感器的时刻。比较单元用于将测量的碳刷与集电器铜环之间的距离与预置临界值进行比较；发送单元用于在碳刷与集电器铜环之间的距离大于所述临界值的情况下，发送常闭开关量至所述控制器；以及所述控制器用于接收所述常闭开关量，并发出报警信号。优选地，所述碳刷磨损报警系统还包括支架；其中，所述支架包括固定连接的第一子支架和第二子支架；所述第一子支架与所述碳刷固定连接，所述第二子支架与所述铜环的切面相平行；并且所述传感器与所述第二子支架相连接。优选地，所述碳刷磨损报警系统中，所述传感器与所述第二子支架通过螺纹活动连接。优选地，所述碳刷磨损报警系统中，所述控制器中还设置有延时�？�。优选地，所述碳刷磨损报警系统中，所述控制器为PLC控制器。本实用新型中在对碳刷磨损状况进行检测后，还可以根据检测结果发出报警信号，以提示工作人员及时更换碳刷本实用新型随着碳刷的不断磨损，碳刷和传感器会向铜环逐渐靠近，当达到临界点时传感器发出常闭开关量信号，常闭开关量信号传输到控制器，控制器报警单元将会发出报警，提示工作人员及时更换碳刷，进而更好地防止因集电器碳刷磨损而发生安全事故。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型一种碳刷磨损检测装置优选实施例的结构示意图；图2为本实用新型一种碳刷磨损检测装置实施例中，传感器的结构框图；图3为本实用新型一种碳刷磨损报警系统实施例的结构框图；图4为本实用新型一种碳刷磨损报警系统实施例中，传感器的结构框图；图5为本实用新型一种碳刷磨损报警系统实施例中，控制器的结构框图；图6为一种碳刷磨损报警系统另一实施例的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。碳刷磨损检测装置实施例实施例一本实用新型碳刷磨损检测装置实施例包括传感器；传感器与碳刷相连接，包括距离测算单元；距离测算单元用于发出测距信号至集电器铜环，并依据第二时刻与第一时刻的时间差，确定碳刷与集电器铜环之间的距离；其中第一时刻为测距信号自传感器发出的时刻；第二时刻为测距信号经集电器铜环反射后，返回传感器的时刻。由于碳刷与传感器固定连接，随着碳刷的不断磨损，传感器和碳刷会向铜环逐渐3/5页
靠近，传感器测得的碳刷与集电器铜环之间的距离实际则表征了碳刷与集电器铜环之间的距离。此外，在具体实施时，测距信号可以为脉冲信号或激光信号，根据传感器种类的不同进行选择。本实用新型采用非接触式传感器检测碳刷与集电器铜环之间的距离，提高了碳刷磨损的检测精度，进而更好地防止因集电器碳刷磨损而发生安全事故。实施例二参照图1，图1为本实用新型一种碳刷磨损检测装置优选实施例的结构示意图。本实用新型碳刷磨损检测装置实施例包括传感器2 ；传感器2与碳刷4相连接。参照图2，图2为传感器2的结构框图，包括距离测算单元21 ；距离测算单元21用于发出测距信号至集电器铜环1，并依据第二时刻T2与第一时刻Tl的时间差，确定碳刷4 与集电器铜环1之间的距离；其中第一时刻Tl为测距信号自传感器2发出的时刻；第二时刻T2为测距信号经集电器铜环1反射后，返回传感器2的时刻。从图1中还可以看出，碳刷磨损检测装置还包括支架3。其中，支架3包括固定连接的第一子支架3B和第二子支架3A ；第一子支架:3B与碳刷4固定连接，第二子支架3A与铜环1的切面6相平行；并且传感器2与第二子支架3A相连接。优选地，在具体实施时，传感器2与第二子支架3A的连接方式可以为将传感器2 与第二子支架3A中的连接设置为可拆卸的活动连接。例如，在图1中，在第二子支架3A中间设有一圆孔，该圆孔可以供传感器2穿过并通过该圆孔使传感器2固定在第二子支架3A 上。此外，更为优选地，传感器2和第二子支架3A还可以通过螺纹连接，借由调节传感器上螺纹的距离改变传感器的检测值。详细说明如下采用本是实用新型实施例进行检测时，首先需要安装碳刷磨损检测装置，由于实际的工况(例如，传感器的灵敏度、碳刷的型号)等原因，需要对传感器的位置进行预先调节。不同的工况下，传感器于支架的固定位置可能会有所不同。因此，螺纹连接的设计可以方便这一操作。