多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置和反轉(zhuǎn)判定方法
【專利摘要】一種多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置，它包括信號采集裝置和控制器，信號采集裝置用以采集被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的旋轉(zhuǎn)信號，控制器的信號輸入端與信號采集裝置連接，控制輸出端與上位機或被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的控制裝置連接；信號采集裝置包括信號發(fā)生裝置和/或信號檢測裝置；所述控制器包括單片機、信號采集電路、脈沖整形電路、反相電路、DA轉(zhuǎn)換模塊、繼電器輸出電路、模擬信號輸出電路、通訊模塊、遠程復(fù)位和旁路輸入電路、按鍵模塊、存儲器模塊、顯示模塊和電源模塊。本發(fā)明實現(xiàn)了對被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的正反轉(zhuǎn)檢測和保護，具有轉(zhuǎn)速測量范圍大、電壓輸入寬和輸出有電流斷路保護等特點，不僅功能強大，而且精度高，抗干擾強，適應(yīng)性強。
【專利說明】多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置和反轉(zhuǎn)判定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的保護控制裝置，具體地說是一種多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置和反轉(zhuǎn)判定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電廠的汽輪發(fā)動機、工業(yè)汽輪機、內(nèi)燃機、水泵及風(fēng)速等各種旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備均需要轉(zhuǎn)速測量和保護控制。
[0003]市場上各類轉(zhuǎn)速表很多，但多數(shù)是配指定的傳感器，對不同信號及傳感器做不到通用，標(biāo)準難統(tǒng)一，不能滿足國際市場需要。帶反轉(zhuǎn)保護的轉(zhuǎn)速表也有，但原理上存在一定的缺陷?？偨Y(jié)判定正反轉(zhuǎn)的方法有以下幾種:
[0004]1、在旋轉(zhuǎn)機械的軸承齒輪方位，安裝二個相互垂直的傳感器，分別定為第一為主傳感器，第二為副傳感器。當(dāng)正轉(zhuǎn)時，主傳感器信號和副傳感器信號間的相位差為30°C;反轉(zhuǎn)時，兩信號間相位差為90°C。這樣利用正反轉(zhuǎn)鑒別電路就能鑒別出機械的正反轉(zhuǎn)，但是這種方法的缺點是成本高，安裝不方便。
[0005]2、水泵轉(zhuǎn)速測定及保護裝置專利(申請?zhí)枮?7205954.7)用一個傳感器加特殊齒輪來判斷正反轉(zhuǎn)。齒輪上加工幾組大、中、小齒尖，寬度3:2:1。處理器經(jīng)過判斷不同脈沖序列即可判斷正反轉(zhuǎn)，但是該方法缺點是加工工藝較難，且使齒輪數(shù)量相對較少，減低轉(zhuǎn)速測量精度。
[0006]3、用于內(nèi)燃機的反轉(zhuǎn)檢測裝置專利(申請?zhí)枮?00580023415.X)利用多個齒和一殘齒部分，傳感器經(jīng)過時候根據(jù)產(chǎn)生的不同模擬信號的斜度或者說是不同校準信號輸出來判定正反轉(zhuǎn)。但是，這種方法對高速情況不太適宜，安裝位置要求嚴格，抗干擾能力較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述不足，本發(fā)明提供了一種多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置，其不僅能夠測定旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)速，進行正反轉(zhuǎn)檢測和保護，而且能夠測量精度高、抗干擾能力強；
