专利名称：一种电机参数检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型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，本实用新型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。本实用新型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，本实用新型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模块、测量模块、显示模块和通讯模块等组成的硬件平台。其中所述的中央处理器MCU模块与电能计量用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。本实用新型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。本实用新型以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。本实用新型的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。本实用新型由于采用以上技术方案，其具有以下优点I.本实用新型自动化程度高，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。[0011]2.本实用新型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.本实用新型通过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是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型的使用接线图。图3是测量模块中DSP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。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。电机参数检测仪，包含由中央处理器MCU模块，测量模块，显示模块和通讯模块等组成的硬件平台。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模块与电能计量用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。本实用新型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所示首先将本实用新型与电机、电机控制器的三相电接口端对应相连，然后将本实用新型的转速、转矩、温度检测端口与电机端对应的传感器信号线相连，并将本实用新型的通讯端口与PC上位机相连。2.参数检测三相电参数的检测测量模块中三相电参数的检测电路主要以电能计量用DSP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O. 5V、电流采样信号为O. 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g _ ^p2 + Q2.计算得到;功率因素
的计算则通过功率因素计算公式计算得到，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，本实用新型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，本实用新型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.人机交互本实用新型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模块、测量模块、显示模块和通讯模块所组成的硬件平台；其中所述的中央处理器MCU模块与电能计量用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；本实用新型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模块中以C8051F340单片机作为核心部件构成主控电路；所述测量模块中MCU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；所述显示模块中利用液晶屏和键盘接口实现人机交互；所述通讯模块中通过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模块，由单片机进行数据处理后，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。
专利摘要本实用新型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。本实用新型包含由中央处理器MCU模块，测量模块，显示模块和通讯模块等组成的硬件平台；其装置以C8051F340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。本实用新型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G01R31/34GK202693766SQ201220122860
公开日2013年1月23日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者潘海鹏, 顾敏明, 姚俊 申请人:浙江理工大学