專利名稱：電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)電測(cè)量?jī)x器，具體地說是一種單相電容啟動(dòng)異步電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x。
單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)有一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是檢測(cè)電機(jī)啟動(dòng)過程中離心開關(guān)斷開瞬間的轉(zhuǎn)速。關(guān)于其測(cè)定方法，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9651-88《單相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法》中有如下敘述14、啟動(dòng)過程中啟動(dòng)元件斷開轉(zhuǎn)速的測(cè)定啟動(dòng)過程中電機(jī)的啟動(dòng)元件斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量方法有下列兩種a、記錄儀表或轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x法；b、拖動(dòng)法；14.1、記錄儀表或轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x法；用記錄儀表或轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x表錄取轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線。啟動(dòng)過程中電機(jī)的啟動(dòng)元件斷開，轉(zhuǎn)速?gòu)那€上求取。
14.2拖動(dòng)法；用可調(diào)速的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)被動(dòng)電機(jī)空轉(zhuǎn)，在被試電機(jī)啟動(dòng)元件回路中(不包括啟動(dòng)繼電器)串接一指示燈或電壓表，并施以適當(dāng)電壓。調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由低速逐漸升高，應(yīng)隨時(shí)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速及觀察指示燈或電壓表的指示(此時(shí)應(yīng)為通路)。當(dāng)指示燈熄滅或電壓指針回零。此瞬時(shí)的轉(zhuǎn)速即為啟動(dòng)元件的斷開轉(zhuǎn)速。
上述兩種方法在實(shí)施中所存在的不足是需要相當(dāng)大的設(shè)備投入，操作比較費(fèi)事，測(cè)量準(zhǔn)確度不高，因而實(shí)際上很少被采用。
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)量準(zhǔn)確的單相電容啟動(dòng)異步電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x。
本實(shí)用新型的目的是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，通過監(jiān)測(cè)啟動(dòng)電容上的電壓，同時(shí)不斷地測(cè)量電機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)后離心開關(guān)未斷開時(shí)，啟動(dòng)電容器上有相當(dāng)大的交流電壓。當(dāng)離心開關(guān)斷開瞬間，啟動(dòng)電容器上電壓的特點(diǎn)是保存某一直流電壓，此后可能逐漸衰減，但不再交變。這時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速即是要測(cè)定的離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速。
電路的工作原理如下
(一)啟動(dòng)電容器電壓的監(jiān)測(cè)如電路原理圖所示，在啟動(dòng)電容器兩端通過一個(gè)高阻值電阻并聯(lián)了兩套正反向半波整流和電容濾波電路，其負(fù)載是光電元件初級(jí)。光電元件的作用是隔離交流電壓。光電元件次級(jí)電路的A點(diǎn)、B點(diǎn)分別通過比較器之后作為“與”門的輸入。這樣，“與”門的輸出信號(hào)就能反映啟動(dòng)電容器上的電壓情況。
