專利名稱：數(shù)字式發(fā)電機測速儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量裝置，可用于各類發(fā)電機轉(zhuǎn)速的實時測量。
在現(xiàn)今的電力工業(yè)中，對發(fā)電機轉(zhuǎn)速的測量大多采用模擬指針式儀表，其精確度、分辨率都較低，反應(yīng)速度也較慢。我們檢索到現(xiàn)有的技術(shù)為一項多功能轉(zhuǎn)速表，其專利申請?zhí)枮?0211504，它是以單片機為核心，配有存數(shù)、人機對話、信號整形等多個部分。它的主要缺點是與大多數(shù)微處理器一樣，使用者需使用一套專用指令，通過人機對話部分與儀表進行聯(lián)系，操作比較繁瑣。同時，它又將程序儲存在芯片中，使其組成比較復(fù)雜，不利于使用者進行維修。
本實用新型的目的是提供一種數(shù)字化顯示的發(fā)電機轉(zhuǎn)速的監(jiān)測裝置，借助這種裝置，可將發(fā)電機的轉(zhuǎn)速迅速地顯示出來，并且操作、維修簡便。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它包括整形電路(1)、鎖相倍頻電路(2)、運算電路(3)、測頻電路(4)、數(shù)顯電路(5)、預(yù)置數(shù)電路(6)、電源電路(7)。發(fā)電機輸出的二次電壓U x接整形電路(1)，所述整形電路(1)接鎖相倍頻電路(2)，鎖相倍頻電路(2)接運算電路(3)，運算電路(3)接測頻電路(4)，測頻電路(4)接數(shù)顯電路(5)；電源電路(7)接整形電路(1)，電源電路(7)接鎖相倍頻電路(2)，電源電路(7)接運算電路(3)，電源電路(7)接測頻電路(4)，電源電路(7)接數(shù)顯電路(5)，電源電路(7)接預(yù)置數(shù)電路(6)；預(yù)置數(shù)電路(6)接運算電路(3)。
基于發(fā)電機轉(zhuǎn)速n與發(fā)電機磁極對數(shù)p及發(fā)電機輸出交流電頻率f之間的關(guān)系為n＝60f/p，同時由于制造上的原因，發(fā)電機的磁極對數(shù)p為一個固定值，在測量發(fā)電機轉(zhuǎn)速時，首先將發(fā)電機輸出的交流電壓進行整形，使之變?yōu)橐粩?shù)字脈沖量，并將其適量倍頻，再通過預(yù)置數(shù)電路(6)預(yù)置與被測發(fā)電機相應(yīng)的預(yù)置數(shù)60/p，該預(yù)置數(shù)60/p與前述倍頻后的數(shù)字脈沖量通過運算電路(3)進行乘法運算，通過測頻電路(4)的控制，數(shù)顯電路(5)將運算結(jié)果60f/p顯示出來，即被測發(fā)電機的實時轉(zhuǎn)速，從而達到測量發(fā)電機轉(zhuǎn)速的目的。
本實用新型的運算電路(3)由乘法器構(gòu)成，各乘法器之間按位級聯(lián)，各乘法器分別按位與預(yù)置數(shù)電路(6)中相應(yīng)的預(yù)置數(shù)開關(guān)相連，各乘法器又分別與鎖相倍頻電路(2)的輸出相連，最末位對應(yīng)的乘法器與測頻電路(4)相連。
本實用新型由于采用了鎖相倍頻電路，使其測量結(jié)果更精確。在轉(zhuǎn)速大于或等于500轉(zhuǎn)/分時，其精確度為±1轉(zhuǎn)/分，在轉(zhuǎn)速小于500轉(zhuǎn)/分時，其精確度為±0.1轉(zhuǎn)/分，這是指針式儀表所難以達到的。同時，該技術(shù)又使測量結(jié)果時刻隨轉(zhuǎn)速的變化而變化，測量結(jié)果的顯示變換時間小于1秒。本實用新型由于采用了預(yù)置數(shù)電路及運算電路，使得生產(chǎn)者及使用、維修人員的工作更簡單。這是因為對生產(chǎn)者來說，勿需象微處理器類產(chǎn)品的生產(chǎn)方法一樣進行程序的輸出及調(diào)試，而僅需進行分立元件之間的焊裝。對使用、維護者來說，僅需一次性預(yù)置與所測發(fā)電機相應(yīng)的預(yù)置數(shù)60/p，即可由儀器自行完成轉(zhuǎn)速的測量，而不必進行給出指令一類的操作。在本實用新型的電路中沒有不易獲知或理解的電路，大多為通用型集成電路，因而易于維護。
