专利名称：一种机电设备动态检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种有关机电设备运行状态的检测和保护装置，属于IPC分类中的G01R13‰技术领域。
在现有技术中，常见的设备运行模拟显示系统中的运行信号与控制系统中的联锁信号，一般取自交流接触器(或中间继电器)的付点，因此严格地讲模拟显示的信号和控制的电器设备，只是电控系统的运行状态，而不是主设备的运行状态。最近投产运行的国内某厂铅改造工程，虽然在控制系统中采用了先进的PC-584可编程序控制器，但其系统编程也离不开中间继电器的付点，模拟显示系统的信号也取自继电器，实际上，只实现了对控制回路的控制，而传动设备主体的运行状态不明，实践中经常出现皮带运输机过载压停，对辊机堵转，梭式机停运等非电气方面故障，而电控(甚至包括电动部分)系统正常运行，信号正常显示。这类设备事故往往给生产造成的危害极大。
也有能直接检测主设备转动与否的停转控测器，由速度脉冲发生器和检测电路两部分组成，速度脉冲发生器产生与设备转速成比例的速度脉冲送到检测电路，当设备停止转动，检测电路通过继电器发出停转信号，因而脉冲发生器的转轴要与被测设备轴相接，为避免两轴不同心产生的振动，通常将脉冲发生器的旋转部分与检测部分分开安装，从而带来不便，中国专利CN86204568公开了一种将速度脉冲发生器与检测电路结合一体的设备停转探测器，它采用独特的橡胶联轴器与被测设备轴相连。它的脉冲发生器由周边开有许多小孔的转盘，红外发光二极管，光电三极管组成，橡胶联轴器由夹线橡胶体和与其硫化在一起的金属接头组成。因此显得结构仍较复杂，成本较高，仪器外形较大，仍然必须联接在被测设备的轴上，不利于在工业上广泛使用。
本实用新型目的在于克服上述现有技术的缺点，设计出一种结构简单、外形小巧，成本低廉，并且安装方便，(可以装配在被测设备转动部分的任一部位上)使用寿命长的机电设备动态检测装置。
本实用新型给出的机电设备动态检测装置，由特制的电子开关和一磁性介质(如感应铁块)构成。关键性的电子开关的线路分为振荡，整流放大、脉动放大、功放、显示、延时及继电输出电路等部分。
振荡电路中有元件电阻R1、R2、R3、R14、R15，电容C1、C2、C3，振荡线圈L1、反馈线圈L3、和三极管BG1。其中，电源正端的R14与R1相连，R1和R2组成分压式偏置电路，其接点经L3与BG1的基极连接，C1与R2并联，BG1的发射极经C3、R3的并联电路接地，BG1的集电极经C2、L1的并联电路与电源正端的R14连接；整流放大电路中有元件电阻R4，电容C4、输出线圈L2、整流二极管D1和三极管BG2。其中，输出线圈L2一端接地，另一端接D1正极，D1的负极接BG2的基极和C4，C4的另一端接地，BG2的集电极经R4与电源正端连接，同时与C5的正端相接，把整流放大的信号耦合至下一级。
脉动放大电路有元件电阻R5、R6、R7，电容C5，三极管BG3。其中，C5正端接于BG2的集电极，负端接R6，再连于BG3的基极，电源经R5与C5、R6的连接点相连，供给BG3一个偏置电流，使其在平时维持导通，BG3的发射极接地，而集电极经R7接于电源正端，经R15与L3相连，构成RL正反馈电路，同时BG3的集电极直接与BG4的基极连接；功放电路有元件电阻R8，显示元件发光二极管D2，三极管BG4。其中，BG4的发射极接地，集电极与发光二极管D2的负端相连，D2的正端经R8与电源正端相连；延时电路有元件电阻R9、R10、R11、电容C6，单结晶体管BG5。其中，电源经R9接C6的正端，向C6充电、C6负端接地，BG5的发射极接于R9、C6的连接点，同时与BG4的集电极连接，调整电阻R9的阻值，即可改变单结管的发射极电位，亦就改变了其导通时间。BG5的第一基极经R11接地，第二基极经R10接于电源正端；继电输出电路有元件电阻R12、R13、可控硅3CT，继电器J。其中3CT的触发极经R12与BG5的第一基极相接，3CT的阳极接J线圈、阴极接地，J线圈的另一端接电源正端，当BG5导通时，其第一基极上的电位经R12送至3CT触发极，使其导通，J吸合。R13与3CT的正负极并联，起保护作用。
在电子开关的上述元件中，可调电阻R5和R9较为重要。
附图
一为本实用新型的应用示意图，由图可知，本实用新型适用于以电动机为动力的传动设备。
附图二为本实用新型的电路原理图。
