专利名称：一种电机参数检测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电机参数检测仪。
背景技术：
早期国内各生产厂家进行电机测试时都采用常规电工仪表测量，其工作方式都采用手工操作，人工读数，人工记录，人工处理数据。其缺点是对诸如转速转矩等一些参数无法直接测量，而且误差很大，工作效率低，测量数据分散性大，测量结果精度低下，实时性不闻。随着计算机技术的发展，大规模集成电路和微处理器的出现，电机测试技术进入了微机测试阶段，目前国内一般的电机测试系统基本上以计算机为中心，控制电量仪、测功机、测温仪等一系列仪器进行电机参数的检测。计算机电机测试系统具有测量速度快、精度高、实时性强、数据结果误差小、系统自动化程度高、稳定性强等优点，然而存在系统构建复杂，价格闻昂等缺点。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一套电机参数检测系统，要解决的技术问题是实时、快速、安全、经济的测试电机参数。本发明实现了对电机运行过程中各相电压、电流、功率、转速、转矩和温度信号的高速采样及各项参数的实时液晶显示，并通过485网络与PC上位机软件进行通讯，在计算机上实现数据的实时采集、图表显示、数据存储、历史数据分析及打印等功能，从而增强了系统的人机交互功能。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种电机参数检测仪，包含由中央处理器MCU�？�、测量�？�、显示�？楹屯ㄑ赌？榈茸槌傻挠布教�。其中所述的中央处理器 MCU与电能计量用DSP芯片、转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器、液晶屏、键盘及相关接口电路相连；所述电能计量用DSP芯片与电压互感器、电流互感器相连。本发明的参数检测是对各相电压、电流、无功功率、有功功率、视在功率、功率因素以及转速、转矩和温度信号进行检测。其中所述电能计量用DSP芯片与电压互感器、电流互感器相连用于检测三相电压、三相电流信号；所述转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器分别用于检测转矩、转速、和温度信号。本发明以C8051F340单片机作为中央处理器构成主控电路将DSP芯片和各传感器检测所得的信号进行数据处理后，至液晶屏进行实时显示，并通过485网络与PC上位机软件进行通讯，在计算机上实现对上传数据的进一步分析和管理，实现人机交互。本发明的PC上位机软件基于LabVIEW平台开发，实现了数据的实时采集、图表显示、数据存储、历史数据分析及打印等功能。本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点
I.本发明自动化程度高，减少人力劳动，降低成本，且操作简单，功能全面，提高了工作效率。
2.本发明利用 了专用电能计量用DSP芯片，提高了仪器运算速度，减小了误差，提高了数据的准确性和系统稳定性。3.本发明通过485网络与PC上位机软件进行通信，将数据上传至计算机，克服了微处理器储量小的限制，在计算机上实现了数据的实时采集、图表显示、数据存储、历史数据分析及打印等功能，方便日后的分析和研究。因此与现有普通识别仪器相比，在功能上和使用方便程度上，都极具优势。
图I是本发明的结构示意图。图2是本发明的使用接线图。图3是测量�？橹蠨SP芯片的部分电路原理图。图4是光电开关的安装连线图。图5是转矩传感器的安装图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。电机参数检测仪，包含由中央处理器MCU�？椋饬磕？椋允灸？楹屯ㄑ赌？榈茸槌傻挠布教�。具体如图I所示，系统以C8051F340单片机作为中央处理器构成主控电路，其中所述的中央处理器MCU与电能计量用DSP芯片通过SPI总线相连，并与转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器、液晶屏、键盘及相关接口电路相连，并通过485网络与PC 上位机软件进行通讯，在计算机上实现对上传数据的进一步分析和管理，实现人机交互；其中电能计量用DSP芯片与电压互感器、电流互感器相连用于检测三相电压、电流信号。本发明可测定的参数包括各相电压、电流、无功功率、有功功率、视在功率、功率因素以及转速、 转矩和温度。工作过程I.初始设置如图2所示首先将本发明与电机、电机控制器的三相电接口端对应相连，然后将本发明的转速、转矩、温度检测端口与电机端对应的传感器信号线相连，并将本发明的通讯端口与PC上位机相连。2.参数检测三相电参数的检测测量�？橹腥嗟绮问募觳獾缏分饕缘缒芗屏坑肈SP芯片为主，它集成了 7路二阶sigma2delta ADC，其中3路用于三相电压采样，3路用于电流采样，并能够测量各相及合相包括基波、谐波和全波有功功率、无功功率、视在功率、功率因素等参数。具体如图3所示在电压电流采样电路中系统采用互感器方式接入，其中PT为电压互感器，CT为电流互感器，三相电压(Va，Vb，Vc)、三相电流(Ia，Ib，Ic)通入互感器并进行滤波处理后送入DSP芯片的A/D转换器进行采样，并把结果保存在相应的寄存器中，由于 DSP芯片在电压采样信号为0. 5V、电流采样信号为0. IV左右时有最好的转换精度，故针对不同的额定工作值，可通过改变互感器比、互感器二次侧的并联电阻值或DSP芯片的电压放大倍数，使DSP芯片进入最佳的计量状态。采样完成后，通过对去直流分量后的电流、电压信号进行乘法、加法、数字滤波等一系列数字信号处理后得到各相的有功功率；类似地，将电压信号采用移位90度之后得到无功功率；视在功率的计算是通过PQS视在功率公式S = ^P2 + a2 计算得到;功率因素的