在電機(jī)啟動(dòng)過程中，啟動(dòng)電容器上有一定數(shù)值的交流電壓，通過半波整流和濾波電路驅(qū)動(dòng)光電元件，使得A點(diǎn)和B點(diǎn)都維持較高電平，“與”門輸出為“1”。
當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)過程將近結(jié)束時(shí)，離心開關(guān)斷開。假設(shè)啟動(dòng)電容器上瞬時(shí)電壓的極性為1正2負(fù)，則通過R11、D1支路放電，因放電時(shí)間常數(shù)較大，也許還能使A點(diǎn)維持一定時(shí)間的較高電平。但在另一支路，電容C5的殘存電壓向R14和光電元件初級(jí)放電，此放電時(shí)間常數(shù)很小，很快就使B點(diǎn)電平變低，從而使“與”門輸出變?yōu)椤?”。
離心開關(guān)斷開后，“與”門從“1”變?yōu)椤?”有一點(diǎn)延時(shí)，這一延時(shí)將直接影響測(cè)速精度。為了減小這一延時(shí)，A點(diǎn)和B點(diǎn)信號(hào)在接入“與”門之前先經(jīng)這比較器。實(shí)測(cè)“與”門動(dòng)作延時(shí)小于10ms，估算對(duì)于所測(cè)轉(zhuǎn)速造成的誤差在1％以內(nèi)。
這一監(jiān)測(cè)電路所取電流只有幾個(gè)mA，因而對(duì)于電機(jī)啟動(dòng)性能沒有什么影響。
(二)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量在電機(jī)軸伸端沿圓周方向纏一圈一定寬度的白色膠紙，在相隔180度位置各畫一條2-3mm寬的黑色軸向線(或者在黑色膠帶底子上貼白色紙條)。將安裝在一個(gè)支架上的漫反射式光電開關(guān)對(duì)準(zhǔn)膠紙。發(fā)光元件將光線射到膠紙上，如果射到白底，受光元件接收到反射光，光電開關(guān)輸出高電平；如果射到黑線，則沒有反射光，光電開關(guān)輸出低電平。這樣，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電開關(guān)電路輸出脈沖序列，相鄰脈沖的間隔時(shí)間反映了電機(jī)的瞬時(shí)速度。
(三)離心開關(guān)斷開時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量在電路原理圖中，光電開關(guān)的輸出脈沖接到單片機(jī)的T1腳。定時(shí)器T1工作于方式1，記數(shù)，初值為FFH，每來一個(gè)脈沖，T1就申請(qǐng)一次中斷。定時(shí)器T0工作于方式1，定時(shí)，初值為0。當(dāng)T1中斷時(shí)，T0停止記時(shí)，將記時(shí)值(此值即光電開關(guān)輸出的相鄰脈沖的時(shí)間間隔)保存起來，然后再次開始記時(shí)。
當(dāng)電機(jī)的離心開關(guān)斷開瞬間，“與’門輸出一個(gè)下降沿。觸發(fā)INTO中斷請(qǐng)求。由于定義INTO的中斷優(yōu)先權(quán)高，因而立即響應(yīng)中斷。在其中斷服務(wù)程序中，停止T1和T0工作。根據(jù)上一次保存的記時(shí)值計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)速，算式為離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速＝60/(記時(shí)值×N×12×晶振周期)單位為r/m。式中N-一周的反光條數(shù)；12×晶振周期-單片機(jī)定時(shí)器的基本記時(shí)脈沖周期。將此轉(zhuǎn)速值轉(zhuǎn)換為4位BCD碼，通過P0、P1口和驅(qū)動(dòng)器，在4位數(shù)碼管上顯示出離心開關(guān)斷開時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速值(單位r/m)。
附

圖1為電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x的電路原理圖；附圖2為電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x的電路原理框圖。
參照說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型的電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x作以下詳細(xì)地說明。