附图三为本实用新型在皮带运输机上应用的实施例结构图。
图中标号是(1)、负荷托辊辊皮，(2)、轴承室，(3)、轴，(4)、引线孔，(5)、电子开关，(6)、轴承，(7)、密封圈，(8)、感应铁块。
以下结合附图一、二介绍本实用新型的工作原理。
基于只有实现对传动设备主体的运行状态进行直接检测，其显示和控制信号才真实可靠的设计思想，考虑到工业生产，尤其是冶金工业生产的环境特点，设备运行方式等因素，决定了本实用新型只能是电路简单，安装方便、经久耐用，并具有可固定在待测设备的相应部位、与设备的传动部分无硬连接的特点。只要设备主体转动或传动，就可发出闪光信号，显示于模拟盘上，而当设备主体因某种原因停止转动或传动，(注意，此时电控系统仍正常运行。)表示正常运行的闪光信号消失，而事故报警信号发出，同时亦可实现与其它设备的联锁控制。
本实用新型应用电磁感应原理，将振荡线圈L1，输出线圈L2和反馈线圈L3同心地缠绕重叠在一起，装在一个罐状磁芯中，保证其磁力线均匀分布在磁芯的正面，形成了本实用新型电子开关的感应头。
线圈L1与电容C2，三极管BG1组成了振荡电路。接通电源后，L1、C2产生振荡，同时L2感应得到一个高频电压，经二极管D1整流获得一个正电压，此电压加到BG2基极，使其饱和导通，至使A点电位降低至近0V，由于C5的隔直作用，BG2此时的状态并不影响下一级电路的状态，BG3的状态由R5决定，适当地调整R5阻值，使B点维持在0.7V，则BG3导通、而BG4截止，无闪光信号输出，此时D点电位由R9、C6回路决定，调整R9的阻值就改变了单结管BG5的发射极电位，当该点电压达到峰点电压时，通过发射极——第一基极和R11放电，e点电位升高，给可控硅3CT一个触发电压，使可控硅导通，继电器吸合，驱动外线路工作。
为维持LC振荡回路可靠工作，选用了RL反馈电路。取自C点的讯号经电阻R15、线圈L3反馈至BG1基极，当外界无影响时，此电路将维持振荡。
实际应用时，可把本实用新型的电子开关安装在待测设备的相应部位，与转动部分不做机械联接。在待测设备的转动部分(如轴、对轮或机械本身)的某点上装配一磁性介质，(例如感应铁块)使之与电子开关的感应头之间保持一定的间隙，例如3～5mm。当设备转动时，该感应铁块与电子开关的感应头产生相对位移，当铁块接近感应头时，振荡线圈L1产生的工作磁通φ与铁块相交连，在铁块中产生涡流，而引起另一个磁通φ1。φ与φ1方向相反，因而削弱了φ的作用，至使振荡减弱，即L1与L3的耦合被削弱，使振幅减小。同时L2感应得到的高频电压电压也随之降低。当这个过程发展到铁块接近到某一位置时，L2感应得到的电压降低至某一值，此电压经整流后不足以使BG2维持导通而转向截止，A点电位升高至近12V。BG3由于R5的偏置作用，已经处于导通状态，BG2的截止并不影响其状态。此时BG4截止，发光二极管D2不亮。当铁块继续移动，在其与感应头相对位置超过一定距离时，L1与L3的耦合恢复，即振荡在此瞬间又加强，BG2导通，A点电位降低至近0V，这个瞬变的低电位经C5耦合至BG3基极，使B点电位下降，BG3截止，BG4转而导通，D2燃亮，同时D点电位下降，即C6正端的充电量经BG4放电。由于机械设备的转动，使铁块与感应头之间的相对位移速度很快，即BG4由截止到导通时间很短，适当地调整R9，保证在机械设备转动一周时，D点电位不足以使BG5导通，即可保证可控硅不导通。
随着时间的延长，C5负端电位逐渐上升，BG3又转而导通(此过程与铁块是否移出感应头工作范围无关)BG4又截止，此一周期即实现D2的闪光，连续的闪光即表示设备正常运行。
当设备传动部分发生故障时(如联轴器螺丝断，过负荷堵转，链条机断链停运等)，只要铁块与感应头的相对运动消失，BG2的导通—截止的过程也随之消失，A点电位无变化。当铁块停在感应头工作范围以内时，A点在高电位，反之为低电位。这个高、低无变化的电位对BG3的状态不产生任何影响，所以，BG3始终处于导通状态，BG4则保持截止状态。这时D点的电位由于R9的充电作用而上升，进而BG5导通，可控硅触发导通，继电器J得电吸合，其触点可带动外控线路或报警器，实现联锁控制或故障报警。
调节R5可以使输出状态相反，R5是电路的关键元件，在各元件特性正常的情况下，调节R5使B点电位在0.7V，电路即可正常工作。
R15的反馈作用保证了电子开关具有良好的开关特性。