由于碳刷与传感器固定连接，随着碳刷的不断磨损，传感器和碳刷会向铜环逐渐靠近，传感器测得的碳刷与集电器铜环之间的距离实际则表征了碳刷与集电器铜环之间的距离。此外，在具体实施时，测距信号可以为脉冲信号或激光信号，根据传感器种类的不同进行选择。传感器2还连接有屏蔽线5。本实用新型采用非接触式传感器检测碳刷与集电器铜环之间的距离，提高了碳刷磨损的检测精度，进而更好地防止因集电器碳刷磨损而发生安全事故。碳刷磨损报警系统实施例实施例三参照图3，图3为本实用新型碳刷磨损报警系统实施例的结构框图。本实施例碳刷磨损报警系统包括电连接的传感器31和控制器32。参照图4，传感器31与碳刷相连接，包括电连接的距离测算单元311、比较单元312 和发送单元313。距离测算单元311用于发出测距信号至集电器铜环，并依据第二时刻与第
6一时刻的时间差，确定碳刷与集电器铜环之间的距离；其中，第一时刻为测距信号自传感器发出的时刻；第二时刻为测距信号经集电器铜环反射后，返回传感器的时刻。比较单元312 用于将测量的碳刷与集电器铜环之间的距离与预置临界值进行比较；发送单元313用于在碳刷与集电器铜环之间的距离大于临界值的情况下，发送常闭开关量至控制器。控制器32包括报警单元321，用于接收常闭开关量，并发出报警信号。本实用新型碳刷磨损报警系统实施例在每个碳刷旁安装一个传感器，用于实时测量碳刷与集电器铜环之间的距离，当碳刷磨损至低于设定的使用厚度时，接近开关发出常闭信号给控制器，控制器控制报警单元发出报警信号，提示工作人员及时更换碳刷，以免造成更大的事故。本实用新型针对所有集电器、滑触器等装置设计，工作时，使得传感器处于�？刺�。随着碳刷的不断磨损，碳刷和传感器会向铜环逐渐靠近，当达到临界点时传感器32发出常闭开关量信号，常闭开关量信号传输到控制器32，控制器报警单元321将会发出报警， 提示工作人员及时更换碳刷。其中，控制器可以为PLC控制器，也可以为其他类型的控制器，本实用新型在此不
做限定。此外，为防止因为集电器因机械振动，接近开关误报警，对控制器可以进行延时设计，在其中设计有延时�？�。实施例四参照图6，图6为本实用新型碳刷磨损报警系统另一实施例的结构示意图。本实施例碳刷磨损报警系统包括电连接的传感器62和控制器67。传感器62与碳刷64相连接，包括电连接的距离测算单元、比较单元和发送单元。 距离测算单元用于发出测距信号至集电器铜环61，并依据第二时刻与第一时刻的时间差， 确定碳刷64与集电器铜环61之间的距离；其中，第一时刻为测距信号自传感器发出的时刻；第二时刻为测距信号经集电器铜环反射后，返回传感器的时刻。比较单元用于将测量的碳刷64与集电器铜环61之间的距离与预置临界值进行比较；发送单元用于在碳刷64与集电器铜环61之间的距离大于临界值的情况下，发送常闭开关量至控制器。控制器67包括报警单元，用于接收常闭开关量，并发出报警信号。传感器67的结构框图可以参照图4所述。控制器67的结构框图可以参照图5所示。下面，详细说明传感器62与碳刷64的具体连接方式。从图6中还可以看出，碳刷磨损检测装置还包括支架63。其中，支架63包括固定连接的第一子支架6 和第二子支架63A ；第一子支架63B与碳刷64固定连接，第二子支架63A与铜环61的切面66相平行；并且传感器62与第二子支架63A相连接。优选地，在具体实施时，传感器62与第二子支架63A的连接方式可以为将传感器62与第二子支架63A中的连接设置为可拆卸的活动连接。例如，在图6中，在第二子支架63A中间设有一圆孔，该圆孔可以供传感器62穿过并通过该圆孔使传感器62固定在第二子支架63A上。更为优选地，传感器62和第二子支架63A还可以通过螺纹连接，借由调节传感器 62上螺纹的距离改变传感器的检测值。详细说明如下采用本是实用新型实施例进行检测时，首先需要安装碳刷磨损检测装置，由于实际的工况(例如，传感器的灵敏度、碳刷的型号)等原因，需要对传感器的位置进行预先调节。不同的工况下，传感器于支架的固定位置可能会有所不同。因此，螺纹连接的设计可以方便这一操作。在具体实施时，测距信号可以为脉冲信号或激光信号，根据传感器种类的不同进行选择。传感器62还连接有屏蔽线65。