專利名稱：一種交流異步繞線電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率反饋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種交流異步繞線電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率反饋裝置。
背景技術(shù)：
電動(dòng)機(jī)是傳動(dòng)系統(tǒng)中的主要部件，在起重機(jī)上更是如此，起重機(jī)要運(yùn)行必須依賴于電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能也直接決定了起重機(jī)的性能。為了保證電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能指標(biāo)，在早期重要冶金起重機(jī)的普遍采用了直流電動(dòng)機(jī)，主要是因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)的特性好，調(diào)速方便，但卻存在維護(hù)困難，維護(hù)成本高的缺點(diǎn)。隨著技術(shù)的提高，在交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速裝置的發(fā)展，交流異步電動(dòng)機(jī)在冶金起重機(jī)上應(yīng)用開始普及，因?yàn)榻涣鳟惒诫妱?dòng)機(jī)具有成本低，維護(hù)簡單，維護(hù)周期長的優(yōu)點(diǎn)，在調(diào)壓調(diào)速裝置的控制下，性能已經(jīng)超越了直流電動(dòng)機(jī)。隨著調(diào)壓調(diào)速裝置的技術(shù)提·高，成本降低，市場上的早期采用交流異步繞線電動(dòng)機(jī)的普通起重機(jī)開始普遍進(jìn)行加裝調(diào)壓調(diào)速裝置的改造。在采用調(diào)壓調(diào)速裝置后起重機(jī)的整體性能將產(chǎn)生一個(gè)飛躍，在速度控制，啟制動(dòng)方面將更平穩(wěn)，時(shí)間更短，所以起重機(jī)的生產(chǎn)效率將大幅度提高。但調(diào)壓調(diào)速裝置是采用閉環(huán)調(diào)速的，即需要采集電動(dòng)機(jī)速度反饋進(jìn)行閉環(huán)調(diào)速。而這類早期起重機(jī)是沒有速度反饋裝置的，要進(jìn)行改造就必須增加速度反饋裝置，這就增加了改造難度。目前調(diào)壓調(diào)速裝置普遍采用增量型編碼器來進(jìn)行速度反饋，所以在改造上需要對(duì)電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)鏈進(jìn)行改造，增加編碼器接口，而現(xiàn)場實(shí)際情況往往很難增加這個(gè)編碼器接口。通常是在減速器的高速軸位置進(jìn)行改造，增加一個(gè)高速輸出軸，或更換減速器。根據(jù)電動(dòng)機(jī)原理，實(shí)際上電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上的電壓頻率信號(hào)是與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速具有線性關(guān)系的，所以理論上可以通過電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率信號(hào)得到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后轉(zhuǎn)換為類似的編碼器信號(hào)脈沖反饋到調(diào)速裝置，但目前不僅國內(nèi)，即使國外也沒有此類產(chǎn)品。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種有效地解決方案，利用國內(nèi)技術(shù)自主研發(fā)一種用于交流異步繞線電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率反饋裝置，只需要用電纜將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路連接到該裝置的采樣接口，即可檢測到電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，并轉(zhuǎn)換為與編碼器的脈沖相同的信號(hào)連接到調(diào)壓調(diào)速裝置的編碼器接口上即可實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速裝置的速度反饋功能。既避免了改動(dòng)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)鏈的麻煩，也替代了編碼器，降低了成本。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該交流異步繞線電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率反饋裝置包括轉(zhuǎn)子信號(hào)采樣接口電路與信號(hào)整形電路相連；信號(hào)整形電路與鑒相電路相連；顯示電路與顯示驅(qū)動(dòng)電路相連；鑒相電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤電路、存儲(chǔ)器電路、通訊接口電路、脈沖輸出電路與CPU相連。采樣接口電路、信號(hào)整形電路、鑒相電路、顯示電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤電路、存儲(chǔ)器電路、通訊接口電路、脈沖輸出電路、CPU都集成在一塊線路板上。編碼器和該線路板集成安裝在一個(gè)殼體中。由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子反饋來的是高壓信號(hào)，不適合直接進(jìn)行處理，所以通過采樣接口電路將該信號(hào)進(jìn)行衰減和光耦隔離，轉(zhuǎn)換為后續(xù)電路可以處理的信號(hào)之后再送到下一級(jí)電路進(jìn)行處理。轉(zhuǎn)子信號(hào)是正弦波信號(hào)，被采樣接口電路處理之后轉(zhuǎn)換為類似方波的信號(hào)，但由于光耦存在線性區(qū)域，所以波形的前沿和后沿仍然是正弦波的一部分，上升時(shí)間和下降時(shí)間都偏長，對(duì)后面的計(jì)算將造成誤差，所以在采樣接口電路后面增加了信號(hào)整形電路，經(jīng)過信號(hào)整形電路的處理，波形將變成標(biāo)準(zhǔn)的方波。轉(zhuǎn)子信號(hào)從信號(hào)整形電路出來之后變?yōu)槿喾讲ㄐ盘?hào)，包含了轉(zhuǎn)速信息和轉(zhuǎn)向的信息，為了減低CPU的負(fù)擔(dān)和增加可靠性，增加了鑒相電路，將信號(hào)中的方向信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)分離出來，轉(zhuǎn)換為兩路信號(hào)送到CPU進(jìn)行單獨(dú)處理。