专利名称：一种潜水泵电动机的测量保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通过检测潜水泵电动机的运行状态对其进行保护的装置。
背景技术：
在食品加工、造纸、酿造、钢铁、水泥等厂矿企业的渣浆液抽送、污水处理等场合均需要使用潜水泵电动机，现有的潜水泵电动机的测量保护装置仅涉及针对相电压的电压检测电路和相电流的电流检测电路，但是，对于潜水泵电动机而言，仅有过压和过流保护是远远不够的，由于潜水泵电动机工作环境的特殊性，其腔体的渗水检测是非常重要的，如果腔体出现渗水或者过载将导致潜水泵无法工作，若在此时没有及时断开潜水泵电动机，将对潜水泵电动机造成更大的损害，甚至会导致线缆漏电，给企业或人身安全带来重大的损失。
实用新型内容本实用新型为了解决上述问题，提供一种至少可以进行腔体渗水检测的测量保护
直ο本实用新型采用的技术方案为一种潜水泵电动机的测量保护装置，包括主控器和腔体渗水检测模块，所述腔体渗水检测模块包括一渗水检测电压采样单元和一作为渗水检测信号转换单元的信号转换单元，以及一用于断开潜水泵电动机的腔体渗水输出模块；所述渗水检测电压采样单元具有用于外接预埋于电动机腔体内的干簧管液位感应器的输入端子，以通过渗水检测电压采样单元的输出电压的变化表征干簧管液位感应器的电阻变化；所述信号转换单元包括差分放大电路、电压-频率变换器、光耦和开关管，所述差分放大电路的输出端与电压-频率变换器的比较输入端电连接，所述电压-频率变换器的频率输出端与光耦的发光二极管的阴极电连接，第一电压输出端与光耦的发光二极管的阳极电连接，并与频率输出端电连接；第二电压输出端一支路与光耦的感光三极管的集电极电连接，另一支路与开关管的作为信号转换单元输出端的发射极电连接，感光三极管的集电极与开关管的基极电连接，感光三极管的发射极与开关管的集电极均接地；所述渗水检测信号转换单元的差分放大电路的输入端与渗水检测电压采样单元的输出端对应电连接，渗水检测信号转换单元的输出端输出表征腔体液位的频率信号至主控器中进行处理。优选地，所述腔体渗水输出模块采用继电器输出电路，所述继电器输出电路包括继电器，继电器的线圈电连接于第三电压输出端和主控器的渗水信号输出端口之间；所述继电器的常开触点电连接于两个用于使腔体渗水输出模块与潜水泵电动机并联的执行输出端子之间。优选地，潜水泵电动机的测量保护装置还包括电动机绕组温度检测模块，所述电动机绕组温度检测模块包括一绕组温度检测电压采样单元和另一作为绕组温度信号转换单元的信号转换单元，以及一用于断开潜水泵电动机的绕组过热输出模块；[0010]所述绕组温度检测电压采样单元具有用于与预埋于电动机绕组中的三个串联的 PTC传感器的输出端对应电连接的输入端子，以通过绕组温度检测电压采样单元的输出电压的变化表征PTC传感器的电阻变化；绕组温度检测电压采样单元的输出端与绕组温度检测信号转换单元的差分放大电路的输入端对应电连接，绕组温度检测信号转换单元的输出端输出表征绕组温度的频率信号至主控器中进行处理。优选地，所述潜水泵电动机的测量保护装置还包括电动机轴承温度检测模块，所述电动机轴承温度检测模块包括一轴承温度检测电压采样单元和另一作为轴承温度信号转换单元的信号转换单元，以及，一用于断开潜水泵电动机的轴承过热输出模块；所述轴承温度检测电压采样单元具有用于与预埋于电动机轴承中的PTC传感器的输出端对应电连接的输入端子，以通过轴承温度检测电压采样单元的输出电压的变化表征PTC传感器的电阻变化；轴承温度检测电压采样单元的输出端与轴承温度检测信号转换单元的差分放大电路的输入端对应电连接，轴承温度检测信号转换单元的输出端输出表征轴承温度的频率信号至主控器中进行处理。本实用新型的有益效果为本实用新型的测量保护装置至少可以在腔体渗水时及时切断潜水泵电动机的供电电源，使其停止工作，并及时通知工作人员抢修，其腔体渗水检测模块采用将电压信号转换为频率信号的方式有利于主控器进行分析处理，作出及时准确的判断。