控制器67可以为PLC控制器，也可以为其他类型的控制器，本实用新型在此不做限定。此外，为防止因为集电器因机械振动，接近开关误报警，对控制器67可以进行延时设计，在其中设计有延时�？�。本实用新型针对所有集电器、滑触器等装置设计。工作时，使传感器处于�？刺Ｋ孀盘妓⒌牟欢夏ニ穑妓⒑痛衅骰嵯蛲分鸾タ拷贝锏侥ニ鹆俳缰凳贝衅鞣⒊龀１湛亓啃藕牛１湛亓啃藕糯涞娇刂破鳎刂破鞅ňピ岱⒊霰ň崾竟ぷ魅嗽奔笆备惶妓ⅲ悦庠斐筛蟮氖鹿�。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种碳刷磨损检测装置，其特征在于， 包括传感器；所述传感器与碳刷相连接，包括距离测算单元；所述距离测算单元用于发出测距信号至集电器铜环，并依据第二时刻与第一时刻的时间差，确定碳刷与集电器铜环之间的距离；其中第一时刻为测距信号自传感器发出的时刻；以及第二时刻为测距信号经所述集电器铜环反射后，返回所述传感器的时刻。
2.根据权利要求1所述的碳刷磨损检测装置，其特征在于， 还包括支架；其中所述支架包括固定连接的第一子支架和第二子支架；所述第一子支架与所述碳刷固定连接，所述第二子支架与所述铜环的切面相平行；并且所述传感器与所述第二子支架相连接。
3.根据权利要求2所述的碳刷磨损检测装置，其特征在于， 所述传感器与所述第二子支架活动连接。
4.根据权利要求3所述的碳刷磨损检测装置，其特征在于， 所述活动连接为螺纹连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的碳刷磨损检测装置，其特征在于， 所述测距信号为脉冲信号或激光信号。
6.一种碳刷磨损报警系统，其特征在于， 包括电连接的传感器和控制器；其中所述传感器与碳刷相连接，包括电连接的距离测算单元、比较单元和发送单元； 所述距离测算单元用于发出测距信号至集电器铜环，并依据第二时刻与第一时刻的时间差，确定碳刷与集电器铜环之间的距离；其中，第一时刻为测距信号自传感器发出的时刻；第二时刻为测距信号经所述集电器铜环反射后，返回所述传感器的时刻，比较单元用于将测量的碳刷与集电器铜环之间的距离与预置临界值进行比较； 发送单元用于在碳刷与集电器铜环之间的距离大于所述临界值的情况下，发送常闭开关量至所述控制器；以及所述控制器用于接收所述常闭开关量，并发出报警信号。
7.根据权利要求6所述的碳刷磨损报警系统，其特征在于， 还包括支架；其中所述支架包括固定连接的第一子支架和第二子支架；所述第一子支架与所述碳刷固定连接，所述第二子支架与所述铜环的切面相平行；并且所述传感器与所述第二子支架相连接。
8.根据权利要求7所述的碳刷磨损报警系统，其特征在于， 所述传感器与所述第二子支架通过螺纹活动连接。
9.根据权利要求8所述的碳刷磨损报警系统，其特征在于， 所述控制器中还设置有延时�？�。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的碳刷磨损报警系统，其特征在于， 所述控制器为PLC控制器。
专利摘要本实用新型提出了一种碳刷磨损检测装置及碳刷磨损报警系统。其中，碳刷磨损检测装置包括传感器，该传感器与碳刷相连接，包括距离测算单元；距离测算单元用于发出测距信号至集电器铜环，并依据第二时刻与第一时刻的时间差，确定碳刷与集电器铜环之间的距离；其中，第一时刻为测距信号自传感器发出的时刻；第二时刻为测距信号经集电器铜环反射后，返回传感器的时刻。本实用新型采用非接触式传感器监测碳刷与集电器铜环之间的距离，提高了碳刷磨损的检测精度，进而更好地防止因集电器碳刷磨损而发生安全事故。
文档编号G01B21/02GK202282544SQ20112038663
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者曹育杰, 李映新, 焦自强 申请人:三一集团有限公司
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20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