R9的调整，可根据实际需要进行，即要保证电子开关本身不误动作，又要及时准确地反映故障状态，一般延时在数秒钟之间即可。
最后，结合附图三简述本实用新型的一个实施例。
针对皮带运输机在运送散状物料过程中，经常发生由于皮带偏移或过载造成的皮带减速直至压停，此时电动系统仍在正常运行，头部轮仍在转动面把皮带撕裂或磨断的事故，将本实用新型安装在普通的负荷托辊上，达到报警监控的目的。
本实用新型可固定在皮带运输机的任意负荷托辊上。为便于操作，最好安装在皮带运输机的中部，当然分别在皮带运输机的不同部位上的负荷托辊上安装也行。托辊辊筒两端同心地装有两根轴，其中一根轴上钻有直径8mm的孔，以供电源线穿过，轴的里端钻有直径3.5mm孔两个，以固定一个型铁片，再把电子开关固定在铁片上。该开关的顶端为感应头，与其相对的是焊接在另一端轴承室外壁上的感应铁块，感应头与铁块间隔为3～5mm，轴承室内里侧装有轴承，外有密封圈和档盖，为避免轴的串动，档盖外缘有弹性卡圈。装有本实用新型的托辊轴端总长与普通托辊相同，可以任意安装在托辊架上当负荷托辊使用，不需要再做调试，电子开关的工作电源与设备电机起动器线圈并联，使其同步。当设备起动后，该托辊即处于工作状态，从而在电机正常运行下。可以正确地反映出皮带的运行是否正常，包括起动是否正常，因各种原因造成的皮带减带直至压停，跑偏运行等等。
权利要求1.一种固定在待测设备上的机电设备动态检测装置，由电子开关和磁性介质(如铁块)构成，其电子开关由振荡电路，整流放大电路，脉动放大电路，功放电路，显示元件，延时电路及继电输出电路组成，其特征在于在振荡电路中，电源正端的电阻R14与R1相连，R1和R2组成分压式偏置电路，其接点经反馈线圈L3与三极管BG1的基极连接，电容C1与电阻R2并联，BG1的发射极经电容C3、电阻R3的并联电路接地，BG1的集电极以电容C2、振荡线圈L1的并联电路与电源正端的电阻R14连接，在整流放大电路中输出线圈L2一端接地，另一端接整流二极管D1正极，D1的负极接三极管BG2的基极和电容C4，C4的另一端接地，BG2的集电极与电容C5的正端相接并经电阻R4与电源正端连接；在脉动放大电路中电容C5的负端接电阻R6，再连于三极管BG3的基极，电源经电阻R5与C4，R6的连接点相连，BG3的发射极接地，集电极经电阻R7接电源正端，并经电阻R15与反馈线圈L3相连，构成RL正反馈电路，同时BG3的集电极直接接BG4的基极；在功放电路中三极管BG4的发射极接地，集电极与发光二极管D2的负端相连，D2的正端经电阻R8与电源正端相连；在延时电路中电源经电阻R9接电容C6的正端。C6负端接地，单结晶体管BG5的发射极接于R9、C6的连接点，同时与BG4的集电极连接，BG5的第一基极经电阻R1接地，第二基极经电阻R10接电源正端；在继电输出电路中可控硅3CT的触发极经电阻R12与BG5的第一基极相连，3CT的阳极接继电器J，阴极接地，继电器在J的另一端接电源正端，电阻R13与3CT的正负极并联，电子开关中的R5和R9为可调电阻。
2.根据权利要求1所说的机电设备动态检测装置，其特征在于电子开关中的振荡线圈L1，输出线圈L2和反馈线圈L3同心地缠绕重叠在一起，装在一个罐状磁芯中，组成电子开关的感应头。
3.根据权利要求2所说的机电设备动态检测装置，其特征在于安装在待测设备上的电子开关的感应头与装配在待测设备的转动部分上的磁性介质(铁块)之间有一间隙。
4.根据权利要求1～3所说的机电设备动态检测装置，其特征在于当待测设备是皮带运输机时，电子开关可固定在任意的负荷托辊的一端轴上，磁性介质(铁块)装配在另一端轴承室外壁，托辊的轴上开有引线孔和定位孔，电子开关的感应头与感应铁块之间有3～5mm的间隙。
专利摘要一种机电设备动态检测装置，由电子开关和感应铁块构成，特制的电子开关设计合理，有振荡、整流放大、脉动放大、功放显示、延时和继电输出等部分。本实用新型固定在待测设备转动部位上，将主设备的运转状态转化为电信号，直观真实地显示或参与电控系统工作，具有结构简单，外形小巧，成本低廉、安装维护方便的特点。装有本实用新型的皮带运输机，可以有效地避免皮带减速，过载压停和跑偏运行等非电气方面故障的发生。
文档编号G01D21/00GK2069550SQ8922157
公开日1991年1月16日 申请日期1989年12月23日 优先权日1989年12月23日
发明者蔺友石 申请人:沈阳冶炼厂