风机无线测速系统技术方案

本实用新型专利技术涉及转速测量领域，特别是涉及一种风机无线测速系统，包括多个风机转速数据采集装置和主控站，其中风机转速数据采集装置包括转速测量传感器、微控制器1、电源模块和无线收发模块1，主控站包括显示模块、微控制器2和无线收发模块2。本实用新型专利技术采用无线传输，投入低，传输无需接线，对于工作环境有良好的适应性，可以应用于某些特别的生产环境。选用非接触式开关型霍尔传感器，一致性好，灵敏度高，电路功耗低，可和各种逻辑电路直接接口。数据传输采用高速传输，传输速度快，有较高的抗干扰性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及转速测量领域，特别是涉及一种风机的转速无线测量系统。
技术介绍
在现代生产生活中，伴随着人们对风能的开发使得风力发电技术的日益成熟，其应用也逐渐变得广泛起来。风力发电是靠机械能转化为电能的过程，而给予风力发电机机械能的源头就是自然界的风。风力的大小是自然因素决定的，风力的大小又决定了风力发电机的转动速度。风力大时，风机转速相应比较大，介于风机的承受能力有限，如果风力过强导致风机转速过大，就有可能导致风机组件(如转轴、扇叶等)损坏，而影响风机正常工作状态。风力小时，风机转动也比较慢，可以在风机转动较慢时，对风机进行检查和维修。由此可见，检测风力发电机的转速，不仅可以反映风机工作状态，还可以判断在该环境的风速下风机组件性能配置是否为最佳选择。风能是风力发电的源动力，大气的流动性能和整个风力发电机系统的输出性能等都是风力发电系统技术研宄的中的主要部分，而转速这个物理量就是风能动力和输出特性等的具体表现。转速是风力发电机运行状态观测的重要参数，风机测速不仅能获得转速，还能反映风机工作状态，便于风机的维护和保养。这些充分体现了对风机测速研宄的意义。然而，风力发电机一般分布在障碍物少、风力资源丰富的空旷区域，其工作环境的多变性、不确定性，其转速监测范围比较大、测点距离远布线不方便。
技术实现思路
本技术的目的是设计出一种具有结构简单、硬件少、低成本、高精度、抗干扰能力强的风力发电机转速测量系统，使风机转速得到精确的测量并及实现信号双向传输，从而更为准确监测与控制风力发电机的工作。为实现上述技术目的，本技术提出这样一种技术方案:一种风机无线测速系统，包括多个风机转速数据采集装置和主控站，其中风机转速数据采集装置包括转速测量传感器、微控制器1、电源模块和无线收发丰吴块I，转速测量传感器用于风力发电机扇叶转速的测量，微控制器I接收转速测量传感器的转速数据并将转速数据通过无线收发模块I发送至主控站，电源模块用于风机转速数据采集装置各部件的电源供应，无线收发模块I用于风机转速数据采集装置和主控站的信息交互；主控站包括微控制器2、显示模块和无线收发模块2，微控制器2处理分析通过无线收发模块2接收的风机转速数据采集装置采集的转速数据，同时可对风机转速数据采集装置发送测控命令，控制风机转速数据采集装置的工作启停，显示模块用于风机无线测速系统与用户的交互；无线收发模块2用于主控站和风机转速数据采集装置的信息交互。进一步地，上述风机转速数据采集装置还包括整形电路，整形电路用于将转速测量传感器输出的不规则脉冲波形进行整形，变成规则的微控制器I能够识别的脉冲波形。进一步地，上述微控制器I包括计数器和定时器，在进行脉冲计数时采用定时中断方式，即定时器规定时间内进行脉冲计数，并利用微控制器I的计数器数值进行多次测量，平均值为最终转速数据。作为本技术的优选方案，转速测量传感器选用非接触式开关型霍尔传感器。进一步地，本系统在使用时在每台风力发电机的扇叶边缘处设置一块磁钢，转速测量传感器与磁钢距离在Icm范围内，磁钢选择钕铁硼材料。本技术有如下有益效果:风机转速测量采用无线传输，投入低，传输无需接线，对于工作环境有良好的适应性，可以应用于某些特别的生产环境。本技术选用非接触式开关型霍尔传感器，既不影响风机转动换向，又可引出方便处理的方波信号进行计数，一致性好，灵敏度高，电路功耗低，可和各种逻辑电路直接接口。本技术通过主控站的微控制器无线控制风机转速数据采集装置的工作，在有需要时发送测量命令，风机转速数据采集装置才开始工作，没有测量需要时可以将风机转速数据采集装置设置成关机模式，该工作模式与断电状态最大的区别就是芯片依然保留配置字，此时的运行电流小于0.001mA，节能效果显著。另外无线收发模块之间数据传输采用高速传输，传输速度快，有较高的抗干扰性。