[0008]本發(fā)明還提供了一種正反轉(zhuǎn)判定方法，其通過一種測速齒輪進行被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的正反轉(zhuǎn)判定。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置，包括信號采集裝置和控制器，所述信號采集裝置用以采集被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的旋轉(zhuǎn)信號，其特征是，所述控制器的信號輸入端與信號采集裝置連接，控制輸出端與上位機或被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的控制裝置連接；
[0010]所述信號采集裝置包括信號發(fā)生裝置和/或信號檢測裝置；
[0011]所述控制器包括單片機、信號采集電路、脈沖整形電路、反相電路、DA轉(zhuǎn)換模塊、繼電器輸出電路、模擬信號輸出電路、通訊模塊、遠程復(fù)位和旁路輸入電路、按鍵模塊、存儲器模塊、顯示模塊和電源模塊；所述信號采集電路包括信號處理電路和比較電路，所述信號處理電路的輸入端與模擬信號采集裝置連接，輸送到與比較電路的輸入端連接，所述比較電路的輸入端與脈沖整形電路連接，所述脈沖整形電路通過光電隔離電路分別與單片機和反相電路的輸入端連接，所述反相電路的輸出端與單片機連接；所述DA轉(zhuǎn)換模塊的輸入端通過光電隔離電路與單片機連接，輸出端與比較器的輸入端連接；所述的繼電器輸出電路、模擬信號輸出電路、通訊模塊以及遠程復(fù)位和旁路輸入電路分別通過光電隔離電路與單片機連接；所述的按鍵模塊、存儲器模塊、顯示模塊和電源模塊分別與單片機連接。
[0012]優(yōu)選地，所述信號發(fā)生裝置包括電壓信號發(fā)生裝置和/或多波形信號發(fā)生器。
[0013]優(yōu)選地，所述信號檢測裝置包括旋轉(zhuǎn)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)編碼器設(shè)置在被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)軸上。
[0014]優(yōu)選地，所述信號檢測裝置包括測速齒輪和非接觸式檢測裝置，所述測速齒輪固定在被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)軸上，所述非接觸式檢測裝置通過固定支架設(shè)置在測速齒輪的齒尖附近且與控制器連接；
[0015]所述測速齒輪的外周設(shè)置有若干組齒根和齒尖，所述若干組中的一組齒根和齒尖的寬度大于其它組齒根和齒尖的寬度，測速齒輪通過軸孔固定在被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)軸上；
[0016]所述非接觸式檢測裝置包括磁電轉(zhuǎn)速傳感器、磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器、霍爾轉(zhuǎn)速傳感、電渦流傳感器和門接近開關(guān)。
[0017]進一步地，所述電源模塊包括單端反激式3路輸出開關(guān)電源和系統(tǒng)電源模塊、傳感器電源模塊、數(shù)字電源模塊和通訊電源模塊，所述單端反激式3路輸出開關(guān)電源的輸入端通過防浪涌電路與輸入電源連接，輸出端包括DC+33V輸出端、DC-33V輸出端和DC+12V輸出端；所述系統(tǒng)電源模塊包括MC34063集成芯片、L7824三端穩(wěn)壓器、L7815三端穩(wěn)壓器、L7915三端穩(wěn)壓器和L7905三端穩(wěn)壓器，所述MC34063集成芯片、L7824三端穩(wěn)壓器和L7815三端穩(wěn)壓器分別與DC+33V輸出端連接為控制器系統(tǒng)提供+5V、+24V和+15V的工作電壓，所述L7915三端穩(wěn)壓器和L7905三端穩(wěn)壓器分別與DC-33V輸出端連接為控制器系統(tǒng)提供-5V和-15V的工作電壓；所述傳感器電源模塊包括2個分別與DC+33V輸出端和DC-33V輸出端連接的LM317三端穩(wěn)壓器，為傳感器提供+3?+24V和-3?-24V的工作電壓；所述數(shù)字電源模塊包括LMl 117三端穩(wěn)壓器，所述LMl 117三端穩(wěn)壓器與DC+12V輸出端連接為數(shù)字電路提供工作電壓；所述通訊電源模塊包括DC/DC隔離模塊，所述DC/DC隔離模塊與LMl 117三端穩(wěn)壓器的輸出端連接，為通訊模塊提供工作電壓。
[0018]進一步地，所述信號采集電路由放電管DT1、雙向擊穿二極管D1、反向二極管D2、反向二極管D3、二極管D4、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6和比較器A組成。