图1示出了本实用新型所述测量保护装置的电压检测模块的一种实施方式的电路结构；图2示出了本实用新型所述测量保护装置的电流检测模块的一种实施方式的电路结构；图3示出了本实用新型所述测量保护装置的电动机轴承温度检测模块的一种实施方式的电路结构；图4示出了本实用新型所述测量保护装置的腔体渗水检测模块的一种实施方式的电路结构；图5示出了本实用新型所述测量保护装置的电动绕组温度检测模块的一种实施方式的电路结构；图6示出了本实用新型所述测量保护装置应用的继电器输出模块的一种实施方式的电路结构。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。本实用新型所述测量保护装置主要包括如图4所示的腔体渗水检测模块，其包括渗水检测电压采样单元和渗水检测信号转换单元，该渗水检测电压采样单元的输入端子 LLSl, LLS2外接预埋于电动机腔体内的干簧管液位感应器，进而采集干簧管液位感应器的电阻变化；该渗水检测信号转换单元采用如下的信号转换单元，信号转换单元包括差分放大电路、电压-频率变换器U17、光耦U32和开关管Q1，该差分放大电路的输出端与电压-频率变换器U17的比较输入端VIN电连接，该电压-频率变换器U17的频率输出端FOUT与光耦U32的发光二极管的阴极电连接，第一电压输出端(本实施例中提供12V电压)经电阻 R98与光耦U32的发光二极管的阳极电连接，并经电阻RlOl与频率输出端FOUT电连接；第二电压输出端(本实施例中提供3. 3V电压)一支路经电阻RlOO与光耦U32的感光三极管的集电极电连接，另一支路经电阻R103与开关管Ql的作为信号转换单元输出端的发射极电连接，感光三极管的集电极经电阻R102与开关管Ql的基极电连接，感光三极管的发射极与开关管Ql的集电极均接地。渗水检测信号转换单元的差分放大电路的输入端与渗水检测电压采样单元的输出端对应电连接，渗水检测信号转换单元的输出端(也即腔体渗水检测模块的输出端)输出表征腔体液位的频率信号PWM_1至主控器中进行处理，主控器将频率信号PWM_1与干簧管液位感应器的液位关系进行比较，当比较结果表示腔体渗水时，主控器将通过一腔体渗水输出模块控制潜水泵电动机急停，并同时进行报警，通知工作人员抢修。该电压-频率变换器U17(例如是型号为LM331的电压-频率变换器)的其它管脚，如接RC定时电路的管脚R/C，输入基准电流的管脚RS，电流输出管脚C0，以及阈值管脚 VX等，均可采用常规外围电路，在此不再具体说明。该腔体渗水输出模块可以采用如图6所示的继电器输出电路，该继电器输出电路包括继电器，继电器的线圈K4-B电连接于两个电源端子之间，在此，另个电源端子间还可以反接与线圈K4-B并联的二极管D6，供线圈K4-8反向放电；该继电器的常开触点K4-A电连接于两个执行输出端子J8_l，J8-2之间。该腔体渗水输出模块的两个电源端子分别与第三电压输出端(本实施例中输出+5V)和主控器的渗水信号输出端口 RLY-4电连接，该腔体渗水输出模块可通过其执行输出端子J8_l，J8-2与潜水泵电动机(例如其控制回路)并联于供电电源之间，这样，在主控器获知腔体渗水后，就会在渗水信号输出端口 RLY-4输出低电平，使腔体渗水输出模块的继电器得电，进而将控制回路短路，使潜水泵电动机处于安全状态。另外，该继电器输出电路可在两个执行输出端子J8-1，J8-2之间电连接电容C84 和电阻R48的串联电路。该渗水检测电压采样单元可以包括两个热敏电阻Rl，R2和两个瞬态抑制二极管 (TVS)Zl, Z2，第一电压输出端顺次经两个瞬态抑制二极管Zl，Z2和电阻R30接地(AGND)， 其中，两个瞬态抑制二极管Z1，Z2的阳极电连接在一起，并接地；该输入端子LLSl经热敏电阻Rl与第一电压输出端(也即瞬态抑制二极管Zl的阴极)电连接，输入端子LLS2经热敏电阻R2与瞬态抑制二极管Z2的阴极电连接。