一种泵的电机转速和流量测量的控制装置及其方法
【专利摘要】本发明涉及一种泵的电机转速和流量测量的控制装置及其方法，它属于控制领域。本发明包括外部转速传感器、外部流量计、脉冲信号单元、光耦信号电路一、光耦信号电路二、光耦信号电路三、转速信号单元、流量信号单元和单片机，脉冲信号单元和光耦信号电路一分别连接转速信号单元，转速信号单元与单片机的连接，线圈式感应传感器和频率式输出传感器与脉冲信号单元和光耦信号电路一相连，光耦信号电路二和光耦信号电路三分别连接流量信号单元，流量信号单元与单片机连接，电磁流量计和涡轮流量计分别与光耦信号电路二和光耦信号电路三相连。本发明简单合理，能测量电机转速和流量，测量精度高，操作简便，专用性强，能直观显示测量值。
【专利说明】
一种泵的电机转速和流量测量的控制装置及其方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种装置及其方法，尤其是涉及一种栗的电机转速和流量测量的控制装置及其方法，它主要用于栗的电机转速测量和与流量计配套用于液体介质流量测量，它属于控制领域。【背景技术】
[0002]现有技术中栗的电机转速和流量测量主要采用以下几种:1、栗的电机转速测量常用有光反射法、霍尔开关检测法和光栅法;2、栗的流量测量有电磁流量计、涡轮流量计等流量传感器测量。
[0003]上述两种技术存在的问题和缺点:它们对栗的电机转速和流量是分立测量，转速测量只能显示转速，没有转差、转子频率及电网频率显示;流量测量的流量单位切换不方便，给人们造成诸多不便。
[0004]【公开日】为2012年10月17日，公开号为号102734144A的中国专利中，公开了一种名称为“流量分配系统及流量分配方法”的发明专利。本发明包括转速测量装置、控制器和流量控制单元;控制器与转速测量装置相连接，用于根据转速-电流对应关系确定与发动机的转速相匹配的电流信号;流量控制单元与控制器相连接，用于根据电流信号对栗的流量进行调节分配。虽然该专利可以对栗进行转速和流量的测量，但是对转速和流量是分立测量， 转速测量只能显示转速，没有转差、转子频率及电网频率显示，故其还是存在上述的缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种装置简单合理， 能测量电机转速和流量，测量精度高，操作简便，安全可靠，专用性强，能直观显示测量值的栗的电机转速和流量测量的控制装置及其方法。
[0006]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:该栗的电机转速和流量测量的控制装置，包括外部转速传感器和外部流量计，所述外部转速传感器包括线圈式感应传感器和频率式输出传感器，外部流量计包括电磁流量计和祸轮流量计，其特征在于:还包括脉冲信号单元、光耦信号电路一、光耦信号电路二、光耦信号电路三、转速信号单元、流量信号单元、 单片机、通讯模块、键盘、数值显示管、LED指示灯、变压器和光耦信号电路四，所述脉冲信号单元和光耦信号电路一分别连接转速信号单元，该转速信号单元的输出端与单片机的信号输入端连接，线圈式感应传感器和频率式输出传感器的输出端分别与脉冲信号单元和光耦信号电路一的输入端相连;光耦信号电路二和光耦信号电路三分别连接流量信号单元，该流量信号单元的输出端与单片机的信号输入端连接，电磁流量计和涡轮流量计的输出端分别与光耦信号电路二和光耦信号电路三的输入端相连;单片机的信号输入端连接键盘的信号输出端，单片机的显示信号输出端连接数值显示管的信号输入端，单片机的状态显示输出端连接LED指示灯的输入端，单片机的数据传输接口与通讯模块连接，单片机的信号输入端连接光耦信号电路四的信号输出端，变压器的信号输出端与光耦信号电路四的信号输入端相连;简单合理，能测量电机转速和流量，测量精度高，操作简便，安全可靠，专用性强，能直观显示测量值，线圈式感应传感器的信号是mV级正弦波信号，由滤波电路、低频放大器和光耦隔离转换成脉冲信号到转速信号切换单元;频率式输出传感器的频率信号经光耦隔离、信号整形电路到转速信号切换单元，转速信号切换单元由单片机控制哪一路转速信号输入到单片机；电磁流量计和涡轮流量计频率信号经光耦隔离、信号整形电路到流量信号切换单元，流量信号切换单元由单片机控制哪一路流量信号输入到单片机;单片机功能是信号采集、数据运算处理、数据保存及控制各个模块工作。