本實(shí)用新型的電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，其結(jié)構(gòu)是由數(shù)據(jù)處理電路A、啟動(dòng)電容器電壓監(jiān)測(cè)電路B、電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路C及穩(wěn)壓電源D構(gòu)成，啟動(dòng)電容器電壓監(jiān)測(cè)電路B、電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路C與數(shù)據(jù)處理電路A及穩(wěn)壓電源D連接在一起。
數(shù)據(jù)處理電路A是由CPU集成電路IC1、數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)集成電路IC2-IC13、電阻R1-R10、電容C1-C3、晶振JT、及數(shù)碼顯示器LED組成，CPU集成電路IC1的P0.7-P0.0腳分別串接數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)集成電路IC2-IC9與數(shù)碼顯示器LED的1-8腳相接，CPU集成電路IC1的P1.3-P1.0腳分別串接數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)集成電路IC10-IC13與數(shù)碼顯示器LED的9-12腳相接，電阻R3-R10串接在數(shù)碼顯示電路LED與CPU集成電路IC1的VCC腳及EA腳之間，VCC腳及EA腳接電源正極+5V，晶振JT與CPU集成電路IC1的XTAL1腳和XTAL2腳并接，電容C1、C2串接在晶振JT的兩端，電容C1、C2的中間接點(diǎn)與CPU集成電路IC1的VSS腳并接接地，電容C3串接在CPU集成電路IC1的RESET腳與電源正極+5V之間，電阻R1按鈕開關(guān)K串聯(lián)后接在電容C3的兩端，電阻R2并接在CPU集成電路IC1RESET腳與地線之間。
啟動(dòng)電容器電壓監(jiān)測(cè)電路B是由光電管GD1、GD2集成電路IC14、IC15、電阻R11-R21、二極管D1、D2及電容C5-C7及IC19組成，光電管GD1的1腳串接二極管D1、電阻R11與啟動(dòng)電容CS的一端相接，光電管GD1的2腳串接電阻R12與啟動(dòng)電容CS的另一端相接，光電管GD1的3腳接電源+5V，光電管GD1的4腳串接電阻R13與地線相接，電容C4并接在光電管GD1的1腳與啟動(dòng)電容CS之間，光電管GD2的2腳串接二極管D2與二極管D1的正極相接，光電管GD2的1腳串接電阻R14與啟動(dòng)電容CS相相接，電容C5并接在光電管GD2的2腳與啟動(dòng)電容CS之間，光電管GD2的4腳串接電阻R15接地，光電管GD2的3腳接電源+5V，集成電路IC14的1腳串接電阻R16與電源+5V相接，串接電阻R17與地線相接，2腳與光電管GD1的4腳相接，3腳接電源+5V，4腳與集成電路IC19的2腳相接，5腳接地，電阻R18并接在集成電路IC15的3、4腳之間，電容C6并接在4、5腳之間；集成電路IC15的1腳串接電阻R19與電源十5V相接，串接電阻R20與地線相接，2腳與光電管GD2的4腳相接，3腳接電源+5V，4腳與集成電路IC19的3腳相接，5腳接地，電阻R21并接在集成電路IC14的3、4腳之間，電容C7并接在4、5腳之間，集成電路IC19的1腳與集成電路IC1的INT0腳相接。
電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路C是由集成電路IC16、三極管T1、二極管D3-D5、電阻R22組成，集成電路IC16的1腳串接發(fā)光二極管D4與三極管T1的基極相接，IC16的2腳與二極管D3的負(fù)極、三極管T1的發(fā)射極相接，三極管T1的集電極與集成電路IC1的T腳相接，二極管D3的正極接電源+12V輸出，電阻R22、二極管D5并接在三極管T1的集電極與地線之間。
穩(wěn)壓電源D是由時(shí)間繼電器線圈J、時(shí)間繼電器延時(shí)觸點(diǎn)JK、濾波器LB、變壓器B、整流器Q、穩(wěn)壓集成電路IC17、IC18、電阻R22、電容C8-C11組成，時(shí)間繼電器J、濾波器LB與變壓器B的初級(jí)繞組并接，電阻R22及電容C8串聯(lián)后接在市電的火線與地線之間，時(shí)間繼電器延時(shí)觸點(diǎn)JK串接在市電的火線上，變壓器B的次級(jí)繞組與整流器Q的交流端相接，整流器Q的直流輸出正極與穩(wěn)壓集成電路IC17的1腳相接，集成電路IC17的2腳與集成電路IC18的1腳相接提供+12V輸出，集成電路IC18的2腳提供+5V輸出，穩(wěn)壓集成電路IC17、IC18的3腳接地，電容C9并在整流器Q的正負(fù)極電源輸出之間，電容C10并接在電源+12V輸出與地線之間，電容C11并接在+5V電源輸出與地線之間，整流器Q的負(fù)極輸出接地。