[0019]進一步地，所述顯示模塊包括數(shù)碼顯示管和驅(qū)動電路，所述數(shù)碼顯示管通過驅(qū)動電路與單片機連接。
[0020]進一步地，所述繼電器輸出電路包括通道OK繼電器輸出電路、零轉(zhuǎn)速繼電器輸出電路、警告繼電器輸出電路和危險繼電器輸出電路，所述通道OK繼電器輸出電路連接有正常運行指示燈，所述零轉(zhuǎn)速繼電器輸出電路連接與零轉(zhuǎn)速指示燈，所述警告繼電器輸出電路連接有報警裝置，所述危險繼電器輸出電路與被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的控制裝置連接。
[0021]進一步地，所述模擬信號輸出電路包括4?20mA電流輸出電路。[0022]一種本發(fā)明所述的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置的反轉(zhuǎn)判定方法，其特征是，通過一種測速齒輪進行被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的正反轉(zhuǎn)判定，所述測速齒輪的外周設(shè)置有若干組齒根和齒尖，所述若干組中的一組齒根和齒尖的寬度大于其它組齒根和齒尖的寬度，測速齒輪通過軸孔固定在被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)軸上；
[0023]所述判定方法包括以下步驟:
[0024]( I)獲取測速齒輪的旋轉(zhuǎn)信息
[0025]所述非接觸式檢測裝置設(shè)置在測速齒輪的齒尖一側(cè)或測速齒輪的外圓上，且非接觸式檢測裝置與測速齒輪的齒尖保持一定距離，非接觸式檢測裝置將檢測到齒尖信號發(fā)送給控制器；
[0026](2)形成正反轉(zhuǎn)序列脈沖
[0027]以任意測速齒輪位置開始轉(zhuǎn)動的第一個齒尖和齒根作為第一個，最后一個為齒輪總數(shù)n，通過非接觸式檢測裝置形成的齒尖和齒根的隨機脈沖序列，通過控制器的外部中斷操作或內(nèi)部定時器獲取測速齒輪的正反轉(zhuǎn)序列脈沖寬度；
[0028](3)正反轉(zhuǎn)判定
[0029]規(guī)定逆時針為正轉(zhuǎn)，控制器首先獲取寬齒根的脈沖，再獲取寬齒尖的脈沖，如果兩個脈沖相鄰則為正轉(zhuǎn)；反之，如果控制器首先獲取寬齒尖的脈沖，再獲取寬齒根的脈沖，且兩個脈沖相鄰則為反轉(zhuǎn)。
[0030]本發(fā)明的有益效果是:
[0031 ] 本發(fā)明所述的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置通過連接不同的信號采集裝置，具有轉(zhuǎn)速測量范圍大、電壓輸入寬、輸出有電流斷路保護和正反轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)速記憶值的特點，不僅功能強大，通過鍵盤設(shè)置可滿足各種現(xiàn)場，而且硬件可靠，成本低，響應(yīng)速度快，精度高，抗干擾強，適應(yīng)性強。
[0032]本發(fā)明通過將測速齒輪固定在被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)軸上，通過非接觸式檢測裝置采集測速齒輪的信號來進行被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)速測定，從而實現(xiàn)對被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的正反轉(zhuǎn)檢測和保護。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的原理示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明所述控制器的原理框圖；
[0035]圖3為本發(fā)明所述測速齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明所述控制器的電源系統(tǒng)框圖；
[0037]圖5為本發(fā)明所述控制器的信號采集電路的電路圖；
[0038]圖6為本發(fā)明所述測速齒輪的齒尖和齒根的脈沖序列圖；
[0039]圖中，I測速齒輪、11齒尖、12齒根、13軸孔、2非接觸式檢測裝置、3控制器、4固定支架；W1?Wn為齒尖的脈沖序列，BI?Bn為齒根的脈沖序列。
【具體實施方式】
