專利名稱：新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多檔速電機(jī)檔位識別裝置，特別是涉 及一種基于電壓互感技術(shù)的新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置。
二、 背景技術(shù)隨著社會科技的不斷迸步，化工、石油及電子、汽車工業(yè) 早已實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動化控制，為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。 然而對于家庭和民用事業(yè)，水、電、氣、暖的遠(yuǎn)程計(jì)費(fèi)和抄表系統(tǒng)還沒有普及， 有些還是剛剛起步。隨著社會改革開放、市場經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)更 多產(chǎn)業(yè)的商品化，出于公平、公正的角度，也為了環(huán)保和節(jié)能的目的，對目前 使用中央空調(diào)進(jìn)行采暖及制冷的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和制度進(jìn)行改革，已到了必行不可的 地步。對于相關(guān)行業(yè)和領(lǐng)域的計(jì)費(fèi)制度和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改革，有關(guān)技術(shù)人員已經(jīng)進(jìn) 行了深入的實(shí)踐和探索。但無論如何，對諸如中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管和工業(yè)用多檔 速電機(jī)的狀態(tài)識別，對于其能耗測量和作為計(jì)費(fèi)依據(jù)的狀態(tài)檢測以及實(shí)施控制 都是必不可少的前提步驟。目前工業(yè)控制實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度檢測及與計(jì)算機(jī)通訊 的設(shè)備多是采用旋轉(zhuǎn)編碼器，利用相位差及脈沖記數(shù)的方法，這種方法顯然對 于中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管的速度狀態(tài)識別是不適用的，無法實(shí)施的。
為了實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管運(yùn)行狀態(tài)的集中監(jiān)控、計(jì)算機(jī)管理及信息化處 理，本案申請人早先提出了一種多檔速電機(jī)狀態(tài)識別裝置，用于對多檔速電機(jī) 的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識別。其采用的技術(shù)方案是通過比較電路，隔離輸出電路實(shí)現(xiàn) 電機(jī)檔位的識別輸出，比較電路的基準(zhǔn)電壓取自工作基準(zhǔn)電源，比較電壓取自 電機(jī)各檔的電源輸入端。但其存在的不足之處是1、電路相對復(fù)雜，以三速電 機(jī)為例，每個(gè)電機(jī)的檢測需要三路檢測，要采集到高、中、低檔的電壓信號， 因此線路板維護(hù)相對麻煩，成本較高；2、使用不便，施工較復(fù)雜，要占用多達(dá)
五根采集線，施工材料浪費(fèi)，成本較高；3、電機(jī)檢測占用硬件資源(CPU的1/0
口等)的較多，因此設(shè)備的集成程度低，單個(gè)設(shè)備可檢測電機(jī)數(shù)量少。如果是 應(yīng)用于數(shù)量更多的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)檢測，以上不足之處更為明顯。因此有必要設(shè)計(jì)出一種更先進(jìn)的，使用方便，結(jié)構(gòu)簡單的多檔速電機(jī)檔位檢測裝置。 三、實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種基于電壓互感技術(shù)的新型多檔速 電機(jī)檔位檢測裝置，結(jié)構(gòu)簡單，安裝、使用方便，能夠安全、可靠的實(shí)現(xiàn)多檔 速電機(jī)的檔位狀態(tài)識別。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案
一種基于電壓互感技術(shù)的新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，含有核心CPU模 塊和電壓采集模塊，所述核心CPU模塊含有單片機(jī)及外圍電路，通過電壓采集 模塊實(shí)時(shí)采集多檔速電機(jī)繞組中某一個(gè)檔位的驅(qū)動線圈工作電壓，電壓采集模 塊中電壓檢測電路輸出電壓信號經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后接入核心CPU模塊，所述核心CPU 模塊內(nèi)置基于電壓互感技術(shù)的多檔速電機(jī)檔位識別程序，判斷并識別多檔速電 機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)及檔位。
