专利名称：数字式发电机测速仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一发电机转速测量装置，可用于各类发电机转速的实时测量。
在现今的电力工业中，对发电机转速的测量大多采用模拟指针式仪表，其精确度、分辨率都较低，反应速度也较慢。我们检索到现有的技术为一项多功能转速表，其专利申请号为90211504，它是以单片机为核心，配有存数、人机对话、信号整形等多个部分。它的主要缺点是与大多数微处理器一样，使用者需使用一套专用指令，通过人机对话部分与仪表进行联系，操作比较繁琐。同时，它又将程序储存在芯片中，使其组成比较复杂，不利于使用者进行维修。
本实用新型的目的是提供一种数字化显示的发电机转速的监测装置，借助这种装置，可将发电机的转速迅速地显示出来，并且操作、维修简便。
本实用新型的目的是这样实现的它包括整形电路(1)、锁相倍频电路(2)、运算电路(3)、测频电路(4)、数显电路(5)、预置数电路(6)、电源电路(7)。发电机输出的二次电压U x接整形电路(1)，所述整形电路(1)接锁相倍频电路(2)，锁相倍频电路(2)接运算电路(3)，运算电路(3)接测频电路(4)，测频电路(4)接数显电路(5)；电源电路(7)接整形电路(1)，电源电路(7)接锁相倍频电路(2)，电源电路(7)接运算电路(3)，电源电路(7)接测频电路(4)，电源电路(7)接数显电路(5)，电源电路(7)接预置数电路(6)；预置数电路(6)接运算电路(3)。
基于发电机转速n与发电机磁极对数p及发电机输出交流电频率f之间的关系为n＝60f/p，同时由于制造上的原因，发电机的磁极对数p为一个固定值，在测量发电机转速时，首先将发电机输出的交流电压进行整形，使之变为一数字脉冲量，并将其适量倍频，再通过预置数电路(6)预置与被测发电机相应的预置数60/p，该预置数60/p与前述倍频后的数字脉冲量通过运算电路(3)进行乘法运算，通过测频电路(4)的控制，数显电路(5)将运算结果60f/p显示出来，即被测发电机的实时转速，从而达到测量发电机转速的目的。
本实用新型的运算电路(3)由乘法器构成，各乘法器之间按位级联，各乘法器分别按位与预置数电路(6)中相应的预置数开关相连，各乘法器又分别与锁相倍频电路(2)的输出相连，最末位对应的乘法器与测频电路(4)相连。
本实用新型由于采用了锁相倍频电路，使其测量结果更精确。在转速大于或等于500转/分时，其精确度为±1转/分，在转速小于500转/分时，其精确度为±0.1转/分，这是指针式仪表所难以达到的。同时，该技术又使测量结果时刻随转速的变化而变化，测量结果的显示变换时间小于1秒。本实用新型由于采用了预置数电路及运算电路，使得生产者及使用、维修人员的工作更简单。这是因为对生产者来说，勿需象微处理器类产品的生产方法一样进行程序的输出及调试，而仅需进行分立元件之间的焊装。对使用、维护者来说，仅需一次性预置与所测发电机相应的预置数60/p，即可由仪器自行完成转速的测量，而不必进行给出指令一类的操作。在本实用新型的电路中没有不易获知或理解的电路，大多为通用型集成电路，因而易于维护。
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步详细说明。
说明书附
图1是本实用新型的电气原理图。
说明书附图2、说明书附图3是本实用新型的电路图。
发电机输出的二次电压U x信号经D1、D2限幅，由G1形成数字脉冲信号，从而完成了整形。整形后的信号通过由IC1、IC2构成的锁相倍频电路(2)完成锁相倍频，其中IC1为锁相环电路，IC2为除法器电路，亦即分频电路，其除数即分频倍数由具体需要并且综合其后的运算电路(3)而定。如除数为m，则经整形电路(1)后的频率信号f在经过锁相倍频电路(2)后就变成频率为mf的信号，即完成了m倍频。被测信号经倍频后进入运算电路(3)，该电路的功能是将来自预置数电路(6)的预置数60/p与来自锁相倍频电路(2)的动态变化信号mf做乘法，并将乘积输出给下一级电路。在这里预置数60/p是通过十进制数拨轮开关预置的，该预置数电路(6)将人为预置的十进制数转化为BCD码输给运算电路(3)，运算电路(3)将乘积60mf/p输出给测频电路(4)。