专利名称：智能化电动机监控器的制作方法
技术领域：
本实用新型是采用单片计算机来对普通三相交流电动机实现智能化监控的，用来监控电动机正常工作状态。属于电动机星角起动变换装置。
目前，各种机电设备的电动机起动大多采用磁力星角起动器，这种起动器本身存在着几项明显不足1、在其内部的双金属片型热继电器只是定性的起到保护作用，不能定量保护电机，所以有许多安装了这种热继电器的电机控制系统并没有使电机逃出烧毁的厄运。
2、电机缺相时不能马上检测出来，并且停止电动机运行。
3、虽然在开始起动时能进行Y／△变换，但在起动完毕后，不能根据负载的变化进行Y／△变换，所以它不具备使电动机的输出功率随负载变化而变化的节电特性。
本实用新型的目的是研制一种智能化监控制装置，这种装置能够对电动机运行状态(主要是电流)，参数进行实时处理，并能按着负载的状况来控制电动机的运行。
本实用新型由信号检测部分、参数设置部分、数据处理部分、数据显示部分、输出控制部分组成。它是将原磁力星角起动器中直接控制电动机的三个交流接触器保留下来，其它的如主回路热继电器及整个控制回路取消。将电流检测元件分别串入三相回路中，检测出来的电流信号通过单片机进行实时处理和控制。由于三相电路中电流时时都在单片机监控之中，所以本监控装置具有随电动机负载变化而自动进行Y／△变换、断相保护、过载保护、定时控制等特点。其特征在于信号检测部分中是将串入电动机D三相回路中的8－20厘米金属导线△L(三相回路中为△LA、△LB、△LC、△L是范指，三相回路的信号检测部分结构形式相同)作为检测元件，其两端分别连接运算放大器组件IC1的两异相输入端，运算放大器组件IC1的输出端经二极管D接运算放大器组件IC2的反相输入端，IC2的同相输入端连光电耦合器PC2的出端，IC2输出端至光电耦合器PC1入端，光耦PC1出端PCA1经或门H1、H3至数据处理部分单片机8031的P3.3端口，单片机8031的P1.4和P1.7端口经三态门S接光耦PC2入端。参数设置部分的设置电位器W1－W4经电子开关CD输出接运算放大器组件IC3同相输入端，运算放大器组件IC3输出端接三态门S1输入端，三态门S1输出端连晶体管V6基极，V6发射极经或门H2、H3至单片机8031的P3.3端口，三态门S1控制端接晶体三极管V7基极和运放IC4输出端，V7集电极接运放IC3的反相输入端，IC4反相输入端接单片机8031的P1.7端口；功能设置按键1＃、2＃、3＃与单片机8031的P3.2、P3.4、P3.5端口相连，数据显示部分的驱动器Q数据输入端连单片机P1.0－P1.3端口，驱动器Q数据输出端至三位数码显示管阳极，数码显示管阴极接晶体三极V1－V3的集电极，V1－V3基极连接信号检测部分三相回路的三态门输出端。单片机8031的输出端口P3.0、P3.1至输出控制部分的三极管V4－V5基极，V4－V5集电极连继电器1T、2T线圈。继电器1T、2T触点控制系统控制回路中间继电器1J、2J吸合和断开，再由1J、2J的吸合断开控制1C、2C、3C的吸合与断开来控制电动机的运行与停止。
本系统可以控制电机在负载变化时自动进行Y／△变换，当在轻载时(工作电流低于额定电流的50％或其他设定值)电动机由△接线变为Y接线，负载增大时系统又自动变为△接法。某些控制系统要求其具有时间控制功能，而在本系统中只要将运行时间和停止时间调整到所需的数值就可以实现时间控制。它可将电动机的电流经过电流检测系统检测出来。并送入单片机进行分析和控制，从而对电动机进行断相、过载保护；起动、运行、停止定时，Y／△自动转换节能，故障检测等，使电动机运行在最佳状态。可供机床、动力机械、冶金、化工、水利、矿山、纺织、国防等部门作电机保护器、定时器、可远动控制和遥控，亦可与自动化仪表配套实现集中控制等，其应用范围广泛。
图1为本实用新型的方框图。
图2为本实用新型的信号检测部分和数据显示部分电路原理图。
图3为本实用新型的数据处理部分、参数设置部分和输出控制部分电路原理图。
图4为本实用新型的系统程序框图。
本实用新型抛弃了古老的电流检测元件电流互感器。而采用一小段金属导线△LA作为检测元件(长度约8－20厘米，截面积视电流大小而定)，当电流在导线中流过时，因其导线LA(以A相为例，见图1)的电阻作用，在其上将产生交流电压信号△U，该信号△U经过运算放大器IC1放大后，经二极管D整流和电容CA1、电阻R43的平波后送至运算放大器IC2的反相输入端成为直流电压信号△U。开始检测时PCA1、PCB1、PCC1和晶体三极管V6集电极输出均为低电平，由8031单片机通过三态门S(74LS125)将光耦PC2导通使电容CA2上的电能放掉，此时运放IC2的输出端将为低电平，光耦PC1截止，PCA1为高电平，所以经过或门H1、H3(型号为74LS32)后8031单片机的P3.3脚也为高电平。经过几个毫秒的延时后，将光耦PC2重新截止，同时8031单片机由计数器T1开始计数。电容CA2将通过电阻RA4按着et／τ指数曲线开始充电，当电容CA2的电压超过运放IC2的反相输入端电压时，运放IC2的输出电平变为高电平，将光耦PC1导通，使PCA1变为低电平，经过或门H1、H3后送至8031的P3.3脚的电平也变为低电平，8031单片机内的T1计数器停止计数，这时就可将T1计数器中的数值取出并进行处理。
