一种单路电机运转状态监测模块的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种功能可裁减、性价比高的单路电机运转状态监测的解决方案，尤其涉及一种单路电机运转状态监测模块，属于电气工程领域。
【背景技术】
[0002]现如今，随着生活水平的日益提高，人们对电机的使用越来越广泛，越来越依赖，在实际生活中，对电机使用状态的维护和监测，是至关重要的。铸造厂电气传动设备以步进电机、单相交流电机及三相交流电机应用为主，对于非变频或伺服应用，检测电机本身实际运转状态或参数的常规办法为接近开关、旋转变压器、光电编码器。接近开关以脉冲输出形式检测中低速运转与否及运转速度，但对一转之内的状态检测无能为力，若要细分则会增加接近开关个数与机械安装难度;旋转变压器多以O?1V电压输出形式、增量式光电编码器以脉冲输出形式检测电机速度，绝对式光电编码器以通信方式检测电机转数，复合式光电编码器结合增量式与绝对式光电编码器功能，旋转变压器与光电编码器价格高且机械安装难度大，尤其是安装空间狭隘处。综上，所有常规检测办法少见直观显示转速对应数据，不利于现场巡检及排故。
[0003]为此，如何提供一种更直观的单路电机运转状态监测模块，是本发明研究的目的。
【发明内容】
[0004]为克服现有技术的不足之处，本发明提供一种运用喉箍型光电码盘及凹槽型光耦，解决常规检测机构难以安装的难题;运用信号调理技术，提供反映电机转速的脉冲、电压、电流等多种信号输出方式，便于与DCS或PLC系统集成;利用常规的三段式LED直流电压表，直观显示转速对应数据，更加有益于现场巡检及排故。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
一种单路电机运转状态监测模块，包括电源转换模块、信号采集模块和信号调理模块；所述的电源转换模块是由宽压输入隔离稳压电源通过LDO稳压器将电源转换为差分电压比较器所需的电源;所述的宽压输入隔离稳压电源采用ZY2424WRBCS-3W电源进行DC24V稳压输出转换，所述的LDO稳压器采用三端稳压器LM7812将DC24V电源转换为差分电压比较器所需的DCl 2V电源；
所述的信号采集模块是将喉箍型光电码盘紧固于电机轴或联轴结上，码盘镂空与实体边缘部分置于凹槽型光耦的凹槽之间，通过设置码盘镂空个数，使电机在额定转速下脉冲输出频率小于等于IKHz;所述的光耦采用凹槽型光耦EE-SX97;所述的脉冲频率正比于电机转速；
所述的信号调整模块在进行信号调理时包括以下四个步骤:
①采用集成式频率/电压转换器将0~1ΚΗζ频率信号转换为直流O?1V电压信号；
所述的集成式频率/电压转换器采用LM2917，内置稳压管以提高电源的稳定性，芯片中包含了比较器、充电栗、高增益运算放大器；Vo = Vcc * F*C8 *R4* K;
Fmax = leap /( C8 *Vcc );
其中:Vo为转换电压、Vcc为输出电压、F为频率、C8为电容、R4为电阻、K为运放系数、Icap为电流值，K取典型值为I，Icap取典型值200uA;根据凹槽型光耦响应频率参数，Fmax取保守值IKHz;转换电压Vo取O?10V，则对应C8取8.3nF，R4取50K。
[000?]②米用非隔离系列信号调理模块将O?1V电压信号转换为4?20mA电流信号输出；
所述的非隔离系列信号调理模块采用ZCM4566S，通过可调电阻R7进行输出增益调节；
③将所述步骤①中O?1V电压值作为差分电压比较器的正相端，调节可调电阻R6，分压可得电机转动与否的判断门限阈值SP0_REF，作为比较器的反相端输入，比较的结果驱动LED指示灯，并对外提供开关量输出；
所述的差分电压比较器采用LM111JG;
④利用三段式数字显示直流电压表，在LED上间接指示当前速度与额定转速的比值。
[0007]进一步的，宽压输入范围DC18?36V，转换效率89%，工作温度-40?85°C，最大负载125mA，具有输出可控制、短路保护功能，可持续短路、自恢复，满足模块应用
进一步的，所述的每个镂空高大于2.1mm，宽大于Imm，厚大于0.2mm，镂空间隔大于1_。
[0008]进一步的，所述的集成式频率/电压转换器采用LM2917，内置稳压管以提高电源的稳定性，芯片中包含了比较器、充电栗、高增益运算放大器。
[0009]进一步的，所述的非隔离系列信号调理模块采用ZCM4566S，通过可调电阻R7进行输出增益调节。
[0010]本发明的有益效果是:安装简便、性价比高，并可方便地与工业PLC、DCS等系统进行无缝集成，具有良好的应用推广价值。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的系统结构图；
图2为本发明的电源转换模块电路图；
图3(a)为本发明喉箍型光电码盘结构图；
图3(b)为本发明喉箍型光电码盘与凹槽型光耦组合示意图；
图4为本发明光耦脉冲信号采集电路分析图；
图5为光信号转换为电压信号电路分析图；
图6位电压信号转换为电流信号电路分析图；
图7为比较判断输出电路分析图；
图8为三段式LED电机转速间接百分比指示电路分析图。
【具体实施方式】
[0012]为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0013]下面结合附图1-8对本发明做进一步分析。
[0014]如图1所示，一种单路电机运转状态监测模块，包括电源转换模块、信号采集模块和信号调理模块三部分；
如图2，电源转换模块:采用ZY2424WRBCS-3W电源模块进行DC24V稳压输出转换，宽压输入范围DC18?36V，转换效率89%，工作温度-40?85°C，最大负载125mA，具有输出可控制、短路保护等功能，可持续短路、自恢复，满足模块应用;采用三端稳压器LM7812将DC24V电源转换为差分电压比较器所需的DC12V电源。
[0015]如图3、图4，信号采集模块:将喉箍型光电码盘紧固于电机轴或联轴结上，码盘镂空与实体边缘部分置于光耦EE-SX97凹槽之间，通过设置码盘镂空个数(镂空大小及间隔不得小于图3所示尺寸)，使电机在额定转速下脉冲输出频率小于等于IKHz(脉冲频率正比于电机转速)；如:电机额定转速3600rpm(折算