[0007]作为优选，本发明所述脉冲信号单元为滤波电路、低频放大器和光耦隔离三部分组成;把正弦波信号转换成脉冲频率信号。
[0008]作为优选，本发明所述光耦信号电路一、光耦信号电路二、光耦信号电路三和光耦信号电路四均为光耦隔离和信号整形电路两部分组成。
[0009]作为优选，本发明所述转速信号单元为转速信号二选一切换电路;受单片机控制信号哪一路转速信号输入。
[0010]作为优选，本发明所述流量信号单元为流量信号二选一切换电路;受单片机控制信号哪一路流量信号输入。
[0011]作为优选，本发明所述单片机采用八位单片机，型号为PIC16F877A;使得单片机的控制信号更准确。
[0012]作为优选，本发明所述通讯模块为232通讯模块;可与计算机通讯。[〇〇13]作为优选，本发明所述数值显示管分两个窗口，单个窗口均由五位LED七段数码管组成;使得显示更直观。
[0014]作为优选，本发明所述频率式输出传感器采用霍尔传感器或光电传感器中的一种;使得信号传输更快。
[0015]本发明还提供一种栗的电机转速和流量测量的控制方法，采用权利要求1-8所述的栗的电机转速和流量测量的控制装置，步骤如下:(1)通过外部转速传感器和外部流量计，将栗的电机转速传感器信号和流量计信号都传送到单片机上；(2)通过单片机进行信号采集、数据运算处理、数据保存及控制各个模块的工作；(3)由键盘进行参数设置和界面操作，数值显示管分两个窗口，左窗口显示电机转速、转差、转子频率及电网频率，右窗口显示不同单位下的流量及信号频率，LED指示灯显示窗口的显示状态，变压器作为电压互感器使用，采集电网频率，通讯模块与电脑通讯。
[0016]本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果:1、装置简单合理，能测量电机转速和流量，测量精度高，安全可靠，专用性强，能直观显示测量值;2、实时响应速度快，操作简便，设有RS232串行数据标准接口，可与计算机进行通讯。【附图说明】
[0017]图1是本发明实施例的电路结构示意图。
[0018]图中:脉冲信号单元1，光耦信号电路一 2,光耦信号电路二3,光耦信号电路三4,转速信号单元5，流量信号单元6，单片机7，通讯模块8，键盘9，数值显示管10，LED指示灯11，变压器12，光耦信号电路四13，外部转速传感器20，外部流量计30，线圈式感应传感器201，频率式输出传感器202，电磁流量计301，涡轮流量计302。【具体实施方式】
[0019]下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
[0020]实施例。
[0021]参见图1，本实施例栗的电机转速和流量测量的控制装置主要包括脉冲信号单元 1、光耦信号电路一 2、光耦信号电路二3、光耦信号电路三4、转速信号单元5、流量信号单元 6、单片机7、通讯模块8、键盘9、数值显示管10、LED指示灯11、变压器12、光耦信号电路四13、 外部转速传感器20和外部流量计30。[〇〇22]本实施例包括外部转速传感器20和外部流量计30,外部转速传感器20包括线圈式感应传感器201和频率式输出传感器202,外部流量计30包括电磁流量计301和涡轮流量计 302,脉冲信号单元1和光耦信号电路一 2分别连接转速信号单元5,该转速信号单元5的输出端与单片机7的信号输入端连接，线圈式感应传感器201和频率式输出传感器202的输出端分别与脉冲信号单元1和光親信号电路一 2的输入端相连。
