一种基于单片机的电机参数监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于单片机的电机参数监测系统，其特征在于：至少包括：电压转换电路；电流转换电路；信号调理电路；用于接收上述信号调理电路输出信号的单片机；用于数据存储的数据存储装置；用于进行对电机参数进行显示的显示终端；用于进行人机交互的触摸屏；以及电源模块；电压转换电路包括三个电压互感器；电流转换电路包括三个电流互感器；信号调理电路包括三个相位补偿电路和六个放大电路；每个电压互感器依次通过一个放大电路、一个相位补偿电路与单片机的I/O端子电连接；每个电流互感器通过一个放大电路与单片机的I/O端子电连接；单片机的I/O端子通过数据线与数据存储装置、显示终端、触摸屏电连接。
【专利说明】
一种基于单片机的电机参数监测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电机参数检测技术领域，特别是涉及一种基于单片机的电机参数监测系统。【背景技术】
[0002]众所周知，近年来，随着社会的快速发展，人类对电力的需求量急剧增加，电能紧缺问题日趋严重，电力紧张问题已经极大地制约着社会经济的发展，为了节约电能并合理高效地利用电能，这就需要对电量参数进行准确实时地检测;通过统计发现:由电机所消耗的电能占工业企业用电总耗能的60%以上，电机系统效率的提高对节约电能意义也十分重大，如何提高电机系统的效率，则需要对电机的各种参数进行实时、准确地检测和分析，目前，人们针对电机参数的分析已经有很多模型理论，但是在电机参数的检测方面，由于现场工况比较复杂，传统单一地采用电流互感器或者是电压互感器进行检测，仅能够实现定时定点地检测，很难实现实时准确地在线检测，因此，设计开发一种能够实时、准确地检测电机参数的设备，对电力系统将有极其重要的意义。【实用新型内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是:提供一种基于单片机的电机参数监测系统；该基于单片机的电机参数监测系统能够实时、准确地检测电机输入端的电压和电流参数。
[0004]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
[0005]—种基于单片机的电机参数监测系统，至少包括:
[0006]用于采集电机输入端电压信号的电压转换电路；
[0007]用于采集电机输入端电流信号的电流转换电路；
[0008]用于接收上述电压转换电路和电流转换电路输出信号的信号调理电路；
[0009]用于接收上述信号调理电路输出信号的单片机；
[0010]用于数据存储的数据存储装置；
[0011]用于进行对电机参数进行显示的显示终端；
[0012]用于进行人机交互的触摸屏；[〇〇13]以及电源模块；
[0014]其中:上述电压转换电路包括三个电压互感器;上述电流转换电路包括三个电流互感器;上述信号调理电路包括三个相位补偿电路和六个放大电路;每个电压互感器依次通过一个放大电路、一个相位补偿电路与单片机的I/O端子电连接;每个电流互感器通过一个放大电路与单片机的I/O端子电连接;所述单片机的I/O端子通过数据线与数据存储装置、显示终端、触摸屏电连接。
[0015]进一步:每个放大电路包括第一运算放大器;该第一运算放大器的正电压引脚通过第四电阻接直流2.5V的电源端子;该第一运算放大器的正电压引脚通过第五电阻接地； 该第一运算放大器的负电压引脚通过第七电阻与该第一运算放大器的输出引脚电连接;上述第一运算放大器的负电压引脚为放大电路的信号输入端子，第一运算放大器的输出引脚为放大电路的信号输出端子。