所述的新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，含有光電隔離模塊，其中電壓檢測 電路測得電壓信號分為兩路分別通過限流電阻和單向保護(hù)二極管接入其連接的 光耦隔離模塊的輸入端，其中一個(gè)光耦隔離模塊的輸出端連接核心CPU模塊中 單片機(jī)的一個(gè)1/0輸入端口，另一個(gè)光耦隔離模塊的輸出端通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路 后輸出連接核心CPU模塊中單片機(jī)的一組I/O輸入接口。
核心CPU模塊連接有監(jiān)時(shí)存貯模塊，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的記錄信息保存和工作參
數(shù)的保存保持。監(jiān)時(shí)存貯模塊的控制接口、數(shù)據(jù)接口及讀寫同步時(shí)鐘接口分別
連接核心CPU模塊中單片機(jī)的相應(yīng)控制接口或I/O接口，核心CPU模塊中單片
機(jī)的串行通訊接口連接上行通訊模塊。
所述新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，通過多個(gè)電壓檢測電路可以實(shí)現(xiàn)多端 口采集，每一個(gè)電壓檢測電路的輸出電壓信號經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后分別連接核心
CPU模塊中單片機(jī)的一組1/0接口，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)多檔速電機(jī)的檔位狀態(tài)識別和控制。
本實(shí)用新型基于電壓互感技術(shù)的多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，對于采用共零 繞組多抽頭的多檔速電機(jī)，以繞組線圈匝數(shù)的多少不同實(shí)現(xiàn)不同檔位的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，不同檔位間因?yàn)轵?qū)動線圈匝數(shù)的不同，任一檔位的互感電壓值也不同，僅 通過測量其中某一個(gè)已知固定檔位驅(qū)動線圈的工作電壓值，然后根據(jù)電機(jī)繞組 線圈間電壓互感特性得到不同的電壓值，通過將測量的已知固定檔位的電壓與 輸入的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，識別并確定該多檔速電動的運(yùn)行狀態(tài)。
對于一個(gè)多檔速電機(jī)，只需通過電壓檢測電路測量其中一個(gè)檔位驅(qū)動線圈 兩端的電壓，當(dāng)檢測狀態(tài)為有電壓時(shí)，即確定多檔速電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)檢 測狀態(tài)為無電壓時(shí)，即確定多檔速電機(jī)為停止?fàn)顟B(tài)。該檢測電路的識別狀態(tài)可 以是一個(gè)開關(guān)量。
本實(shí)用新型的有益積極效果
1、 本實(shí)用新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，利用電機(jī)不同檔位的驅(qū)動線圈互 感電壓不同，通過采集某一檔位的電壓與預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)躍變電壓值比較得到當(dāng)前 電機(jī)的運(yùn)行檔位，識別迅速、可靠。僅需采用一組檔位連線，結(jié)構(gòu)簡單，成本 低廉；維護(hù)、維修、調(diào)試方便，降低了應(yīng)用時(shí)的施工難度，提高了產(chǎn)品競爭力， 節(jié)約了社會資源，有利于設(shè)備的推廣。
2、 本實(shí)用新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，電壓檢測電路簡單、安全，實(shí)用 性高。采用了光耦隔離和模數(shù)轉(zhuǎn)換，提高了設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性；根據(jù)電機(jī) 繞組中不同檔位的驅(qū)動線圈互感電壓特性不同，可以提出一個(gè)寬范圍的電壓躍 變值，有助于電機(jī)檔位的準(zhǔn)確、可靠識別。
3、 本實(shí)用新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，設(shè)計(jì)合理，安裝、使用簡單，適 用性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)多檔速電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)計(jì)量信息永久保存， 數(shù)據(jù)信息保存時(shí)間長。
4、 本實(shí)用新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，電壓檢測電路簡單，容易實(shí)現(xiàn)多 端口采集，有利于設(shè)備的集成，可實(shí)現(xiàn)更多數(shù)量的多檔速電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)檢測， 降低了應(yīng)用成本。


圖1:本實(shí)用新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置模塊示意圖
