单相交流电机监控器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种单相交流电机监控器，其包括用于对各种信号的响应及处理的控制器监控模块、用于对电机及外部环境进行检测的采样模块、用于电机驱动控制的继电器及其驱动模块、用于实现不同工作模式转换的模式控制模块、用于显示电机运行的故障及工作模式的故障及模式指示模块、为上述模块提供工作电源的电源模块、以及对各模块的电源进行检测的供电检测模块。本实用新型专利技术采用了单稳态电路和降耗设计，既避免了误操作，又能减少继电器的功耗，系统工作稳定，检测准确，运行可靠，具有很高的实用价值。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种单相交流电机监控器。
技术介绍
单相交流异步电机具有结构简单，成本低廉，噪声小等优点，广泛应用在洗衣机、 电冰箱、电风扇及各种水泵上，但是每年都有许多人身事故发生，特别是游泳池及温泉抽吸事故发生不断，因此设计一种单相异步电机监控器，能对系统的各种性能指标进行检测和控制，当发生各种人身事故时，监控器自动关闭，并能关闭电机，同时释放受害者。
技术实现思路
本技术目的是提供一种单相交流电机监控器，适于对单相交流电机的功率的监控和电机的控制。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是一种单相交流电机监控器，包括用于对各种信号的响应及处理的控制器监控模块、用于对电机及外部环境进行检测的采样模块、用于电机驱动控制的继电器及其驱动模块、用于实现不同工作模式转换的模式控制模块、用于显示电机运行的故障及工作模式的故障及模式指示模块、为上述模块提供工作电源的电源模块、以及对各模块的电源进行检测的供电检测模块。在上述技术方案的基础上，进一步包括如下附属技术方案所述采样模块包括电压模块、电流模块、温度检测模块、电机转速检测模块。所述继电器及其驱动模块包括单稳态电路、和双继电器电路。所述控制器监控模块为AVR增强型8位单片机。其进一步包括与控制器监控模块相连的开关元件，该开关元件同时与继电器及其驱动模块相连，其中控制器监控模块通过输出PWM信号来控制开关元件的通断。所述供电检测模块包括窗口比较器和稳压管。由于上述技术方案运用，本技术与现有技术相比具有的优点是1、由于采用HR滤波及最小二乘法实现曲线逆合，并采用功率补偿技术，测量电机功率准确，抗干扰性强；2、继电器驱动电路可靠稳定，采用PWM信号驱动，电机控制采用控制继电器和保护继电器双继电器进行电机通断的控制；驱动采用低功耗设计，通过控制器输出PWM波形， 控制MOSFET管，降低继电器线圈的电流，从而实现降低监控器功耗。3、采用闪码指示系统的运行状态及故障类型，并可通过串口输出；4、采用窗口比较器实现对控制电路电源的检测，当电源电压过高或者过低系统都可输出故障码。5、对监控器的工作环境温度进行检测，当系统工作温度过高，系统发出故障信息， 并逐步关闭系统。6、具有串口，可与计算机连接通信。附图说明图1是本技术应用于电机电路时的接线图；图2是本技术的方框示意图；图3是本技术的控制器监控模块电路图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术作进一步描述实施例如图1-2所示，本技术提供一种单相交流电机监控器的具体实施例， 其安装在电机上，并通过保护罩封闭以防止受伤害，其与电机连接电路如图1所示，L为火线，N为零线，电机采用电容启动，M为主绕组，P为副相绕组，C为启动电容，K为离心开关， 当电机转速达到同步转速的70%时自动断开，切断副相回路。本技术的监控器完全整合到电机内部绕组回路中，以保护电机和设备不受损害，避免发生人身事故。其中Monitor 为监控器，有三个接头com、line、power，其中line接头与com接头构成主回路，power接头与com接头构成辅助回路，为监控器提供的电源，同时还可以根据其电压确定电机的运行电压，从而推断出电机的转速，PRO为温度保护器，当检测温度达到设定数值时自动断开。本技术的单相交流电机监控器包括用于对各种信号的响应及处理的控制器监控模块U1、用于对电机及外部环境进行检测的采样模块、用于电机驱动控制的继电器及其驱动模块U4、用于实现不同工作模式转换的模式控制模块U7、用于显示电机运行的故障及工作模式的故障及模式指示模块U8、为上述模块提供工作电源的电源模块U9、以及对各模块的电源进行检测的供电检测模块U10。