电阻R30的高电位端和接地端作为渗水检测电压采样单元的输出端与渗水检测信号转换单元的差分放大电路的输入端电连接，其中， 该电阻R30可与一电容C5并联，以进行滤波。该差分放大电路可以包括两个运算放大器U31-B，U31-A，运算放大器U31-B的同相和反相输入端作为差分放大电路的输入端分别经电阻R116和R104对应与渗水检测电压采样单元的输出端，即电阻R30的高电位端和接地端电连接；运算放大器U31-B的反相输入端经电容C67和电阻R105的并联电路与其输出端电连接，运算放大器U31-B的输出端与运算放大器U31-A的同相输入端电连接，运算放大器U31-A的反相输入端经电阻R120接地，并经电阻R106与其输出端电连接。该运算放大器U31-A的输出端作为差分放大电路的输出端经电阻R86与电压-频率变换器U17的比较输入端VIN电连接。该测量保护装置还可以包括如图5所述的电动机绕组温度检测模块，该电动机绕组温度检测模块包括绕组温度检测电压采样单元和绕组温度信号转换单元，该绕组温度信号转换单元同样采用上述的信号转换单元，该绕组温度检测电压采样单元的输入端子 0UT2-，0UT2+与预埋于电动机绕组中的三个串联的PTC传感器的输出端对应电连接，其中的三个PTC与三相绕组一一对应配置。绕组温度检测电压采样单元的输出端与绕组温度检测信号转换单元的差分放大电路的输入端对应电连接，绕组温度检测信号转换单元的输出端输出表征绕组温度的频率信号PWM_2至主控器中进行处理，主控器将频率信号PWM_2与不同阻值(PTC传感器的阻值越大，表征温度越高)的频率信号进行比较，当比较结果表示绕组温度超过绕组温度设定值时，主控器将通过一绕组过热输出模块控制潜水泵电动机急停，并同时进行报警，通知工作人员抢修。该绕组过热输出模块也可以采用如图6所示的继电器输出电路，该绕组过热输出模块的两个电源端子分别与第三电压输出端(本实施例中输出+5V)和主控器的绕组过热信号输出端口电连接，该绕组过热输出模块可通过其执行输出端子J8-1，J8-2与潜水泵电动机的控制回路并联于供电电源之间。其急停原理与上述说明的相同，在此不再进一步说明。该绕组温度检测电压采样单元包括两个热敏电阻Rl’，R2’和两个瞬态抑制二极管(TVS)Z1’，Z2’，第四电压输出端VAN顺次经两个电阻R107，R117接地(AGND)，输入端子 0UT2-顺次经热敏电阻R1’、瞬态抑制二极管ΖΓ、瞬态抑制二极管Z2’和热敏电阻R2’与输入端子0UT2+电连接，两个瞬态抑制二极管Z1’，Z2’的阳极电连接在一起，并接地；瞬态抑制二极管ΖΓ的阴极经电阻R118与电阻R117的高电位端电连接，瞬态抑制二极管Z2’的阴极经电阻R119接地。电阻R117的高电位端和接地端作为绕组温度电压采样单元的输出端与绕组温度检测信号转换单元的差分放大电路的输入端电连接。该测量保护装置还可以包括电动机轴承温度检测模块，如图3所示，该电动机轴承温度检测模块包括轴承温度检测电压采样单元和轴承温度信号转换单元，该轴承温度信号转换单元同样采用上述的信号转换单元，该轴承温度检测电压采样单元的输入端子 PT100-LPT100-2与预埋于电动机轴承中的PTC传感器的输出端对应电连接。轴承温度检测电压采样单元的输出端与轴承温度检测信号转换单元的差分放大电路的输入端对应电连接，轴承温度检测信号转换单元的输出端输出表征轴承温度的频率信号PC13至主控器中进行处理，主控器将频率信号PC13与不同阻值(PTC传感器的阻值越大，表征温度越高) 的频率信号进行比较，当比较结果表示轴承温度超过轴承温度设定值时，主控器将通过一轴承过热输出模块控制潜水泵电动机急停，并同时进行报警，通知工作人员抢修。该轴承过热输出模块也可以采用如图6所示的继电器输出电路，轴承过热输出模块的两个电源端子分别与第三电压输出端(本实施例中输出+5V)和主控器的轴承过热信号输出端口电连接，该轴承过热输出模块可通过其执行输出端子J8-1，J8-2与潜水泵电动机的控制回路并联于供电电源之间，其急停原理与上述说明的相同，在此不再进一步说明。