[0016]更进一步:每个相位补偿电路包括第二运算放大器;该第二运算放大器的正电压引脚通过第四电容与电压互感器的输出端子电连接;该第二运算放大器的正电压引脚通过第八电阻接地;该第二运算放大器的负电压引脚依次通过第九电阻、第四电容接地;该第二运算放大器的负电压引脚分别通过第十电阻、第五电容与该第二运算放大器的输出引脚电连接;该第二运算放大器的正电压引脚为相位补偿电路的信号输入端子，第二运算放大器的输出引脚为相位补偿电路的信号输出端子。
[0017]更进一步:所述单片机为C8051F020单片机;所述数据存储装置为硬盘，所述显示终端为TFT真彩显示终端。
[0018]本实用新型具有的优点和积极效果是:
[0019]通过采用上述技术方案，本实用新型利用三个电压互感器、三个电流互感器分别检测电机输入端的三相电压和三相电流，同时将采集到的电压信号发送给相位补偿电路和放大电路进行信号预处理，将采集到的电流信号发送给放大电路进行信号预处理，随后将预处理结束后的信号发送给单片机，最后单片机将接收到的电压信号转给显示终端进行实时显示，由于单片机具有高频数据处理的功能，因此工作人员也可以根据需要在其内部加载各种信号处理软件，比如最常用的傅里叶变换等，由于采用了上述结构的信号调理电路， 本专利能够很好地保证信号传输过程中的稳定性和传输效率。【附图说明】
[0020]图1是本实用新型优选实施例的电路框图；
[0021]图2是本实用新型优选实施例中电源模块的电路图；
[0022]图3是本实用新型优选实施例中放大电路的电路图；
[0023]图4是本实用新型优选实施例中相位补偿电路的电路图。【具体实施方式】
[0024]为能进一步了解本实用新型的【实用新型内容】、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0025]请参阅图1至图4,一种基于单片机的电机参数监测系统，包括:
[0026]用于采集电机输入端电压信号的电压转换电路;上述电压转换电路包括三个电压互感器；
[0027]用于采集电机输入端电流信号的电流转换电路;上述电流转换电路包括三个电流互感器；
[0028]用于接收上述电压转换电路和电流转换电路输出信号的信号调理电路;上述信号调理电路包括三个相位补偿电路和六个放大电路;为了设计维修方便，三个相位补偿电路彼此相同，六个放大电路彼此相同；
[0029]用于接收上述信号调理电路输出信号的单片机;本优选实施例中的单片机选用的是C8051F020单片机；
[0030]用于数据存储的数据存储装置;所述数据存储装置为硬盘，在该硬盘上设置有USB接口；
[0031] 用于进行对电机参数进行显示的显示终端;所述显示终端为TFT真彩显示终端； [〇〇32]用于进行人机交互的触摸屏；[〇〇33]以及电源模块;其中:上述电压转换电路包括三个电压互感器;上述电流转换电路包括三个电流互感器;上述信号调理电路包括三个相位补偿电路和六个放大电路;每个电压互感器依次通过一个放大电路、一个相位补偿电路与单片机的I/O端子电连接;每个电流互感器通过一个放大电路与单片机的I/O端子电连接;所述单片机的I/O端子通过数据线与数据存储装置、显示终端、触摸屏电连接。
[0034]如图2所示:该电源模块包括将交流电转换为直流电的AC-DC芯片；该AC-DC芯片包括5V直流输出端子、-15V直流输出端子、15V直流输出端子、第一接地端子和第二接地端子； 其中:5V直流输出端子和第一接地端子之间分别电连接有第一极性电容C13、第一陶瓷电容 C12、以及第一电阻R5; -15V直流输出端子和第二接地端子之间分别电连接有第二极性电容 C15、第二陶瓷电容C14、以及第二电阻R7;15V直流输出端子和第二接地端子之间分别电连接有第三极性电容C18、第三陶瓷电容C17、以及第三电阻R8;[〇〇35]在本优选实施例的基础上，为了保证信号传输的质量，所述C8051F020单片机通过 RS-232电平转换芯片与TFT真彩显示终端连接。