實(shí)施例本實(shí)用新型的單相電容啟動(dòng)異步電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x其加工制作簡(jiǎn)單方便，按說明書附圖所示加工制作即可。電路中所使用的電子原器件均為市場(chǎng)銷售產(chǎn)品。只要按電路圖所示安裝無誤即可達(dá)到技術(shù)要求。
電路中所使用的集成電路的型號(hào)分別為IC1為87C51單片機(jī)；IC2-IC9為7406非門驅(qū)動(dòng)器；IC10-IC13為75452與非門驅(qū)動(dòng)器；IC14、IC15為L(zhǎng)M393比較器；IC16為012-M6112PA光電開關(guān)；IC17為7812三端穩(wěn)壓器；IC18為7805三端穩(wěn)壓器；IC19為74LS08與門。
按鈕開關(guān)K為復(fù)位按鈕；時(shí)間繼電器J與JK的作用是使測(cè)量?jī)x在被測(cè)電機(jī)啟動(dòng)后經(jīng)短暫延時(shí)才開始工作，避免電機(jī)啟動(dòng)可能給測(cè)量?jī)x帶來干擾。
本實(shí)用新型的單相電容啟動(dòng)異步電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、操作方便測(cè)試時(shí)只有4個(gè)接線點(diǎn)-接電機(jī)的交流電源兩端和起動(dòng)電容器兩端；另外在電機(jī)軸伸端纏上一圈帶有反差色條的膠帶，將光電開關(guān)對(duì)準(zhǔn)。測(cè)試完畢即可從數(shù)碼管讀出轉(zhuǎn)速值。
2、通用性強(qiáng)對(duì)于有同功率、極數(shù)的單相電機(jī)，此測(cè)試儀均能適用。
3、測(cè)量準(zhǔn)確在上述工作原理說明中已提到影響測(cè)試準(zhǔn)確度主要因素是“與”門動(dòng)作稍有延時(shí)，對(duì)于轉(zhuǎn)速測(cè)量帶來的誤差小于1％。
4、儀器成本低從電路原理圖可以看出，此測(cè)試儀包含的元器件不多，成本約400元。
根據(jù)上述等特點(diǎn)，該單相電容啟動(dòng)異步電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x將具有很好的推廣使用價(jià)值。
除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
權(quán)利要求1.電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，包括數(shù)據(jù)處理電路A、啟動(dòng)電容器電壓監(jiān)測(cè)電路B、電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路C及穩(wěn)壓電源D，其特征在于啟動(dòng)電容器電壓監(jiān)測(cè)電路B、電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路C與數(shù)據(jù)處理電路A及穩(wěn)壓電源D連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，其特征在于數(shù)據(jù)處理電路A是由CPU集成電路IC1、數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)集成電路IC2-IC13、電阻R1-R10、電容C1-C3、晶振JT、及數(shù)碼顯示器LED組成，CPU集成電路IC1的P0.7-P0.0腳分別串接數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)集成電路IC2-IC9與數(shù)碼顯示器LED的1-8腳相接，CPU集成電路IC1的P1.3-P1.0腳分別串接數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)集成電路IC10-IC13與數(shù)碼顯示器LED的9-12腳相接，電阻R3-R10串接在液晶顯示電路LED與CPU集成電路IC1的VCC腳及EA腳之間，VCC腳及EA腳接電源正極+5V，晶振JT與CPU集成電路IC1的XTAL1腳和XTAL2腳并接，電容C1、C2串接在晶振JT的兩端，電容C1、C2的中間接點(diǎn)與CPU集成電路IC1的VSS腳并接接地，電容C3串接在CPU集成電路IC1的RESET腳與電源正極+5V之間，電阻R1按鈕開關(guān)K串聯(lián)后接在電容C3的兩端，電阻R2并接在CPU集成電路IC1RESET腳與地線之