用于交流测速电机的电隔离准数字式测量接口电路制造技术

一种用于交流测速电机的电隔离准数字式测量接口电路，其特征在于包括与交流测速电机（TD）输出的交流电信号三相中两相连接的全波整流集成电路（U1）、直流稳压集成电路（U2）、光耦合集成电路（U3）、施密特触发整形集成电路（U4）和分频集成电路（U5），所述全波整流集成电路，将交流测速电机输出的交流电信号整流为正弦波绝对值波形的直流电信号，其输出端经电阻R1、R2分压后与直流稳压集成电路连接；所述直流稳压集成电路，用于将全波整流集成电路输出的随交流测速电机转速变化而幅值变化的正弦波绝对值波形直流电信号，处理为幅值稳定、频率随电路实际输入信号成正比变化的不规整的方波信号，其输出端经限流电阻R3与光耦合集成电路输入端连接；所述光耦合集成电路输出端通过分压电阻R4与施密特触发整形集成电路连接，将现场信号与信号采集系统电量隔离；所述施密特触发整形集成电路，将由光耦合集成电路输出端输出的不规整方波信号整形为规整的方波信号，其输出端与分频集成电路连接；所述分频集成电路，将施密特触发整形集成电路输出端输出的规整方波信号分频，使信号的频率与被测量信号频率相等，其输出端与测量系统信号采集端连接，输出规整的频率随被测机械转速成正比的方波信号，由测量系统测出被测机械的转速。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种用于交流测速电机的电隔离准数字式测量接口电路，包括与交流测速电机（TD）输出的交流电信号三相中两相连接的全波整流集成电路（U1）、直流稳压集成电路（U2）、光耦合集成电路（U3）、施密特触发整形集成电路（U4）和分频集成电路（U5）。当被测机械转速高于3000转/分，为配合机械减速器测量，还设计有由与分频集成电路（U5）输出端连接的锁相环集成电路（U6）、第一计数集成电路（U7）和第二计数集成电路（U8）构成的倍频电路。本技术提供的接口电路具有转速检测精度和工作可靠性高、结构简单、制作成本低等优点。【专利说明】用于交流测速电机的电隔离准数字式测量接口电路
本技术属于工程检测技术中的转速测量领域，特别涉及使用交流测速电机对旋转机械进行转速测量的一种电隔离准数字化接口电路。
技术介绍
在工程检测技术中，对旋转机械的转速进行测量是一项十分重要的工作，除对维持机械工作转速提供控制和检测依据外，还用于配合旋转机械的振动检测，分析旋转机械发生振动的原因。测量转速的方法大致可分为离心式、感应式、光电式及闪光频率式等几大类。交流测速电机是较早应用的转速测量传感器，它是基于电磁感应原理设计的，与交流同步发电机类似，把转动的机械能转化成交流正弦电信号输出。交流测速电机输出的交流正弦电信号，其频率反应被检测机械的转速，其输出电压同转速成线性关系。一般的检测仪表或信号采集系统，是通过测量交流测速电机输出的电信号电压的幅值，经换算得到旋转机械的实际转速。由于交流测速电机输出的电信号电压的幅值随被测机械转速不同而变化，由于被测机械转速变化大，其输出的电信号电压的幅值量程变化较大，从几伏特到四、五十伏特，因此测量接口电路需要对信号进行分压限幅处理。同时，由于信号是模拟量信号，当需要同计算机设备接口连接时，需要增加A/D转换电路，电路复杂，成本高。另外，模拟量电信号在传输过程中，容易受到干扰，同时由于现场电信号没有同检测电路进行电的隔离，干扰信号容易进入计算机系统，降低了测量的精确度和测量系统工作的可靠性。现有技术采用频率测量方法测量转速，是通过将交流测速电机输出的交流正弦电的频率信号转换为脉冲信号，再通过计数脉冲数测量待测旋转机械的转速。频率信号容易转换成脉冲信号，脉冲信号也很容易通过光耦合集成电路实现电的隔离，再送到采集系统，转速的测量精度和测量可靠性都比较高。但光耦合集成电路对输入信号的幅值有一定的要求，如果输入信号幅值太高，超出了电路的设计要求，光耦合集成电路输入电流太大，将烧毁光耦合集成电路；反之，当输入信号幅值太低，光耦合集成电路输入端产生不了足够大的电流，光I禹合集成电路的输出端没有信号输出。如前述，交流测速电机输出的信号电压的幅值随转速不同，输出的信号电压的幅值变化较大，将这种信号同光稱合集成电路输入匹配，需要设计一套复杂的电路，增加了设计成本，降低了电路工作的可靠性。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单的用于交流测速电机的电隔离准数字式测量接口电路，以降低接口电路的制作成本，同时提高对旋转机械转速检测的精度和工作可靠性。