【附图说明】图1为本技术的总体设计图；图2为本技术风机转速数据采集装置结构示意图；图3为本技术主控站结构示意图；图4为本技术转速测量传感器测速使用示意图。【具体实施方式】就一个风力发电现场而言，有多台风力发电机组成一个发电区域，要实现对每台风机转速进行采集便需要相应数目的数据采集系统。因此总体构思设计方案就采用多点采集的方式来测量各个风机的转速，如图1所示，本技术在每个风机组件上都安装风机转速数据采集装置，与主控站构成多对一的通信网络。本技术包括多个风机转速数据采集装置和主控站，如图2所示，风机转速数据采集装置包括转速测量传感器、微控制器1、电源模块和无线收发模块I。转速测量传感器用于风力发电机扇叶转速的测量，作为本技术的优选方案，转速测量传感器选用非接触式开关型霍尔传感器。非接触式开关型霍尔传感器，既不影响风机转动换向，又可引出方便处理的方波信号进行计数。开关型霍尔传感器A1104E是由广泛用于测速的A3144升级而来，A1104E电压范围宽，一致性好，灵敏度高，电路功耗低，可和各种逻辑电路直接接口。A1104E在磁场中切割磁力线实现的是一开一关，是应用广泛的单极开关，可实现不接触产生开关量，可用于速度检测，所以本系统的转速测量传感器选用A1104E单级开关型霍尔传感器实现转速参数向电参数的转换。微控制器I接收转速测量传感器的转速数据并将转速数据通过无线收发模块I发送至主控站，微控制器I包括计数器和定时器，在进行脉冲计数时采用定时中断方式，即定时器规定时间内进行脉冲计数，并利用微控制器I的计数器数值进行多次测量，平均值为最终转速数据。电源模块用于风机转速数据采集装置各部件的电源供应。无线收发模块I用于风机转速数据采集装置和主控站的信息交互。作为本技术的优选实施例，风机转速数据采集装置还包括整形电路，整形电路用于将转速测量传感器输出的不规则脉冲波形进行整形，变成规则的微控制器I能够识别的脉冲波形。如图3所示，主控站包括显示模块、微控制器2和无线收发模块2。微控制器2处理分析通过无线收发模块2接收的风机转速数据采集装置采集的转速数据，同时可对风机转速数据采集装置发送测控命令，控制风机转速数据采集装置的工作启停。显示模块用于风机无线测速系统与用户的交互。无线收发模块2用于主控站和风机转速数据采集装置的信息交互。如图4所示，本系统在使用时在每台风力发电机的扇叶边缘处设置一块磁钢，转速测量传感器与磁钢距离在Icm范围内，磁钢选择钕铁硼材料。在风机的非磁性材料扇叶边缘附近粘一块磁钢(不影响风叶转动，且粘贴牢固)，再将转速测量传感器固定在扇叶转动圆周边Icm内，磁铁片黏在扇叶上一起转，每转一圈，霍尔传感器在磁体附近的磁力线切割上输出一个脉冲，脉冲计数。【主权项】1.一种风机无线测速系统，其特征在于，包括多个风机转速数据采集装置和主控站， 所述风机转速数据采集装置包括转速测量传感器、微控制器1、电源模块和无线收发模块I， 所述转速测量传感器用于风力发电机扇叶转速的测量， 所述微控制器I接收转速测量传感器的转速数据并将转速数据通过无线收发模块I发送至主控站， 所述电源模块用于风机转速数据采集装置各部件的电源供应， 所述无线收发模块I用于风机转速数据采集装置和主控站的信息交互； 所述主控站包括微控制器2、显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风机无线测速系统，其特征在于，包括多个风机转速数据采集装置和主控站，所述风机转速数据采集装置包括转速测量传感器、微控制器1、电源模块和无线收发模块1，所述转速测量传感器用于风力发电机扇叶转速的测量，所述微控制器1接收转速测量传感器的转速数据并将转速数据通过无线收发模块1发送至主控站，所述电源模块用于风机转速数据采集装置各部件的电源供应，所述无线收发模块1用于风机转速数据采集装置和主控站的信息交互；所述主控站包括微控制器2、显示模块和无线收发模块2，所述微控制器2处理分析通过无线收发模块2接收的风机转速数据采集装置采集的转速数据，同时可对风机转速数据采集装置发送测控命令，控制风机转速数据采集装置的工作启停，所述显示模块用于风机无线测速系统与用户的交互；所述无线收发模块2用于主控站和风机转速数据采集装置的信息交互。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志树，徐顺清，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32