CPU負(fù)責(zé)整體調(diào)度和運(yùn)算，由鑒相電路分離出來的方向信號(hào)進(jìn)入CPU進(jìn)行方向處 理，轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)入CPU進(jìn)行速度轉(zhuǎn)換，最后將處理的結(jié)果通過顯示驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)顯示電路進(jìn)行速度顯示。CPU內(nèi)部驅(qū)動(dòng)精密定時(shí)器作為輸出編碼器的時(shí)間基準(zhǔn)，然后根據(jù)檢測到的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和方向，進(jìn)行運(yùn)算得到輸出脈沖的周期和相位，然后調(diào)整高速脈沖輸出端口輸出相位相差90度的脈沖信號(hào)。由于CPU的端口的驅(qū)動(dòng)能力有限，并且與外圍設(shè)備電平不匹配，所以該脈沖信號(hào)還需要通過脈沖輸出電路提高驅(qū)動(dòng)能力，并與外部設(shè)備電平進(jìn)行匹配。鍵盤電路負(fù)責(zé)將用戶的按鍵控制傳遞到CPU，CPU根據(jù)用戶的按鍵情況實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)等數(shù)據(jù)參數(shù)地設(shè)置，然后將參數(shù)保存到存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器采用掉電數(shù)據(jù)不丟失的存儲(chǔ)器，CPU在重新上電時(shí)將先從該存儲(chǔ)器中讀取保存的參數(shù)值，然后按照該參數(shù)值進(jìn)行運(yùn)行。通訊接口可以連接到電腦，通過通訊接口可以實(shí)現(xiàn)CPU程序的在線升級(jí)，和參數(shù)的上傳和下載，可以實(shí)現(xiàn)鍵盤的所有功能，方便進(jìn)行批量參數(shù)更新和固件升級(jí)。另外還可以通過該接口實(shí)現(xiàn)在電腦上輸出詳細(xì)的工作信息，并且可以以中文形式輸出，信息量較顯示電路也要多很多。本實(shí)用新型的有益效果是實(shí)現(xiàn)了交流異步繞線電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率反饋裝置國產(chǎn)化，降低了國內(nèi)早期起重機(jī)進(jìn)行定子調(diào)壓改造的難度，降低了改造成本，同時(shí)也填補(bǔ)了國內(nèi)轉(zhuǎn)子頻率反饋裝置在技術(shù)上的空白。

圖I是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的采樣接口電路圖。圖3是本實(shí)用新型的采樣接口電路波形。圖4是本實(shí)用新型的整形電路圖。圖5是本實(shí)用新型的整形電路波形。圖6是本實(shí)用新型的鑒相電路圖。圖7是本實(shí)用新型的輸出電路圖。圖8是本實(shí)用新型的顯示驅(qū)動(dòng)電路圖。圖9是本實(shí)用新型的顯示部分電路圖。圖10是本實(shí)用新型的鍵盤電路圖。圖11是本實(shí)用新型的存儲(chǔ)器電路圖。[0026]圖12是本實(shí)用新型的通訊接口電路圖。圖13是本實(shí)用新型的CPU電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。實(shí)施例I.系統(tǒng)原理說明整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖I所示，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子信號(hào)經(jīng)過采樣電路、整形電路、鑒相電路連接到CPU，CPU將采集到的轉(zhuǎn)子信號(hào)計(jì)算出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和方向，然后通過精密定時(shí)器計(jì)算 出輸出脈沖的頻率和相位，然后通過輸出電路輸出。計(jì)算出的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同時(shí)通過顯示驅(qū)動(dòng)電路連接到顯示電路上進(jìn)行速度顯示。其工作原理時(shí)根據(jù)交流異步電動(dòng)機(jī)的特性，其轉(zhuǎn)子中的電壓頻率與定子的電壓頻率存在一個(gè)線性關(guān)系，如下面公式所示f = (1-s) f0公式中f是轉(zhuǎn)子的電壓頻率，S是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率，f0是定子的電壓頻率。根據(jù)上面公式可以知道電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率計(jì)算公式
權(quán)利要求1.一種用于交流異步繞線電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率反饋裝置，其特征在于該交流異步繞線電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率反饋裝置包括轉(zhuǎn)子信號(hào)采樣接口電路與信號(hào)整形電路相連；信號(hào)整形電路與鑒相電路相連；顯示電路與顯示驅(qū)動(dòng)電路相連；鑒相電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤電路、存儲(chǔ)器電路、通訊接口電路、脈沖輸出電路與CPU相連；采樣接口電路、信號(hào)整形電路、鑒相電路、顯示電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤電路、存儲(chǔ)器電路、通訊接口電路、脈沖輸出電路、CPU集成在一塊線路板上，編碼器和該線路板集成安裝在一個(gè)殼體中。
專利摘要一種用于交流異步繞線電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率反饋裝置，包括轉(zhuǎn)子信號(hào)采樣接口電路與信號(hào)整形電路相連；信號(hào)整形電路與鑒相電路相連；顯示電路與顯示驅(qū)動(dòng)電路相連；鑒相電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤電路、存儲(chǔ)器電路、通訊接口電路、脈沖輸出電路與CPU相連；采樣接口電路、信號(hào)整形電路、鑒相電路、顯示電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤電路、存儲(chǔ)器電路、通訊接口電路、脈沖輸出電路、CPU集成在一塊線路板上，編碼器和該線路板集成安裝在一個(gè)殼體中。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了交流異步繞線電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率反饋裝置國產(chǎn)化，降低了國內(nèi)早期起重機(jī)進(jìn)行定子調(diào)壓改造的難度，降低了改造成本，同時(shí)也填補(bǔ)了國內(nèi)轉(zhuǎn)子頻率反饋裝置在技術(shù)上的空白。
文檔編號(hào)H02K17/30GK202488310SQ20122015174
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者周德峰 申請(qǐng)人:大連寶信起重技術(shù)有限公司