本技术提供的用于交流测速电机的电隔离准数字式测量接口电路，包括与交流测速电机输出的交流电信号三相中两相连接的全波整流集成电路、直流稳压集成电路、光耦合集成电路、施密特触发整形集成电路和分频集成电路，所述全波整流集成电路，将交流测速电机输出的交流电信号整流为正弦波绝对值波形的直流电信号，其输出端经电阻Rl、R2分压后与直流稳压集成电路连接；所述直流稳压集成电路，用于将全波整流集成电路输出的随交流测速电机转速变化而幅值变化的正弦波绝对值波形直流电信号，处理为幅值稳定、频率随电路实际输入信号成正比变化的不规整的方波信号，其输出端经限流电阻R3与光耦合集成电路输入端连接；所述光耦合集成电路输出端通过分压电阻R4与施密特触发整形集成电路连接，将现场信号与信号采集系统电量隔离；所述施密特触发整形集成电路，将由光耦合集成电路输出端输出的不规整方波信号整形为规整的方波信号，其输出端与分频集成电路连接；所述分频集成电路，将施密特触发整形集成电路输出端输出的规整方波信号分频，使信号的频率与被测量信号频率相等，其输出端与测量系统信号采集端连接，输出规整的频率随被测机械转速成正比的方波信号，由测量系统测出被测机械的转速。本技术的进一步技术方案，当被测机械的转速大于3000转/分时，为配合减速机输出转速的测量，上述测量接口电路最好设计有倍频电路，所述倍频电路的输入端与分频集成电路的输出端连接，其输出端与测量系统信号采集端连接，输出频率倍增的随测试转速成正比的方波信号。所述倍频电路可设计成由与分频集成电路输出端连接的锁相环集成电路、第一计数集成电路和第二计数集成电路构成，所述锁相环集成电路将分频集成电路输出的方波信号频率成倍增加，与锁相环集成电路连接的第一计数集成电路和第二计数集成电路连接成倍频系数电路，向锁相环集成电路输出倍频系数。本技术的上述技术方案，可进一步采取以下技术措施:在本技术的上述技术方案中，所述光耦合集成电路可由二极管和光敏三极管构成。在本技术的上述技术方案中，所述直流稳压集成电路的输入电压幅值至少高于标准输出电压2V。所述标准输出电压是指直流稳压集成电路的输出标准电压。在本技术的上述技术方案中，所述第一计数集成电路和第二计数集成电路均为可预置1/N计数器的集成电路。本技术提供的用于交流测速电机的电隔离准数字式测量接口电路的原理图如图1所示。电路原理说明如下:交流测速发电机输入轴同待测转速旋转机械的测量轴相联，按照电磁感应原理，其定子输出三相交流正弦波电信号，电信号的频率同旋转机械的转速成正比。将三相交流正弦波信号的两相信号经全波整流电路接入直流稳压集成电路。直流稳压集成电路是广泛使用的电子器件，价格非常低廉，主要用于直流稳压电源的设计，如78XX系列、79XX系列等。直流稳压集成电路输出电压的等级已经标准化，如DC+5V、+8V、+12V、-5V、-8V、-12V等。在直流稳压集成电路的使用中，一般要求集成稳压集成电路的输入电压至少高于标准输出电压2V，而最高输入电压可达40V。直流稳压集成电路具有这样的特性，在直流稳压集成电路的输入端输入相对不稳定的直流电压，可以在其输出端输出稳定的直流电压。直流稳压集成电路这一工作特性，正好与交流测速电机输出的电信号幅值随转速变化而变化的特性相匹配。将直流稳压集成电路应用于交流测速电机电隔离准数字式测量接口电路，正是本技术的巧妙和创新之处。交流测速电机的输出信号经全波整流集成电路整流后，变成全波正弦绝对值信号，当被测旋转机械转速达到一定值后，该电信号的幅值超过直流稳压集成电路要求的输入电压幅值后，在其输出端输出幅值稳定的直流信号电压；而当输入电信号电压的幅值下降后，直流稳压集成电路的输出端无信号输出。因此，随着输入信号的频率和幅值的变化，在直流稳压器的输出端就可得到频率变化、占宽比变化、而幅值不变的方波信号(注意此时方波信号的频率是实际信号频率的两倍)。该方波信号通过光耦合集成电路后，就将现场电压信号和测量系统实现了电的隔离。再将该信号进行整形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于交流测速电机的电隔离准数字式测量接口电路，其特征在于包括与交流测速电机（TD）输出的交流电信号三相中两相连接的全波整流集成电路（U1）、直流稳压集成电路（U2）、光耦合集成电路（U3）、施密特触发整形集成电路（U4）和分频集成电路（U5），所述全波整流集成电路，将交流测速电机输出的交流电信号整流为正弦波绝对值波形的直流电信号，其输出端经电阻R1、R2分压后与直流稳压集成电路连接；所述直流稳压集成电路，用于将全波整流集成电路输出的随交流测速电机转速变化而幅值变化的正弦波绝对值波形直流电信号，处理为幅值稳定、频率随电路实际输入信号成正比变化的不规整的方波信号，其输出端经限流电阻R3与光耦合集成电路输入端连接；所述光耦合集成电路输出端通过分压电阻R4与施密特触发整形集成电路连接，将现场信号与信号采集系统电量隔离；所述施密特触发整形集成电路，将由光耦合集成电路输出端输出的不规整方波信号整形为规整的方波信号，其输出端与分频集成电路连接；所述分频集成电路，将施密特触发整形集成电路输出端输出的规整方波信号分频，使信号的频率与被测量信号频率相等，其输出端与测量系统信号采集端连接，输出规整的频率随被测机械转速成正比的方波信号，由测量系统测出被测机械的转速。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建，周飞，
申请(专利权)人：成都发动机集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：