一种电机系统物联网检测仪的制作方法

文档序号:11560658阅读:190来源:国知局
一种电机系统物联网检测仪的制造方法与工艺

本实用新型涉及电机系统物联网检测仪。



背景技术:

传统的、非智能的电机性能测量仪器:一般为单件的专用仪器,作用方式也都是采用人工操作、人工读数和处理测量数据,存在着如下缺陷:

1.工作效率低,全程需要人工操作。

2.测量时间与测试数据上报不同步、人为因素对测试结果影响大。

3.仪器体积较大,并不适合作为工业物联网的传感器节点,布置在工业现场进行长期的实时测量。

现有智能电量测试仪器:能基本实现电机常规电参数测量,能上传数据,但存在着如下缺陷:

1.测量数据不全面,未考虑对电机实时负载率和效率进行测量,无法对变频变负载的电机工况实现持续测量。

2.传统的无线数据网络要么成本高:如GPRS网络,需要用户支付流量费用;要么通信距离短,如Bluetooth、Wi-Fi,仅有不到100米的有效距离;要么组网复杂,如ZigBee需要接力组网;都不适用于工业物联网设备。

传统的有线数据网络,如485总线或Ethernet网,存在安装复杂和布线成本高的问题。在工业物联网应用上,存在局限性。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问题是,针对现有技术不足,提供电机系统物联网检测仪。

为解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案是:电机系统物联网检测仪,包括处理器;所述处理器与电源、人机交互界面、AD转换模块连接;所述AD转换模块与采集模块连接;所述采集模块接入电机。

所述采集模块包括接在电机输入端每一相上的电流互感器和电压互感器。可以根据实际情况,选择不同量程的电流互感器和电压互感器,得到所需的测试信号。

所述无线通信模块采用低功耗物联网通信模块,采用低功耗物联网通信协议(LPWAN),无需用户支付额外通信费用,即可使用433MHz/470 MHz频段,进行1-5km的远距离通信。

检测仪与无线接收终端可进行实时的数据通信;外部服务器与无线接收终端可进行实时的数据通信。

与现有技术相比,本实用新型所具有的有益效果为:本实用新型成本低,通信距离长,组网简单,适用于工业物联网设备;安装简单,布线成本低。

附图说明

图1为本实用新型结构框图;

图2为本实用新型实施例使用原理图。

具体实施方式

本发明的电路设计方案和各个组件功能:

1.电流互感器和电压互感器组成仪器外部的传感器采集端,根据被测数据的实际情况,选择不同量程和精度的电流互感器和电压互感器,得到所测试信号。

2.检测电路接收到所测试信号并分压为适当的电压信号,并经及AD转换模块传送给电量检测芯片。

3.电量检测芯片根据传入的测试信号,进行诸参数测量,得到初步的测量结果,并通过数据接口传送给MCU。

4.MCU可以通过数据接口,将完整的测量数据以及测量时间,打包成数据包。并且将数据包传送给LPWAN通信模块。

5.LPWAN通信模块按照LPWAN通信协议进行数据的发送或者接收。该通信模块可以上传数据到Internet端的数据库或者软件平台,该通信模块也可以与其他测量设备进行联网、通信和数据共享。

6.MCU可以通过数据接口,对存储模块进行读写。存储模块可以存储嵌入式系统的系统数据,也可以存储测量结果。用户也可以使用数据接口对存储模块中的数据进行读取、修改和写入。

7.设备自带LED显示屏和按键,可以供用户直接设置设备的相关参数,或者查看设备的测量结果。

8.设备自带供电电路和电池,可以不依靠外部供电。设备的电池可以拆卸。

测量部分使用高精度电流互感器以及电压互感器,电流互感器可以根据实际测量量程更换各种规格的传感器,电压互感器使用分辨率0.2级的互感器,最大测量量程为0-1000V,可加外部扩展测量10KV以上电压。

电流电压AD转换和检测模块采用一颗高精度三相电能计量芯片,适用于单相单线、三相三线和三相四线三种模式的交流电压电流的检测。芯片内部集成了六路二阶 Sigma-Delta AD转换电路以及所有功率、能量、有效、功率因数以及频率测量的数字信号处理等电路、能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量、同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数、充分满足动力设备性能数据检测需求。使用该芯片很大程度上简化了硬件设计,符合工业上简单高效稳定的原则。

信号处理系统采用一个32位嵌入式微处理器芯片(MCU),通过SPI数据总线从电流电压检测模块读取测试数据并进行分类、补偿和计算,信号处理系统集数据处理,数据发送,数据显示,参数录入,数据存储一体。能满足用户各方面的需求。

设计尺寸不大于200mm*100mm*100mm,外壳设计见附图。

外壳包括LED显示屏、键盘、数据接口、天线座和天线。

外壳做绝缘设计。

设备即插即用,被测电机或者电力网络不用断电,设备可以在不依靠外部供电的情况下持续工作数月。

星状组网,设备可以自动搜寻网络与网络中的其他设备,并自动发起连接。

无线通信有效距离:5km。

部分测试数据精度(部分经过中国计量科学院鉴定):

1.电压测量不确定度:0.01V

2.电流测量不确定度:0.02A

3.功率因数测量不确定度:0.003

4.负载率测量精度:<10%

5.谐波测算次数:25次

如图2是一台水泵电机1运行示意图,其中描绘了电机系统物联网检测仪器2的检测方式。

电机1是三相电机,因此只需要提供电机三相3*380AC交流电源3即可。

关闭电机系统物联网检测仪2的电源。

5,6,7是电流互感器,用法是将电流互感器电流钳依次夹在三根输入电源线上,使电源线穿过电流钳5,6,7的电流检测孔。电流钳5,6,7的另外一端依次接到电机系统物联网检测仪2上。

电压测试夹8,9,10依次夹在三根电源线上,需要夹破电源线,电压测试夹的另外一端接在电机系统物联网检测仪2上。

打开电机系统物联网检测仪2的电源开关,开始测量。测量结果存储在SD卡上,需要时拔出SD卡就可以读取测量的结果。

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