其中采样模块包括电压模块U2、电流模块U3、电机转速检测模块TO、温度检测模块U6。模式控制模块U7通过按键实现模式的切换，可进行系统的复位、关闭及开启等功能。系统通过红、绿指示灯表明控制器的工作模式，并进行故障显示，方便对电机的监测；可通过键盘可实现与用户的交流。故障及模式指示模块U8通过红、绿指示灯表明控制器的工作模式，并进行故障显示，方便对电机的监测；可通过键盘可实现与用户的交流，其工作模式有运行模式、启动锁定模式、故障模式、校验模式、旁路模式、复位模式等。控制器监控模块Ul通过电压模块U2和电流模块U3采集电机的电压、电流及过零点计算电机的功率；然后通过继电器及其驱动模块U4实现对电机的控制，采用双继电器电路进行电机通断的控制，双继电器分别为主继电器和保护继电器，为避免控制出现误操作， 而电机控制使用单稳态触发器电路74HC123，由控制器监控模块Ul提供合适的脉冲信号， 触发单稳态电路，其输出高电平，控制MOSFET开关元件导通，进而驱动继电器闭合，实现对电机的控制。在设计过程中，为了减低监控器的功耗，通过控制器监控模块Ul输出PWM波形，控制MOSFET开关元件，降低继电器线圈的电流，从而实现降低功耗。控制器监控模块Ul器通过故障及模式指示模块U8的闪码指示电机的运行状态及故障信息，并通过模式控制模块U7操作实现模式切换。在通过电流模块U3进行电流信号采集时，将电流互感器接入主回路，由精密半波整流电路实现交直流转换；电压模块U2模块进行电压信号采集时，首先通过电阻降压，然后再经精密半波整流电路实现交直流转换；另外，同时分别通过电压、电流过零点检测电4路，实时采集过零点时刻，将时间转换为相位，计算电机的功率。本实施例中，控制器监控模块Ul可以为单片机或CPLD芯片、FPGA芯片等，在控制器芯片内预设程序；所述监控的单相交流电机为额定电压为220V，频率为50HZ，电机的功率为200W-5KW;所述闪码是当电机在运行时，监控器模块检测电机的输入功率，一旦输入功率从正常值急剧下降，监控器会发出错误警告并关闭电机，并通过红色的LED灯的错误报警代码闪烁。电源模块U9产生+12V和+5V的电源，其通过开关电源TNY268产生；为了保证控制电路正常工作，供电检测模块UlO采用窗口比较器进行检测，利用稳压管设置参考电压， +12V和+5V分别采用两个比较器进行检测电压过高及过低故障，当出现故障时电路产生故障信号。监控器不仅可实时测量电机的功率，还可实现对电机的控制，另外还具有通过故障及模式指示模块U8实现闪码故障显示，方便用户快速确定故障。参见图3所示，控制器监控模块Ul通过电压模块U2及电流模块U3采集电机的电压、电流的有效值及过零点，从而初步计算其功率，通过Parks-McClellan HR低通滤波器进行滤波，其结果作为电机功率的参考值，利用最小二乘法非线性拟合进行电机功率的补偿，得到电机的实际运行功率，作为电机控制的依据。本技术进一步配置有串口 J1，通过串口 Jl可以方便与其他系统连接，Jl 口优选为控制器调试接口，可实现在线调试。控制器监控模块Ul优选为AVR增强型8位单片机ATMEGA16，采集的模拟信号有5路，分别为电机的电压及电流有效值、电机的转速电压、系统的工作温度、供电检测模块的参考电压。其中电机电压、电流号通过精密半波整流电路转换为直流信号；转速电压经半波整流及电阻分压为控制器监控模块Ul提供电机端电压，从而确定电机转速；系统的温度信号直接从热敏电本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种单相交流电机监控器，其特征在于：其包括用于对各种信号的响应及处理的控制器监控模块、用于对电机及外部环境进行检测的采样模块、用于电机驱动控制的继电器及其驱动模块、用于实现不同工作模式转换的模式控制模块、用于显示电机运行的故障及工作模式的故障及模式指示模块、为上述模块提供工作电源的电源模块、以及对各模块的电源进行检测的供电检测模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁金林，王峰，樊翔，
申请(专利权)人：苏州市职业大学，
类型：实用新型
国别省市：32