下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
說明書附

圖1是本實用新型的電氣原理圖。
說明書附圖2、說明書附圖3是本實用新型的電路圖。
發(fā)電機輸出的二次電壓U x信號經(jīng)D1、D2限幅，由G1形成數(shù)字脈沖信號，從而完成了整形。整形后的信號通過由IC1、IC2構(gòu)成的鎖相倍頻電路(2)完成鎖相倍頻，其中IC1為鎖相環(huán)電路，IC2為除法器電路，亦即分頻電路，其除數(shù)即分頻倍數(shù)由具體需要并且綜合其后的運算電路(3)而定。如除數(shù)為m，則經(jīng)整形電路(1)后的頻率信號f在經(jīng)過鎖相倍頻電路(2)后就變成頻率為mf的信號，即完成了m倍頻。被測信號經(jīng)倍頻后進入運算電路(3)，該電路的功能是將來自預(yù)置數(shù)電路(6)的預(yù)置數(shù)60/p與來自鎖相倍頻電路(2)的動態(tài)變化信號mf做乘法，并將乘積輸出給下一級電路。在這里預(yù)置數(shù)60/p是通過十進制數(shù)撥輪開關(guān)預(yù)置的，該預(yù)置數(shù)電路(6)將人為預(yù)置的十進制數(shù)轉(zhuǎn)化為BCD碼輸給運算電路(3)，運算電路(3)將乘積60mf/p輸出給測頻電路(4)。測頻電路(4)為一普通頻率計，其測量上限大于10KHz，在本電路中它主要由IC5、IC6組成。IC5及其外圍元件構(gòu)成一秒信號發(fā)生器，產(chǎn)生一標準的秒信號脈沖。IC6及其外圍元件構(gòu)成控制電路，秒信號脈沖通過控制電路控制數(shù)顯電路(5)中的計數(shù)門的啟閉時間，從而達到測頻的目的。數(shù)顯電路(5)采用CMOS-LED多位組合器件，它將計數(shù)、鎖存、譯碼、驅(qū)動、LED顯示五種功能集為一體，且為多位顯示。通過測頻電路(4)的控制，數(shù)顯電路(5)將運算電路(3)的輸出結(jié)果60mf/p以十進制數(shù)的形式顯示出來，即達到發(fā)電機轉(zhuǎn)速數(shù)字化監(jiān)測的目的。本實例是以四位顯示為例的，這里m可取100，即先將f進行100倍頻，當發(fā)電機以額定轉(zhuǎn)速運行時，其頻率f應(yīng)為50Hz，則倍頻后為5000Hz。如某水輪發(fā)電機磁極對數(shù)為40，由上述原理可知其額定轉(zhuǎn)速為60×50/40轉(zhuǎn)/分即75轉(zhuǎn)/分，對這類較低的轉(zhuǎn)速需精確到十分位。為解決其精度問題，在預(yù)置數(shù)電路(6)中將預(yù)置數(shù)預(yù)置為0.1500。這樣，通過運算電路(3)得到倍頻結(jié)果與預(yù)置數(shù)的乘積為5000×0.1500＝750，再將數(shù)顯電路(5)中的小數(shù)點燃亮，則實際顯示變?yōu)?5.00，其精確度即達到了±0.1轉(zhuǎn)/分。這里，預(yù)置數(shù)總為小于1的數(shù)，這是由器件本身的性質(zhì)決定的?？梢钥闯霰额l的作用有二其一，提高了精確度；其二，彌補了預(yù)置數(shù)電路(6)中預(yù)置數(shù)小于1的不足。從《(中國水利發(fā)電年鑒1949～1983》中查得，在我國現(xiàn)有的發(fā)電機組中轉(zhuǎn)速最低者為葛洲壩水電廠所用的機組，轉(zhuǎn)速為54.6轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)速最高者為大多數(shù)火電廠所用的機組，轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分。因此，對國內(nèi)各類發(fā)電機組，采用100倍頻，數(shù)字式轉(zhuǎn)速顯示及預(yù)置數(shù)都取四位，在轉(zhuǎn)速不大于500轉(zhuǎn)/分時，點燃右數(shù)第二位小數(shù)點，即可滿足發(fā)電機轉(zhuǎn)速數(shù)字式顯示的精確性及完整性。