该轴承温度检测电压采样单元可包括电连接于输入端子PT100-1，PT100-2之间的两个瞬态抑制二极管(TVS)Z3，Z4，两个瞬态抑制二极管^3，TA的阳极电连接在一起，并接地；第五电压输出端(本实施例中提供2. 5V电压)一支路经电阻R20与输入端子 PT100-1电连接，另一支路经电阻R18和R19与输入端子PT100-2电连接；另外，输入端子 PT100-1经电阻R14和电阻R21接地。电阻R19的高电位端和电阻R21的高电位端作为轴承温度电压采样单元的输出端与轴承温度检测信号转换单元的差分放大电路的输入端电连接。其中，电阻R21可与一电容C13并联，以进行滤波。该测量保护装置还设置有三个如图1所示的用于检测三相四线制的相电压的电压检测模块，电压检测模块输入端子J6-10，J6-7接入与各自相对应的相电压，两个输入端子J6-10，J6-7间电连接有电阻R12、R18、R19、R22和R29与电阻R21、电容C18和瞬态抑制二极管D32的并联电路的串联电路。电阻R221的高电位端输出的电压信号UA-I输入至主控器的电压采集端口中，电阻R221的低电位端与参考电位端VREF电连接(如接地)。在此本领域技术人员均应当清楚的是，主控器一般应通过三个电压采集端口对应接收三个电压检测模块输出的电压信号。同样，主控器同样可通过采用如图6所示的继电器输出电路的过压输出模块保护潜水泵电动机。该测量保护装置还设置有三个如图2所示的用于检测三相四线制的相电流的电流检测模块，电流检测模块的输入端子J6-5，J6-6接入与各种相对应的相电流，输入端子 J6-5，J6-6之间电连接有分压电阻RlM和R56，电阻RlM的高电位端经电阻R2和受控于主控器输出的控制信号CHAl的开关件U16-A与运算放大器U2-A的同相输入端电连接，电阻R56的高电位端经电阻R59和受控于主控器输出的控制信号CHA2的开关件U16-B与运算放大器U2-A的同相输入端电连接，电阻R56的低电位端经电阻R152与运算放大器U2-A 的反相输入端电连接，运算放大器U2-A的反相输入端经电阻R153与其输出端电连接，运算放大器U2-A的输出端作为电流检测模块的输出端子输出表征相电流大小的电压信号IA至主控器的电流采样端口。同样，主控器同样可通过采用如图6所示的继电器输出电路的过流输出模块保护潜水泵电动机。另外，主控器可默认选择开启开关件U16-B，当其判断检测到的电流过小时，可关闭开关件U16-B，而开启开关件U16-A。该输入端子J6-5可经热敏电阻Rll后一支路经瞬态抑制二极管D19接地，另一支路经两个阳极电连接在一起的第一瞬态抑制二极管接地，输入端子J6-5经热敏电阻R20 后一支路经瞬态抑制二极管D2接地，另一支路经两个阳极电连接在一起的第二瞬态抑制二极管接地，两个第一瞬态抑制二极管和两个第二瞬态抑制二极管构成瞬态抑制二极管组 Zl ；上述的分压电阻可电连接于电阻Rll和R20之间，另外，电阻Rll和R20之间还可电连接一电容C2。本领域的技术人员均清楚，上述提及的各热敏电阻和各瞬态抑制二极管均是起到保护相应模块的作用，其并不是各模块实现相应功能的功能单元。另外，为了便于为PLC提供信号，本实用新型的测量保护装置还可以配置将控制器根据各采集到的数据转换为PWM波输出的信号转换为模拟量输出的模拟量输出电路。本实用新型的测量保护装置集合上述各种保护模块，就构成了综合测量保护装置，为潜水泵电动机提供全方位的保护。综上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围， 即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本实用新型的技术范畴。