测频电路(4)为一普通频率计，其测量上限大于10KHz，在本电路中它主要由IC5、IC6组成。IC5及其外围元件构成一秒信号发生器，产生一标准的秒信号脉冲。IC6及其外围元件构成控制电路，秒信号脉冲通过控制电路控制数显电路(5)中的计数门的启闭时间，从而达到测频的目的。数显电路(5)采用CMOS-LED多位组合器件，它将计数、锁存、译码、驱动、LED显示五种功能集为一体，且为多位显示。通过测频电路(4)的控制，数显电路(5)将运算电路(3)的输出结果60mf/p以十进制数的形式显示出来，即达到发电机转速数字化监测的目的。本实例是以四位显示为例的，这里m可取100，即先将f进行100倍频，当发电机以额定转速运行时，其频率f应为50Hz，则倍频后为5000Hz。如某水轮发电机磁极对数为40，由上述原理可知其额定转速为60×50/40转/分即75转/分，对这类较低的转速需精确到十分位。为解决其精度问题，在预置数电路(6)中将预置数预置为0.1500。这样，通过运算电路(3)得到倍频结果与预置数的乘积为5000×0.1500＝750，再将数显电路(5)中的小数点燃亮，则实际显示变为75.00，其精确度即达到了±0.1转/分。这里，预置数总为小于1的数，这是由器件本身的性质决定的。可以看出倍频的作用有二其一，提高了精确度；其二，弥补了预置数电路(6)中预置数小于1的不足。从《(中国水利发电年鉴1949～1983》中查得，在我国现有的发电机组中转速最低者为葛洲坝水电厂所用的机组，转速为54.6转/分，转速最高者为大多数火电厂所用的机组，转速为3000转/分。因此，对国内各类发电机组，采用100倍频，数字式转速显示及预置数都取四位，在转速不大于500转/分时，点燃右数第二位小数点，即可满足发电机转速数字式显示的精确性及完整性。
电源取自与发电机输出的电压信号分离且独立的220V交流电源，以提高其工作的可靠性。该交流电源经降压、整流、滤波后，由集成稳压电路IC3为各电路提供一稳定的直流电压，以上构成电源电路(7)
在本实用新型中，IC1采用CC4048、IC2采用CC45I8、IC3采用W7805、IC4采用74LS04、IC5采用C4001、IC6采用74LS123、IC7采用CC4527、IC8采用CC4527、IC9采用CC4527。
本实用新型通过实验检验，稳定性好，精确度高，工艺要求简单，便于制作和维修，操作简便，成本低廉，适用于各类发电机组的转速监测，有利于普及应用。
权利要求1.一种数字式发电机测速仪，它包括整形电路(1)、锁相倍频电路(2)、运算电路(3)、测频电路(4)、数显电路(5)、预置数电路(6)、电源电路(7)，其特征在于发电机输出的二次电压Ux或二次电流Ix接整形电路(1)，所述整形电路(1)接锁相倍频电路(2)，锁相倍频电路(2)接运算电路(3)，运算电路(3)接测频电路(4)，测频电路(4)接数显电路(5)；电源电路(7)接整形电路(1)，电源电路(7)接锁相倍频电路(2)，电源电路(7)接运算电路(3)，电源电路(7)接测频电路(4)，电源电路(7)接数显电路(5)，电源电路(7)接预置数电路(6)；预置数电路(6)接运算电路(3)。
2.根据权利要求1所述的数字式发电机测速仪，其特征在于其运算电路(3)由乘法器构成，各乘法器之间按位级联，各乘法器分别按位与预置数电路(6)中相应的预置数开关相连，各乘法器又分别与锁相倍频电路(2)的输出相连，最末位对应的乘法器与测频电路(4)相连。
专利摘要本实用新型公开了一种用于监测发电机转速的数字式发电机测速仪。该测速仪主要由整形电路、锁相倍频电路、运算电路、测频电路、数显电路、预置数电路、电源电路组成，通过对频率信号的处理，以显示发电机的转速。该测速仪可以迅速跟踪发电机转速的变化，而且精确度高，稳定性好，工艺要求简单，操作、维修简便，成本低廉，适用于各类发电机组的转速监测，有利于普及应用。
文档编号G01P3/42GK2257018SQ95214250
公开日1997年6月25日 申请日期1995年6月26日 优先权日1995年6月26日
发明者张宛旭 申请人:张宛旭, 张宛方