计算则通过功率因素计算公式Pf = S培H(Q) * 计算得到，其符号由无功功率的符号
确定；最后通过SPI接口将数据送入MCU单片机进行进一步的运算处理。转速的检测如图4所示，本发明在电机转轴上套上一个有孔码盘，用支架调整光电开关的高度使码盘处于光电开关的凹槽中，并且使光电开关的光源发射端输出的光束正好能穿过码盘的小孔。电机转动时，有孔码盘随电机同速旋转，当光源发射端发射的光束穿过码盘小孔时，光源接收端接收到光源输出低电平；反之光源不穿过小孔时，光束被阻断， 接收端收不到光源输出高电平。由此将产生的一列频率大小随电机转速变化的脉冲信号， 通过信号线传递至MCU单片机的内部计数器，经单片机编程计算出脉冲频率，从而测出电机实际的转速值。转矩的检测与转速的检测方法类似，如图5所示，本发明在电机的转动轴上安装转矩传感器，利用转矩传感器检测到与转矩成一定比例关系的电压信号，通过信号线送入 MCU单片机进行进一步数据处理，从而计算出相对应的电机实际转矩值。温度的检测如图2所示，将温升传感器检测得到的电压信号，送至MCU单片机内部的A/D转换器，将模拟信号转换为数字信号，乘以分压后的比例系数，最后通过查表的方式测出相对应的实际温度值。2 数据处理参数检测环节中各采集单元采集的数据都将传至MCU单片机，由单片机内部数据存储器及程序存储器进行运算处理后，至液晶屏实时显示，并通过485网络与PC上位机软件进行通讯，在计算机上实现对上传数据的进一步分析和管理，实现人机交互。3.人机交互本发明的上位机软件是基于LabVIEW平台开发，通过485网络与系统进行通讯，其主要功能有电机控制参数设置，数据的采集和波形显示，数据的分析和管理。权利要求
1.一种电机参数检测仪，其特征在于包含由中央处理器MCU�？�、测量�？�、显示�？楹屯ㄑ赌？榈茸槌傻挠布教�。其中所述的中央处理器MCU与电能计量用DSP芯片、转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器、液晶屏、键盘及相关接口电路相连；所述电能计量用DSP芯片与电压互感器、电流互感器相连。本发明可检测的参数包括各相电压、电流、无功功率、有功功率、视在功率、功率因素以及转速、转矩和温度。
2.根据权利要求I所述的电机参数检测仪，其特征在于所述中央处理器MCU�？橹幸訡8051F340单片机作为核心部件构成主控电路；所述测量�？橹蠱CU单片机与电能计量用DSP芯片通过SPI总线相连，并与转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器相连；所述显示�？橹欣靡壕梁图探涌谑迪秩嘶换ィ凰鐾ㄑ赌？橹型ü�485网络与PC上位机软件进行通讯。
3.根据权利要求I所述的电机参数检测仪，其特征在于所述电能计量用DSP芯片与电压互感器，电流互感器相连用于检测三相电压、三相电流信号；所述转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器分别用于检测转矩、转速、和温度信号。
4.根据权利要求3所述的电机参数检测仪，其特征在于电能计量用DSP芯片和传感器检测所得的各种信号将传递至中央处理器MCU�？椋傻テ惺荽砗螅烈壕两惺凳毕允荆⑼ü�485网络与PC上位机软件进行通讯，在计算机上实现对上传数据的进一步分析和管理，实现人机交互。
5.根据权利要求4所述的电机参数检测仪，其特征在于所述PC上位机软件基于 LabVIEW平台开发，实现了数据的实时采集、图表显示、数据存储、历史数据分析及打印等功倉泛。
全文摘要
本发明公开了一种电机参数检测仪，要解决的技术问题是实时检测电机参数。本发明包含由中央处理器MCU�？椋饬磕？椋允灸？楹屯ㄑ赌？榈茸槌傻挠布教ǎ黄渥爸靡訡8051F340单片机作为中央处理器构成主控电路，其中所述单片机与电能计量用DSP芯片通过SPI总线相连，并与转矩传感器、转速传感器、绕组温升传感器、液晶屏、键盘及相关接口电路相连，并通过485网络与PC上位机软件进行通讯，在计算机上实现对上传数据的进一步分析和管理，实现人机交互；其中电能计量用DSP芯片与电压互感器，电流互感器相连用于检测三相电压、电流信号。本发明可以对交流感应电机、同步电机进行电参数的采集，自动化程度高、操作简单，在提高仪器运算速度的基础上，确保了测量结果的精确性和系统运行的稳定性。
文档编号G01R31/34GK102621491SQ20121008615
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者姚俊, 潘海鹏, 顾敏明 申请人:浙江理工大学
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