本系统的数显部分是将8031单片机P1.0－P1.3脚送出的数据经过驱动器Q(74LS48)译码驱动后，由三态门74LS125控制V1、V2、V3三个三极管分别显示出来。而需要设置的几个数据是由参数设置部分的电位器W1、W2、W3、W4通过8031单片机的P1.4、P1.5、P1.6脚来控制的电子开关CD(CD405)，并将四个电位器所调整的不同模拟电压输入到运放IC3的同相输入端。三态门S3(74LS125)的打开及由R10和C1组成的充电电路的充电是由8031单片机的P1.7脚经过运放IC4反相后来控制。此时8031单片机T1计数器开始计数。当C1充电电压超过运放IC3的同相入端电压时，运放IC3输出变为低电平，该电平经或门H2、H3后送至8031单片机的P3.3脚，使T1停止计数。以上四个电位器的设定值也可由本系统的数显显示出来。按键1＃、2＃、3＃接至单片8031的P3.2、P3.4、P3.5端口。当开关按下时，分别将P3.2、P3.4、P3.5接低电平，由此控制电动机的运行与停止、数据的输入与显示、Y／△自动转换等等。
8031单片机的P3.0和P3.1脚分别控制1T和2T两个微型继电器。1T为Y型控制继电器，2T为△型控制继电器。当1T吸合时，则将1J和1C、3C也吸合，电动机将工作在Y型接法，当2T吸合时，则将2J和1C、2C也吸合，电动机将工作在△型接法。单片机8031的P3.0、P3.1端口分别经电阻R24和R25接发光二极管LED1、LED2，两个发光二极管LED1、LED2将显示电动机是工作在哪一种工作状态。
参数设置部分的电位器W1可以设置电动机的额定电流，电位器W2可以设置电动机的启动时间，电位器W3可以设置电动机的运行时间，电位器W4可以设置电动机的停止时间。1＃键是控制电动机运行与停止开关，2＃键是查询电动机运行及输入数据的开关，3＃键是带自锁功能的Y／△转换开关，如果按下3＃键则可以使本系统根据负载的大小自动进行Y／△转换，如果不按下3＃键则本系统只能在启动过程中进行转换。本实用新型的系统程序框图由图4给出。
图3中的T为8D锁存器(74LS373)，M为EPROM(2764)，晶体三极管的型号为2SC1959。
权利要求1.一种智能化电动机监控器，由信号检测部分、参数设置部分、数据处理部分、数据显示部分、输出控制部分组成，其特征在于信号检测部分中是将串入电动机D三相回路中的8-20厘米金属导线△L作为检测元件。
2.按照权利要求1所述的监控器，其特征在于信号检测部分中检测元件两端分别连接运算放大器组件IC1的两异相输入端，运算放大器组件IC1的输出端经二极管D接运算放大器组件IC2的反相输入端，IC2的同相输入端连光电耦合器PC2的出端，IC2输出端至光电耦合器PC1入端，光耦PC1出端PCA1经或门H1、H3至数据处理部分单片机8031的P3.3端口，单片机8031的P1.4和P1.7端口经三态门S接光耦PC2入端。参数设置部分的设置电位器W1－W4经电子开关CD输出接运算放大器组件IC3同相输入端，运算放大器组件IC3输出端接三态门S1输入端，三态门S1输出端连晶体管V6基极，V6发射极经或门H2、H3至单片机8031的P3.3端口，三态门S1控制端接晶体三极管V7基极和运放IC4输出端，V7集电极接运放IC3的反相输入端，IC4反相输入端接单片机8031的P1.7端口；功能设置按键1＃、2＃、3＃与单片机8031的P3.2、P3.4、P3.5端口相连，数据显示部分的驱动器Q数据输入端连单片机P1.0－P1.3端口，驱动器Q数据输出端至三位数码显示管阳极，数码显示管阴极接晶体三极V1－V3的集电极，V1－V3基极连接信号检测部分三相回路的三态门输出端。单片机8031的输出端口P3.0、P3.1至输出控制部分的三极管V4－V5基极，V4－V5集电极连继电器1T、2T线圈。
专利摘要属于电动机星角起动变换装置。由信号检测部分、参数设置部分、数据处理部分、数据显示部分、输出控制部分组成。它是将电流检测元件分别串入三相回路中，检测出来的电流信号通过单片机进行实时处理和控制。由于三相电路中电流时时都在单片机监控之中，所以本监控装置具有随电动机负载变化而自动进行Y/Δ变换、断相保护、过载保护、定时控制等特点。
文档编号H02P1/32GK2110958SQ92210070
公开日1992年7月22日 申请日期1992年1月10日 优先权日1992年1月10日
发明者吴伟 申请人:吴伟