[0040]為能清楚說明本方案的技術(shù)特點，下面通過【具體實施方式】，并結(jié)合其附圖，對本發(fā)明進行詳細闡述。[0041]如圖1所示，本發(fā)明的一種多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置，包括信號采集裝置和控制器3，所述信號采集裝置用以采集被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的旋轉(zhuǎn)信號，所述控制器3的信號輸入端與信號采集裝置連接，控制輸出端與上位機或被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的控制裝置連接；所述信號采集裝置包括信號發(fā)生裝置和/或信號檢測裝置。其中，所述信號發(fā)生裝置包括電壓信號發(fā)生裝置和/或多波形信號發(fā)生器；所述信號檢測裝置包括測速齒輪I和非接觸式檢測裝置2，所述測速齒輪I固定在被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)軸上，所述非接觸式檢測裝置2通過固定支架4設(shè)置在測速齒輪的齒尖附近且與控制器3連接；所述非接觸式檢測裝置包括磁電轉(zhuǎn)速傳感器、磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器、霍爾轉(zhuǎn)速傳感、電渦流傳感器或門接近開關(guān)。
[0042]如圖2所示，本發(fā)明所述的控制器包括ST系列的STM8S207S8工業(yè)單片機、信號采集電路、脈沖整形電路、反相電路、DA轉(zhuǎn)換模塊、繼電器輸出電路、模擬信號輸出電路、通訊模塊、遠程復(fù)位和旁路輸入電路、按鍵模塊、存儲器模塊、顯示模塊和電源模塊；所述信號采集電路包括信號處理電路和比較電路，所述信號處理電路的輸入端與模擬信號采集裝置連接，輸送到與比較電路的輸入端連接，所述比較電路的輸入端與脈沖整形電路連接，所述脈沖整形電路通過光電隔離電路分別與單片機和反相電路的輸入端連接，所述反相電路的輸出端與單片機連接；所述DA轉(zhuǎn)換模塊的輸入端通過光電隔離電路與單片機連接，輸出端與比較器的輸入端連接；所述的繼電器輸出電路、模擬信號輸出電路、通訊模塊以及遠程復(fù)位和旁路輸入電路分別通過光電隔離電路與單片機連接；所述的按鍵模塊、存儲器模塊、顯示模塊和電源模塊分別與單片機連接。
[0043]如圖3所示，本發(fā)明所述的測速齒輪I的外周設(shè)置有若干組齒根12和齒尖11，所述若干組中的一組齒根和齒尖的寬度是其它組齒根和齒尖的寬度的二倍；所述其它組齒根和齒尖的齒跟弧度為α，齒尖弧度為β，該組齒根和齒尖的弧度分別為2 α和2β，測速齒輪I通過軸孔13固定在被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)軸上。
[0044]如圖4所示，進一步地，本發(fā)明所述的電源模塊包括單端反激式3路輸出開關(guān)電源和系統(tǒng)電源模塊、傳感器電源模塊、數(shù)字電源模塊和通訊電源模塊，所述單端反激式3路輸出開關(guān)電源的輸入端通過防浪涌電路與輸入電源連接，輸出端包括DC+33V輸出端、DC-33V輸出端和DC+12V輸出端；所述系統(tǒng)電源模塊包括MC34063集成芯片、L7824三端穩(wěn)壓器、L7815三端穩(wěn)壓器、L7915三端穩(wěn)壓器和L7905三端穩(wěn)壓器，所述MC34063集成芯片、L7824三端穩(wěn)壓器和L7815三端穩(wěn)壓器分別與DC+33V輸出端連接為控制器系統(tǒng)提供+5V、+24V和+15V的工作電壓，所述L7915三端穩(wěn)壓器和L7905三端穩(wěn)壓器分別與DC-33V輸出端連接為控制器系統(tǒng)提供-5V和-15V的工作電壓；所述傳感器電源模塊包括2個分別與DC+33V輸出端和DC-33V輸出端連接的LM317三端穩(wěn)壓器，為傳感器提供+3?+24V和-3?-24V的工作電壓；所述數(shù)字電源模塊包括LMl 117三端穩(wěn)壓器，所述LMl 117三端穩(wěn)壓器與DC+12V輸出端連接為數(shù)字電路提供工作電壓；所述通訊電源模塊包括DC/DC隔離模塊，所述DC/DC隔離模塊與LM1117三端穩(wěn)壓器的輸出端連接，為通訊模塊提供工作電壓。
[0045]如圖5所示，進一步地，本發(fā)明所述的信號采集電路由放電管DT1、雙向擊穿二極管D1、反向二極管D2、反向二極管D3、二極管D4、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6和比較器A組成。