電源取自與發(fā)電機輸出的電壓信號分離且獨立的220V交流電源，以提高其工作的可靠性。該交流電源經(jīng)降壓、整流、濾波后，由集成穩(wěn)壓電路IC3為各電路提供一穩(wěn)定的直流電壓，以上構(gòu)成電源電路(7)
在本實用新型中，IC1采用CC4048、IC2采用CC45I8、IC3采用W7805、IC4采用74LS04、IC5采用C4001、IC6采用74LS123、IC7采用CC4527、IC8采用CC4527、IC9采用CC4527。
本實用新型通過實驗檢驗，穩(wěn)定性好，精確度高，工藝要求簡單，便于制作和維修，操作簡便，成本低廉，適用于各類發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速監(jiān)測，有利于普及應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式發(fā)電機測速儀，它包括整形電路(1)、鎖相倍頻電路(2)、運算電路(3)、測頻電路(4)、數(shù)顯電路(5)、預(yù)置數(shù)電路(6)、電源電路(7)，其特征在于發(fā)電機輸出的二次電壓Ux或二次電流Ix接整形電路(1)，所述整形電路(1)接鎖相倍頻電路(2)，鎖相倍頻電路(2)接運算電路(3)，運算電路(3)接測頻電路(4)，測頻電路(4)接數(shù)顯電路(5)；電源電路(7)接整形電路(1)，電源電路(7)接鎖相倍頻電路(2)，電源電路(7)接運算電路(3)，電源電路(7)接測頻電路(4)，電源電路(7)接數(shù)顯電路(5)，電源電路(7)接預(yù)置數(shù)電路(6)；預(yù)置數(shù)電路(6)接運算電路(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式發(fā)電機測速儀，其特征在于其運算電路(3)由乘法器構(gòu)成，各乘法器之間按位級聯(lián)，各乘法器分別按位與預(yù)置數(shù)電路(6)中相應(yīng)的預(yù)置數(shù)開關(guān)相連，各乘法器又分別與鎖相倍頻電路(2)的輸出相連，最末位對應(yīng)的乘法器與測頻電路(4)相連。
專利摘要本實用新型公開了一種用于監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速的數(shù)字式發(fā)電機測速儀。該測速儀主要由整形電路、鎖相倍頻電路、運算電路、測頻電路、數(shù)顯電路、預(yù)置數(shù)電路、電源電路組成，通過對頻率信號的處理，以顯示發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。該測速儀可以迅速跟蹤發(fā)電機轉(zhuǎn)速的變化，而且精確度高，穩(wěn)定性好，工藝要求簡單，操作、維修簡便，成本低廉，適用于各類發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速監(jiān)測，有利于普及應(yīng)用。
文檔編號G01P3/42GK2257018SQ95214250
公開日1997年6月25日 申請日期1995年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月26日
發(fā)明者張宛旭 申請人:張宛旭, 張宛方