圖2:本實(shí)用新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置CPU模塊電路原理圖
圖3:本實(shí)用新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置監(jiān)時(shí)存貯模塊電路原理圖檔速電機(jī)檔位檢測裝置電壓采集模塊 圖5:本實(shí)用新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 圖6:本實(shí)用新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置電源模塊 五具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參見圖1 圖6，本實(shí)施例新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，包括 核心CPU模塊、監(jiān)時(shí)存貯模塊、電壓采集模塊、電源模塊，電源模塊為計(jì)費(fèi)裝 置提供工作電源。其中監(jiān)時(shí)存貯模塊的控制接口、數(shù)據(jù)接口及讀寫同步時(shí)鐘接 口分別連接核心CPU模塊的相應(yīng)控制接口或I/O接口；電壓采集模塊包括電壓 檢測電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，電壓檢測電路輸出電壓信號經(jīng)過光耦隔離，避免了 與弱電的干擾。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可以通過I/O接口連接核心CPU 。
核心CPU模塊電路原理示意圖2，圖3為監(jiān)時(shí)存貯模塊電路原理示意圖，其 中Ul為CPU, U2為監(jiān)時(shí)存貯器。核心CPU模塊中的中央處理器(CPU)可以采 用89S52、 AT89C52、 P89C54BP、 P89C58A， 、 MC68HC11A8、 MC68HC11E9、 MC68HC16、 PIC16C877A、 EM78P447、 MSP430F147、 MSP430F435、 E78C52D、 E78E58B及其后 續(xù)推出的兼容性芯片中任意一種，CPU的四個(gè)I/0端口 WD0G、 S0、 W—CLK、 SI分 別與監(jiān)時(shí)存貯模塊的對應(yīng)接口 WD0G、 S0、 W—CLK、 SI連接，這些接口可由軟件 任意定義；CPU的復(fù)位端(RST)與監(jiān)時(shí)器的復(fù)位端(RST)連接。圖6為本實(shí)施 例計(jì)費(fèi)裝置電源模塊電路原理示意圖，其中U5、 U6為三端穩(wěn)壓器，電源模塊為 整個(gè)裝置提供工作和控制電源。
本實(shí)用新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，核心CPU模塊內(nèi)置基于電壓互感技 術(shù)的電機(jī)檔位識別程序，通過電壓采集模塊檢測已知固定檔位驅(qū)動線圈的工作 電壓值，將其與設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)的參考躍變值電壓比較，可以確定該情況下電機(jī)的 轉(zhuǎn)速檔位，包括停止?fàn)顟B(tài)。例如一個(gè)三速電機(jī)，當(dāng)分別以低檔，中檔，高檔運(yùn) 行時(shí)，電壓檢測電路檢測到是有電壓即電機(jī)啟動狀態(tài)。取低檔位為固定監(jiān)測點(diǎn)， 按設(shè)計(jì)的要求調(diào)整裝置參數(shù)，則會得到與參考電壓(市電或閥門控制電)間的 三個(gè)不同電壓值U，分別與高中低檔位對應(yīng)，結(jié)合設(shè)置的連個(gè)電壓躍變值V1、 V2，且V2〉V1。當(dāng)采集電壓是U〉V2情況為高檔，當(dāng)采集電壓是V2〉U〉V1情況 是中檔，當(dāng)采集電壓是V1〉U情況是低檔。電機(jī)停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，由于電壓檢測電路檢測到無電壓，可確定電機(jī)停止?fàn)顟B(tài)。
電壓采集模塊通過光耦521實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電隔離，保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。參見 圖4，電壓采集模塊的外部輸入D01連接多檔速電機(jī)的某一固定檔位的驅(qū)動線圈 的工作電壓輸入端，其中端子220N01連接電源零線，220L01連接參考電壓，光 耦隔離后輸出端Fl連接核心CPU模塊CPU的一個(gè)I/O接口 ；另一個(gè)隔離檢測輸 出端U—Dl連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊U7的一個(gè)輸入接口，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換得到采集電壓 的轉(zhuǎn)換值。圖5中U7為A/D轉(zhuǎn)換芯片，可以采用市場上通用的各類串行并行接 口和單路多路A/D轉(zhuǎn)換芯片，精度八位以上，如可采用AD1671、AD7824、ADC0831、 TLC1549、 TLC1543、 MAX120、 MAX180及其后續(xù)推出的兼容性芯片中任意一種， 模塊的接口 ADDOUT、 ADCLK、 ADADDR、 ADCS分別與核心CPU模塊中單片機(jī)的對 應(yīng)接口ADDOUT、 ADCLK、 ADADDR、 ADCS連接，這些接口可由軟件任意定義。