[0046]進一步地，本發(fā)明所述的顯示模塊包括數(shù)碼顯示管和驅(qū)動電路，所述數(shù)碼顯示管通過驅(qū)動電路與單片機連接。
[0047]進一步地，本發(fā)明所述的繼電器輸出電路包括通道OK繼電器輸出電路、零轉(zhuǎn)速繼電器輸出電路、警告繼電器輸出電路和危險繼電器輸出電路，所述通道OK繼電器輸出電路連接有正常運行指示燈，所述零轉(zhuǎn)速繼電器輸出電路連接與零轉(zhuǎn)速指示燈，所述警告繼電器輸出電路連接有報警裝置，所述危險繼電器輸出電路與被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的控制裝置連接。
[0048]進一步地，本發(fā)明所述的模擬信號輸出電路包括4?20mA電流輸出電路。
[0049]如圖1、圖3和圖6所示，一種測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置的反轉(zhuǎn)判定方法，它通過一種測速齒輪I進行被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的正反轉(zhuǎn)判定，所述測速齒輪I的外周設(shè)置有若干組齒根12和齒尖11，所述若干組中的一組齒根和齒尖的寬度是其它組齒根和齒尖的寬度的二倍；所述其它組齒根和齒尖的齒跟弧度為α，齒尖弧度為β ,該組齒根和齒尖的弧度分別為2α和2β，測速齒輪I通過軸孔13固定在被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)軸上。
[0050]本發(fā)明所述判定方法包括以下步驟:
[0051]( I)獲取測速齒輪的旋轉(zhuǎn)信息
[0052]將非接觸式檢測裝置2設(shè)置在測速齒輪I的齒尖11的外圓上，且非接觸式檢測裝置2與測速齒輪I的齒尖I保持一定距離，非接觸式檢測裝置I將檢測到齒尖信號發(fā)送給控制器3 ；
[0053](2)形成正反轉(zhuǎn)序列脈沖
[0054]以任意測速齒輪位置開始轉(zhuǎn)動的第一個齒尖11和齒根12作為第一個，最后一個為齒輪總數(shù)η，通過非接觸式檢測裝置2形成的齒尖和齒根的隨機脈沖序列(如圖6所示)，通過控制器3的外部中斷操作或內(nèi)部定時器獲取測速齒輪的正反轉(zhuǎn)序列脈沖寬度；
[0055](3)正反轉(zhuǎn)判定
[0056]規(guī)定逆時針為正轉(zhuǎn)，控制器3首先獲取寬齒根Bi+2的脈沖，再獲取寬齒尖Wi+2的脈沖，如果兩個脈沖相鄰則為正轉(zhuǎn)；反之，如果控制器首先獲取寬齒尖Wi+2的脈沖，再獲取寬齒根Bi+2的脈沖，且兩個脈沖相鄰則為反轉(zhuǎn)。
[0057]確定Bi+2和Wi+2是齒根和齒尖脈沖系列中的最大寬脈沖的方法:采集一周的脈沖，通過尋找最大值的方法找到齒根和齒尖的所在位置。如果是相對勻速旋轉(zhuǎn)情況下很容易找到，因為該寬脈沖的寬度是其他脈沖寬度的兩倍，即使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)也能有效判斷；但如果在增速和降速的時就不能用簡單方法找到，必須采用還原法解決。
[0058]設(shè)開始旋轉(zhuǎn)時候第一個齒尖寬度(時間)為Wt，第一個齒根寬度(時間)為Bt ;則按此刻瞬時速度作為平均速度，轉(zhuǎn)一周η個齒尖的所需時間總和Tw，一周η個齒根的所需時間總和Tb,通過推算可知按第一脈沖旋轉(zhuǎn)一周所需要時間Tp=Tw+Tb。
[0059]在非勻速運動時候，旋轉(zhuǎn)一周需要時間并比一定是Tp，但可以求得所需要時間及時間差，進一步求得在每個齒輪上脈沖的變化量，通過增補方法可以還原成近似的勻速旋轉(zhuǎn)運動，這樣就很容易求得兩路脈沖的極大值和所在位置。根據(jù)兩路脈沖極大值的前后相位，即可判定旋轉(zhuǎn)方向。
[0060]下面以內(nèi)燃機為例來具體說明本發(fā)明的實施過程:
[0061]將本發(fā)明所述測速齒輪的軸孔固定在內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)軸上，將電渦流傳感器通過固定支架設(shè)置在測速齒輪的外圓上，電渦流傳感器的探頭朝向測速齒輪且與齒尖相距一定距離，并將電渦流傳感器與控制器進行連接，所述控制器的危險繼電器輸出電路與內(nèi)燃機跳閘電路的跳閘接觸器連接。電渦流傳感器將檢測到的測速齒輪的信號發(fā)送給控制器，控制器根據(jù)接收到測速齒輪信號判斷內(nèi)燃機的正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，如果反轉(zhuǎn)則通過危險繼電器輸出電路輸出跳閘信號給內(nèi)燃機跳閘電路的跳閘接觸器來進行內(nèi)燃機跳閘停機操作。