[0023]本实施例中光耦信号电路二3和光耦信号电路三4分别连接流量信号单元6,该流量信号单元6的输出端与单片机7的信号输入端连接，电磁流量计301和涡轮流量计302的输出端分别与光親信号电路二3和光親信号电路三4的输入端相连。[〇〇24]本实施例中单片机7的信号输入端连接键盘9的信号输出端，单片机7的显示信号输出端连接数值显示管10的信号输入端，单片机7的状态显示输出端连接LED指示灯11的输入端，单片机7的数据传输接口与通讯模块8连接，单片机7的信号输入端连接光耦信号电路四13的信号输出端，变压器12的信号输出端与光耦信号电路四13的信号输入端相连。
[0025]本实施例中脉冲信号单元1为滤波电路、低频放大器和光耦隔离三部分组成，光耦信号电路一 2、光親信号电路二3、光親信号电路三4和光親信号电路四13均为光親隔离和信号整形电路两部分组成。
[0026]本实施例中转速信号单元5为转速信号二选一切换电路，流量信号单元6为流量信号二选一切换电路。[〇〇27]本实施例中单片机7采用八位单片机7,型号为PIC16F877A，通讯模块8为232通讯模块8，数值显示管10分两个窗口，单个窗口均由五位LED七段数码管组成，频率式输出传感器202采用霍尔传感器或光电传感器中的一种。
[0028]本实施例栗的电机转速和流量测量的控制方法，步骤如下:(1)通过外部转速传感器20和外部流量计30,将栗的电机转速传感器信号和流量计信号都传送到单片机7上；(2) 通过单片机7进行信号采集、数据运算处理、数据保存及控制各个模块的工作；(3)由键盘9 进行参数设置和界面操作，数值显示管10分两个窗口，左窗口显示电机转速、转差、转子频率及电网频率，右窗口显示不同单位下的流量及信号频率，LED指示灯11显示窗口的显示状态，变压器12作为电压互感器使用，采集电网频率，通讯模块8与电脑通讯。[〇〇29]本实施例中线圈式感应传感器201测电机转速原理是根据异步电机的漏磁现象感应出电机转子频率，装置还从工作电源中采集电网频率，公式计算转子频率与电网频率关系求得电机转速。
[0030]本实施例中线圈式感应传感器201的信号是mV级正弦波信号，由滤波电路、低频放大器和光耦隔离转换成脉冲信号到转速信号切换单元;频率式输出传感器202的频率信号经光耦隔离、信号整形电路到转速信号切换单元，转速信号切换单元由单片机7控制哪一路转速信号输入到单片机7;电磁流量计301和涡轮流量计302频率信号经光耦隔离、信号整形电路到流量信号切换单元，流量信号切换单元由单片机7控制哪一路流量信号输入到单片机7。[〇〇31]本实施例中脉冲信号单元1将正弦波信号转换成脉冲频率信号，转速信号单元5为转速信号二选一切换电路，受单片机7控制信号哪一路转速信号输入，流量信号单元6为流量信号二选一切换电路，受单片机7控制信号哪一路流量信号输入。[〇〇32]本实施例中光耦信号电路四13把正弦波信号转换成脉冲频率信号，键盘9为4X4键盘9，用于参数设置和界面操作，数值显示管10分两个窗口，单个窗口由五位LED七段数码管组成，LED指示灯11显示窗口的显示状态，变压器12为220V/12V变压器12,作为电压互感器使用，采集电网频率。
[0033]本实施例中栗的电机转速传感器信号和流量计信号都传送到同一个装置上，单片机7功能是信号采集、数据运算处理、数据保存及控制各个模块工作。装置由两个显示窗口组成，左窗口显示电机转速、转差、转子频率及电网频率，右窗口显示不同单位下的流量及信号频率，参数设置和界面操作通过按键面板输入，通过232通讯模块8与电脑通讯。[〇〇34]本实施例的控制方法实现了一个装置就能测量电机转速和流量，可作为栗性能试验中作为转速和流量的标准计量装置，专用性强。[0〇35 ]通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。