實(shí)施例二參見圖1 圖6。本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于采用多端口 的電壓采集模塊，通過多個(gè)電壓檢測電路檢測多個(gè)多檔速電機(jī)的一個(gè)檔位工作 電壓信號分別接入單片機(jī)，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)多檔速電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的檢測。具體電路 及連接關(guān)系與實(shí)施例一基本相同。
本實(shí)用新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置應(yīng)用在中央空調(diào)計(jì)費(fèi)領(lǐng)域，可以通過 準(zhǔn)確可靠的檔位識別，得到用戶的準(zhǔn)確使用時(shí)間，結(jié)合風(fēng)機(jī)盤管的熱交換功率， 采用合適的計(jì)算機(jī)管理與計(jì)算軟件，可以實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)的計(jì)量。
權(quán)利要求1、一種新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，含有核心CPU模塊，所述核心CPU模塊含有單片機(jī)及外圍電路，其特征是含有電壓采集模塊，所述電壓采集模塊中電壓檢測電路的輸入端連接多檔速電機(jī)的某一個(gè)檔位的驅(qū)動線圈工作電壓輸入端，電壓檢測電路輸出電壓信號經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后接入核心CPU模塊，所述核心CPU模塊內(nèi)置基于電壓互感技術(shù)的多檔速電機(jī)檔位識別程序。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，其特征是電壓采集模塊含有光耦隔離模塊，電壓檢測電路輸出電壓信號分為兩路分別通過限 流電阻和單向保護(hù)二極管接入其連接的光耦隔離模塊的輸入端，其中一個(gè)光耦隔離模塊的輸出端連接核心CPU模塊中單片機(jī)的一個(gè)I/O輸入端口，另一個(gè)光 耦隔離模塊的輸出端通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路后輸出連接核心CPU模塊中單片機(jī)的一 組1/0輸入接口。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，其特征是 核心CPU模塊連接有監(jiān)時(shí)存貯模塊，監(jiān)時(shí)存貯模塊的控制接口、數(shù)據(jù)接口及讀 寫同步時(shí)鐘接口分別連接核心CPU模塊中單片機(jī)的相應(yīng)控制接口或I/O接口 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，其特征是電壓 采集模塊含有至少一路電壓檢測電路，每一路電壓檢測電路的輸出電壓信號經(jīng) 過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后分別連接核心CPU模塊中單片機(jī)的一個(gè)I/O接口 ，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)多 檔速電機(jī)檔位檢測。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多檔速電機(jī)檔位識別裝置，特別是涉及一種基于電壓互感技術(shù)的新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，應(yīng)用于共零多繞組的多檔速電機(jī)如中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管的運(yùn)行狀態(tài)的檢測。多檔速電機(jī)檔位識別裝置，含有核心CPU模塊和電壓采集模塊，所述核心CPU模塊含有單片機(jī)及外圍電路，電壓采集模塊實(shí)時(shí)采集多檔速電機(jī)的某一個(gè)檔位的驅(qū)動線圈工作電壓，輸出電壓信號經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后接入核心CPU模塊，所述核心CPU模塊內(nèi)置基于電壓互感技術(shù)的多檔速電機(jī)檔位識別程序，判斷并識別多檔速電機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)及檔位。本實(shí)用新型多檔速電機(jī)檔位檢測裝置，電壓采集電路簡單、安全，實(shí)用性高，安裝、使用方便，能夠可靠的實(shí)現(xiàn)多檔速電機(jī)的檔位狀態(tài)識別。
文檔編號G01R31/34GK201331569SQ20082022155
公開日2009年10月21日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者李彬彬, 東 楊, 陳傳偉 申請人:鄭州春泉暖通節(jié)能設(shè)備有限公司