[0036]如图3所示:所述放大电路包括第一运算放大器;该第一运算放大器的正电压引脚通过第四电阻R21接直流2.5V的电源端子;该第一运算放大器的正电压引脚通过第五电阻 R22接地;该第一运算放大器的负电压引脚通过第六电阻R16与相位补偿电路的输出端子连接;该第一运算放大器的负电压引脚通过第七电阻R17与该第一运算放大器的输出引脚电连接。上述第一运算放大器的负电压引脚为放大电路的信号输入端子，第一运算放大器的输出引脚为放大电路的信号输出端子。
[0037]如图4所示:所述相位补偿电路包括第二运算放大器;该第二运算放大器的正电压引脚通过第四电容与电压互感器的输出端子电连接;该第二运算放大器的正电压引脚通过第八电阻接地;该第二运算放大器的负电压引脚依次通过第九电阻、第四电容接地;该第二运算放大器的负电压引脚分别通过第十电阻、第五电容与该第二运算放大器的输出引脚电连接。该第二运算放大器的正电压引脚为相位补偿电路的信号输入端子，第二运算放大器的输出引脚为相位补偿电路的信号输出端子。[〇〇38] 本实用新型的工作原理为:三个电压互感器、三个电流互感器分别用于检测电机输入端的三相电压和三相电流，同时将采集到的电压信号发送给相位补偿电路和放大电路进行信号预处理，将采集到的电流信号发送给放大电路进行信号预处理，随后将预处理结束后的信号发送给C8051F020单片机，最后C8051F020单片机将接收到的电压信号转给TFT 真彩显示终端进行实时显示，由于C8051F020单片机具有高频数据处理的功能，因此工作人员也可以根据需要在其内部加载各种信号处理软件，比如最常用的傅里叶变换等。
[0039]以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种基于单片机的电机参数监测系统，其特征在于:至少包括:用于采集电机输入端电压信号的电压转换电路；用于采集电机输入端电流信号的电流转换电路；用于接收上述电压转换电路和电流转换电路输出信号的信号调理电路；用于接收上述信号调理电路输出信号的单片机；用于数据存储的数据存储装置；用于进行对电机参数进行显示的显示终端；用于进行人机交互的触摸屏；以及电源模块；其中:上述电压转换电路包括三个电压互感器；上述电流转换电路包括三个电流互感 器;上述信号调理电路包括三个相位补偿电路和六个放大电路;每个电压互感器依次通过 一个放大电路、一个相位补偿电路与单片机的I/O端子电连接;每个电流互感器通过一个放 大电路与单片机的I/O端子电连接;所述单片机的I/O端子通过数据线与数据存储装置、显 示终端、触摸屏电连接。2.根据权利要求1所述基于单片机的电机参数监测系统，其特征在于:每个放大电路包 括第一运算放大器;该第一运算放大器的正电压引脚通过第四电阻接直流2.5V的电源端 子;该第一运算放大器的正电压引脚通过第五电阻接地;该第一运算放大器的负电压引脚 通过第七电阻与该第一运算放大器的输出引脚电连接;上述第一运算放大器的负电压引脚 为放大电路的信号输入端子，第一运算放大器的输出引脚为放大电路的信号输出端子。3.根据权利要求2所述基于单片机的电机参数监测系统，其特征在于:每个相位补偿电 路包括第二运算放大器;该第二运算放大器的正电压引脚通过第四电容与电压互感器的输 出端子电连接;该第二运算放大器的正电压引脚通过第八电阻接地;该第二运算放大器的 负电压引脚依次通过第九电阻、第四电容接地;该第二运算放大器的负电压引脚分别通过 第十电阻、第五电容与该第二运算放大器的输出引脚电连接;该第二运算放大器的正电压 引脚为相位补偿电路的信号输入端子，第二运算放大器的输出引脚为相位补偿电路的信号 输出端子。4.根据权利要求3所述基于单片机的电机参数监测系统，其特征在于:所述单片机为 C8051F020单片机;所述数据存储装置为硬盘，所述显示终端为TFT真彩显示终端。
【文档编号】G01R31/34GK205608079SQ201620427697
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】杨家润, 杨丽华
【申请人】天津市五星电子仪器有限公司