[〇〇36]此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种栗的电机转速和流量测量的控制装置，包括外部转速传感器(20)和外部流量计 (30)，所述外部转速传感器(20)包括线圈式感应传感器(201)和频率式输出传感器(202)， 外部流量计(30 )包括电磁流量计(301)和祸轮流量计(302 )，其特征在于:还包括脉冲信号 单元(1)、光耦信号电路一(2)、光耦信号电路二(3)、光耦信号电路三(4)、转速信号单元 (5)、流量信号单元(6)、单片机(7)、通讯模块(8)、键盘(9)、数值显示管(10)、LED指示灯 (11)、变压器(12)和光耦信号电路四(13)，所述脉冲信号单元(1)和光耦信号电路一 (2)分 别连接转速信号单元(5)，该转速信号单元(5)的输出端与单片机(7)的信号输入端连接，线 圈式感应传感器(201)和频率式输出传感器(202)的输出端分别与脉冲信号单元(1)和光耦 信号电路一(2)的输入端相连；光耦信号电路二(3)和光耦信号电路三(4)分别连接流量信号单元(6)，该流量信号单 元(6 )的输出端与单片机(7 )的信号输入端连接，电磁流量计(301)和涡轮流量计(302 )的输 出端分别与光親信号电路二(3 )和光親信号电路三(4)的输入端相连；单片机(7)的信号输入端连接键盘(9)的信号输出端，单片机(7)的显示信号输出端连 接数值显示管(10)的信号输入端，单片机(7)的状态显示输出端连接LED指示灯(11)的输入 端，单片机(7)的数据传输接口与通讯模块(8)连接，单片机(7)的信号输入端连接光耦信号 电路四(13)的信号输出端，变压器(12)的信号输出端与光親信号电路四(13)的信号输入端 相连。2.根据权利要求1所述的栗的电机转速和流量测量的控制装置，其特征在于:所述脉冲 信号单元(1)为滤波电路、低频放大器和光耦隔离三部分组成。3.根据权利要求1所述的栗的电机转速和流量测量的控制装置，其特征在于:所述光耦 信号电路一(2)、光親信号电路二(3)、光親信号电路三(4)和光親信号电路四(13)均为光親 隔离和信号整形电路两部分组成。4.根据权利要求1所述的栗的电机转速和流量测量的控制装置，其特征在于:所述转速 信号单元(5)为转速信号二选一切换电路。5.根据权利要求1所述的栗的电机转速和流量测量的控制装置，其特征在于:所述流量 信号单元(6)为流量信号二选一切换电路。6.根据权利要求1所述的栗的电机转速和流量测量的控制装置，其特征在于:所述单片 机(7)采用八位单片机，型号为PIC16F877A。7.根据权利要求1所述的栗的电机转速和流量测量的控制装置，其特征在于:所述通讯 模块(8)为232通讯模块。8.根据权利要求1所述的栗的电机转速和流量测量的控制装置，其特征在于:所述数值 显示管(10)分两个窗口，单个窗口均由五位LED七段数码管组成。9.根据权利要求1所述的栗的电机转速和流量测量的控制装置，其特征在于:所述频率 式输出传感器(202)采用霍尔传感器或光电传感器中的一种。10.—种栗的电机转速和流量测量的控制方法，采用权利要求1-9所述的栗的电机转速 和流量测量的控制装置，其特征在于:步骤如下(1)通过外部转速传感器(20)和外部流量计(30)，将栗的电机转速传感器信号和流量 计信号都传送到单片机(7)上；(2)通过单片机(7)进行信号采集、数据运算处理、数据保存及控制各个模块的工作；(3)由键盘(9)进行参数设置和界面操作，数值显示管(10)分两个窗口，左窗口显示电 机转速、转差、转子频率及电网频率，右窗口显示不同单位下的流量及信号频率，LED指示 灯(11)显示窗口的显示状态，变压器(12)作为电压互感器使用，采集电网频率，通讯模块 (8)与电脑通讯。
【文档编号】G01D21/02GK105974840SQ201610413108
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】吴飞, 何朝辉, 陶仁和, 程玫, 汪灿飞, 戚胜坚
【申请人】浙江省机电设计研究院有限公司