[0062]本發(fā)明所述的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置的輸入信號可為70mV\100mV\300mV\500mV\lV等，信號輸入形式可為方波，正旋波，三角波等;傳感器輸入形式磁電轉(zhuǎn)速傳感器、磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器、霍爾轉(zhuǎn)速傳感(單雙通道)、電渦流傳感器、NPN/PNP/0C門接近開關(guān)、旋轉(zhuǎn)編碼器，不僅具有低速和高度測量測量范圍:0?99999RPM，寬電壓輸入，輸出有電流斷路保護，具有正反轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)速記憶值，而且控制部分功能強大，通過鍵盤設(shè)置可滿足各種現(xiàn)場，硬件可靠，成本低，響應(yīng)速度快，抗干擾強，適應(yīng)性強。
[0063]以上所述只是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也被視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置，包括信號采集裝置和控制器，所述信號采集裝置用以采集被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的旋轉(zhuǎn)信號，其特征是，所述控制器的信號輸入端與信號采集裝置連接，控制輸出端與上位機或被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的控制裝置連接； 所述信號采集裝置包括信號發(fā)生裝置和/或信號檢測裝置； 所述控制器包括單片機、信號采集電路、脈沖整形電路、反相電路、DA轉(zhuǎn)換模塊、繼電器輸出電路、模擬信號輸出電路、通訊模塊、遠程復(fù)位和旁路輸入電路、按鍵模塊、存儲器模塊、顯示模塊和電源模塊；所述信號采集電路包括信號處理電路和比較電路，所述信號處理電路的輸入端與模擬信號采集裝置連接，輸送到與比較電路的輸入端連接，所述比較電路的輸入端與脈沖整形電路連接，所述脈沖整形電路通過光電隔離電路分別與單片機和反相電路的輸入端連接，所述反相電路的輸出端與單片機連接；所述DA轉(zhuǎn)換模塊的輸入端通過光電隔離電路與單片機連接，輸出端與比較器的輸入端連接；所述的繼電器輸出電路、模擬信號輸出電路、通訊模塊以及遠程復(fù)位和旁路輸入電路分別通過光電隔離電路與單片機連接；所述的按鍵模塊、存儲器模塊、顯示模塊和電源模塊分別與單片機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置，其特征是，所述信號發(fā)生裝置包括電壓信號發(fā)生裝置和/或多波形信號發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置，其特征是，所述信號檢測裝置包括旋轉(zhuǎn)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)編碼器設(shè)置在被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置，其特征是，所述信號檢測裝置包括測速齒輪和非接觸式檢測裝置，所述測速齒輪固定在被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)軸上，所述非接觸 式檢測裝置通過固定支架設(shè)置在測速齒輪的齒尖附近且與控制器連接; 所述測速齒輪的外周設(shè)置有若干組齒根和齒尖，所述若干組中的一組齒根和齒尖的寬度大于其它組齒根和齒尖的寬度，測速齒輪通過軸孔固定在被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)軸上； 