权利要求1.一种潜水泵电动机的测量保护装置，其特征在于包括主控器和腔体渗水检测模块，所述腔体渗水检测模块包括一渗水检测电压采样单元和一作为渗水检测信号转换单元的信号转换单元，以及一用于断开潜水泵电动机的腔体渗水输出模块；所述渗水检测电压采样单元具有用于外接预埋于电动机腔体内的干簧管液位感应器的输入端子，以通过渗水检测电压采样单元的输出电压的变化表征干簧管液位感应器的电阻变化；所述信号转换单元包括差分放大电路、电压-频率变换器、光耦和开关管，所述差分放大电路的输出端与电压-频率变换器的比较输入端电连接，所述电压-频率变换器的频率输出端与光耦的发光二极管的阴极电连接，第一电压输出端与光耦的发光二极管的阳极电连接，并与频率输出端电连接；第二电压输出端一支路与光耦的感光三极管的集电极电连接，另一支路与开关管的作为信号转换单元输出端的发射极电连接，感光三极管的集电极与开关管的基极电连接，感光三极管的发射极与开关管的集电极均接地；所述渗水检测信号转换单元的差分放大电路的输入端与渗水检测电压采样单元的输出端对应电连接，渗水检测信号转换单元的输出端输出表征腔体液位的频率信号至主控器中进行处理。
2.根据权利要求1所述的潜水泵电动机的测量保护装置，其特征在于所述腔体渗水输出模块采用继电器输出电路，所述继电器输出电路包括继电器，继电器的线圈电连接于第三电压输出端和主控器的渗水信号输出端口之间；所述继电器的常开触点电连接于两个用于使腔体渗水输出模块与潜水泵电动机并联的执行输出端子之间。
3.根据权利要求1所述的潜水泵电动机的测量保护装置，其特征在于还包括电动机绕组温度检测模块，所述电动机绕组温度检测模块包括一绕组温度检测电压采样单元和另一作为绕组温度信号转换单元的信号转换单元，以及一用于断开潜水泵电动机的绕组过热输出模块；所述绕组温度检测电压采样单元具有用于与预埋于电动机绕组中的三个串联的PTC 传感器的输出端对应电连接的输入端子，以通过绕组温度检测电压采样单元的输出电压的变化表征PTC传感器的电阻变化；绕组温度检测电压采样单元的输出端与绕组温度检测信号转换单元的差分放大电路的输入端对应电连接，绕组温度检测信号转换单元的输出端输出表征绕组温度的频率信号至主控器中进行处理。
4.根据权利要求1所述的潜水泵电动机的测量保护装置，其特征在于还包括电动机轴承温度检测模块，所述电动机轴承温度检测模块包括一轴承温度检测电压采样单元和另一作为轴承温度信号转换单元的信号转换单元，以及，一用于断开潜水泵电动机的轴承过热输出模块；所述轴承温度检测电压采样单元具有用于与预埋于电动机轴承中的PTC传感器的输出端对应电连接的输入端子，以通过轴承温度检测电压采样单元的输出电压的变化表征 PTC传感器的电阻变化；轴承温度检测电压采样单元的输出端与轴承温度检测信号转换单元的差分放大电路的输入端对应电连接，轴承温度检测信号转换单元的输出端输出表征轴承温度的频率信号至主控器中进行处理。
专利摘要本实用新型公开了一种潜水泵电动机的测量保护装置，包括主控器和腔体渗水检测模块，腔体渗水检测模块包括渗水检测电压采样单元、渗水检测信号转换单元和用于断开潜水泵电动机的腔体渗水输出模块；前者具有用于外接预埋于电动机腔体内的干簧管液位感应器的输入端子；渗水检测信号转换单元的差分放大电路的输入端与渗水检测电压采样单元的输出端电连接，输出端输出表征腔体液位的频率信号至主控器中进行处理，主控器将表征腔体液位的频率信号与干簧管液位感应器的液位关系进行比较，并根据比较结果启动所述腔体渗水输出模块。本实用新型的测量保护装置至少可以在腔体渗水时及时切断潜水泵电动机的供电电源，使其停止工作，并及时通知工作人员抢修。
文档编号G01M3/40GK202268679SQ20112028603
公开日2012年6月6日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者任家爱, 熊皓, 王瑞, 许爱法 申请人:深圳市亚特尔科技有限公司