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，其特征在于啟動(dòng)電容器電壓監(jiān)測(cè)電路B是由光電管GD1、GD2集成電路IC14、IC15、電阻R11-R21、二極管D1、D2及電容C4-C7及IC19組成，光電管GD1的1腳串接二極管D1、電阻R11與啟動(dòng)電容CS的一端相接，光電管GD1的2腳串接電阻R12與啟動(dòng)電容CS的另一端相接，光電管GD1的3腳接電源+5V，光電管GD1的4腳串接電阻R13與地線相接，電容C4并接在光電管GD1的1腳與啟動(dòng)電容CS之間，光電管GD2的2腳串接二極管D2與二極管D1的正極相接，光電管GD2的1腳串接電阻R14與啟動(dòng)電容CS相相接，電容C5并接在光電管GD2的2腳與啟動(dòng)電容CS之間，光電管GD2的4腳串接電阻R15接地，光電管GD2的3腳接電源+5V，集成電路IC14的1腳串接電阻R16與電源+5V相接，串接電阻R17與地線相接，2腳與光電管GD1的4腳相接，3腳接電源+5V，4腳與集成電路IC19的2腳相接，5腳接地，電阻R18并接在集成電路IC14的3、4腳之間，電容C6并接在4、5腳之間；集成電路IC15的1腳串接電阻R19與電源+5V相接，串接電阻R20與地線相接，2腳與光電管GD2的4腳相接，3腳接電源+5V，4腳與集成電路IC19的3腳相接，5腳接地，電阻R21并接在集成電路IC15的3、4腳之間，電容C7并接在4、5腳之間，集成電路IC19的1腳與集成電路IC1的INT0腳相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，其特征在于電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路C是由集成電路IC16、三極管T1、二極管D3-D5、電阻R22組成，集成電路IC16的1腳串接發(fā)光二極管D4與三極管T的基極相接，IC16的2腳與二極管D3的負(fù)極、三極管T1的發(fā)射極相接，三極管T1的集電極與集成電路IC1的T1腳相接，二極管D3的正極接電源+12V輸出，電阻R22、二極管D5并接在三極管T的集電極與地線之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，其特征在于穩(wěn)壓電源D是由時(shí)間繼電器線圈J、時(shí)間繼電器延時(shí)觸點(diǎn)JK、濾波器LB、變壓器B、整流器Q、穩(wěn)壓集成電路IC17、IC18、電阻R22、電容C8-C11組成，時(shí)間繼電器J、濾波器LB與變壓器B的初級(jí)繞組并接，電阻R22及電容C8串聯(lián)后接在市電的火線與地線之間，時(shí)間繼電器延時(shí)觸點(diǎn)JK串接在市電的火線上，變壓器B的次級(jí)繞組與整流器Q的交流端相接，整流器Q的直流輸出正極與穩(wěn)壓集成電路IC17的1腳相接，集成電路IC17的2腳與集成電路IC18的1腳相接提供+12V輸出，集成電路IC18的2腳提供+5V輸出，穩(wěn)壓集成電路IC17、IC18的3腳接地，電容C9并在整流器Q的正負(fù)極電源輸出之間，電容C10并接在電源+12V輸出與地線之間，電容C11并接在+5V電源輸出與地線之間，整流器Q的負(fù)極輸出接地。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種單相電容啟動(dòng)異步電機(jī)離心開關(guān)斷開轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x,其結(jié)構(gòu)是由數(shù)據(jù)處理電路A、啟動(dòng)電容器電壓監(jiān)測(cè)電路B、電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路C及穩(wěn)壓電源D構(gòu)成,啟動(dòng)電容器電壓監(jiān)測(cè)電路B、電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路C與數(shù)據(jù)處理電路A及穩(wěn)壓電源D連接在一起。該儀器與現(xiàn)有技術(shù)相比具有1.操作方便；2.通用性強(qiáng)；3.測(cè)量準(zhǔn)確；4.儀器成本低等特點(diǎn),因而具有很好的推廣使用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01P3/36GK2384222SQ9922219
公開日2000年6月21日 申請(qǐng)日期1999年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月6日
發(fā)明者徐仁貴, 王普, 張鵬 申請(qǐng)人:徐仁貴, 王普, 張鵬