所述非接觸式檢測裝置包括磁電轉(zhuǎn)速傳感器、磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器、霍爾轉(zhuǎn)速傳感、電渦流傳感器和門接近開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置，其特征是，所述電源模塊包括單端反激式3路輸出開關(guān)電源和系統(tǒng)電源模塊、傳感器電源模塊、數(shù)字電源模塊和通訊電源模塊，所述單端反激式3路輸出開關(guān)電源的輸入端通過防浪涌電路與輸入電源連接，輸出端包括DC+33V輸出端、DC-33V輸出端和DC+12V輸出端；所述系統(tǒng)電源模塊包括MC34063集成芯片、L7824三端穩(wěn)壓器、L7815三端穩(wěn)壓器、L7915三端穩(wěn)壓器和L7905三端穩(wěn)壓器，所述MC34063集成芯片、L7824三端穩(wěn)壓器和L7815三端穩(wěn)壓器分別與DC+33V輸出端連接為控制器系統(tǒng)提供+5V、+24V和+15V的工作電壓，所述L7915三端穩(wěn)壓器和L7905三端穩(wěn)壓器分別與DC-33V輸出端連接為控制器系統(tǒng)提供-5V和-15V的工作電壓；所述傳感器電源模塊包括2個分別與DC+33V輸出端和DC-33V輸出端連接的LM317三端穩(wěn)壓器，為傳感器提供+3?+24V和-3?-24V的工作電壓；所述數(shù)字電源模塊包括LMl117三端穩(wěn)壓器，所述LMl117三端穩(wěn)壓器與DC+12V輸出端連接為數(shù)字電路提供工作電壓；所述通訊電源模塊包括DC/DC隔離模塊，所述DC/DC隔離模塊與LMl 117三端穩(wěn)壓器的輸出端連接，為通訊模塊提供工作電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置，其特征是，所述信號采集電路由放電管DT1、雙向擊穿二極管D1、反向二極管D2、反向二極管D3、二極管D4、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6和比較器A組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置，其特征是，所述顯示模塊包括數(shù)碼顯示管和驅(qū)動電路，所述數(shù)碼顯示管通過驅(qū)動電路與單片機連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置，其特征是，所述繼電器輸出電路包括通道OK繼電器輸出電路、零轉(zhuǎn)速繼電器輸出電路、警告繼電器輸出電路和危險繼電器輸出電路，所述通道OK繼電器輸出電路連接有正常運行指示燈，所述零轉(zhuǎn)速繼電器輸出電路連接與零轉(zhuǎn)速指示燈，所述警告繼電器輸出電路連接有報警裝置，所述危險繼電器輸出電路與被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的控制裝置連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的多信號采集的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置，其特征是，所述模擬信號輸出電路包括4?20mA電流輸出電路。
10.一種權(quán)利要求1所述的測速及反轉(zhuǎn)保護控制裝置的反轉(zhuǎn)判定方法，其特征是，通過一種測速齒輪進行被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的正反轉(zhuǎn)判定，所述測速齒輪的外周設(shè)置有若干組齒根和齒尖，所述若干組中的一組齒根和齒尖的寬度大于其它組齒根和齒尖的寬度，測速齒輪通過軸孔固定在被測旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)軸上； 所述判定方法包括以下步驟: (1)獲取測速齒輪的旋轉(zhuǎn)信息 所述非接觸式檢測裝置設(shè)置在測速齒輪的齒尖一側(cè)或測速齒輪的外圓上，且非接觸式檢測裝置與測速齒輪的齒尖保持一定距離，非接觸式檢測裝置將檢測到齒尖信號發(fā)送給控制器； (2)形成正反轉(zhuǎn)序列 脈沖 以任意測速齒輪位置開始轉(zhuǎn)動的第一個齒尖和齒根作為第一個，最后一個為齒輪總數(shù)n，通過非接觸式檢測裝置形成的齒尖和齒根的隨機脈沖序列，通過控制器的外部中斷操作或內(nèi)部定時器獲取測速齒輪的正反轉(zhuǎn)序列脈沖寬度； (3)正反轉(zhuǎn)判定 規(guī)定逆時針為正轉(zhuǎn)，控制器首先獲取寬齒根的脈沖，再獲取寬齒尖的脈沖，如果兩個脈沖相鄰則為正轉(zhuǎn)；反之，如果控制器首先獲取寬齒尖的脈沖，再獲取寬齒根的脈沖，且兩個脈沖相鄰則為反轉(zhuǎn)。
【文檔編號】G01P13/04GK103439907SQ201310398331
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】李聰, 王守仁 申請人:濟南大學(xué)