專利名稱：基于電壓互感技術(shù)的多檔速電機(jī)檔位識別方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多檔速電機(jī)檔位識別方法及裝置，特別是 涉及一種基于電壓互感技術(shù)的多檔速電機(jī)檔位識別方法及裝置。應(yīng)用于共零多 檔速多繞組電機(jī)，如中央空調(diào)三檔速風(fēng)機(jī)盤管的運(yùn)行狀態(tài)的檢測。
二背景技術(shù)：
隨著社會科技的不斷進(jìn)步，化工、石油及電子、汽車工業(yè) 早已實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動化控制，為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。 然而對于家庭和民用事業(yè)，水、電、氣、暖的遠(yuǎn)程計(jì)費(fèi)和抄表系統(tǒng)還沒有普及， 有些還是剛剛起步。隨著社會改革開放、市場經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)更 多產(chǎn)業(yè)的商品化，出于公平、公正的角度，也為了環(huán)保和節(jié)能的目的，對目前 使用中央空調(diào)進(jìn)行采暖及制冷的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和制度進(jìn)行改革，已到了必行不可的 地步。對于相關(guān)行業(yè)和領(lǐng)域的計(jì)費(fèi)制度和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改革，有關(guān)技術(shù)人員已經(jīng)進(jìn) 行了深入的實(shí)踐和探索。但無論如何，對諸如中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管和工業(yè)用多檔 速電機(jī)的狀態(tài)識別，對于其能耗測量和作為計(jì)費(fèi)依據(jù)的狀態(tài)檢測以及實(shí)施控制 都是必不可少的前提步驟。目前工業(yè)控制實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度檢測及與計(jì)算機(jī)通訊 的設(shè)備多是采用旋轉(zhuǎn)編碼器，利用相位差及脈沖記數(shù)的方法，這種方法顯然對 于中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管的速度狀態(tài)識別是不適用的，無法實(shí)施的。
為了實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管運(yùn)行狀態(tài)的集中監(jiān)控、計(jì)算機(jī)管理及信息化處 理，本案申請人早先提出了一種多檔速電機(jī)狀態(tài)識別裝置，用于對多檔速電機(jī) 的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識別，并使之實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控以及和計(jì)算機(jī)通訊。其采用的技術(shù) 方案是通過比較電路，隔離輸出電路實(shí)現(xiàn)多檔速電機(jī)狀態(tài)的識別輸出，比較電 路的基準(zhǔn)電壓取自工作基準(zhǔn)電源，比較電壓取自多檔速電機(jī)各檔的電源輸入端。 但其存在的不足之處是1、電路相對復(fù)雜，以三速電機(jī)為例，每個(gè)電機(jī)的檢測 需要三路檢測，要采集到高、中、低檔的電壓信號，因此線路板維護(hù)相對麻煩， 成本較高；2、使用不便，施工較復(fù)雜，單個(gè)電機(jī)要占用多達(dá)五根采集線，施工 材料浪費(fèi)，成本較高；3、單個(gè)電機(jī)占用硬件資源(CPU的I/0口等)的較多，因此設(shè)備的集成程度低，單個(gè)設(shè)備可檢測電機(jī)數(shù)量少。如果是應(yīng)用于數(shù)量更多 的多檔速電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)檢測，以上不足之處更為明顯。因此有必要設(shè)計(jì)出一種 更先進(jìn)的，使用方便，結(jié)構(gòu)簡單的多檔位電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)識別方法及裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種全新的基于電壓互感技術(shù)的多檔速電 機(jī)檔位識別方法及裝置，結(jié)構(gòu)簡單，安裝、使用方便，能夠安全、可靠的實(shí)現(xiàn) 多檔速電機(jī)的檔位狀態(tài)識別。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案
一種基于電壓互感技術(shù)的多檔速電機(jī)檔位識別方法，對于采用共零繞組多 抽頭的多檔速電機(jī)，以繞組線圈匝數(shù)的多少不同實(shí)現(xiàn)不同檔位的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，不 同檔位間因?yàn)轵?qū)動線圈匝數(shù)的不同，任一檔位的驅(qū)動線圈的互感電壓值也不同， 所述的多檔速電機(jī)檔位識別方法，僅通過測量其中某一個(gè)已知固定檔位驅(qū)動線 圈兩端的電壓值，然后根據(jù)電機(jī)驅(qū)動線圈間電壓互感特性得到不同的電壓值， 通過將測量的已知固定檔位的電壓與輸入的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，識別并確定該 多檔速電動的運(yùn)行狀態(tài)，包括停止?fàn)顟B(tài)和正在運(yùn)行的檔位。
所述的多檔速電機(jī)檔位識別方法，對于一個(gè)多檔速電機(jī)，首先通過電壓檢 測電路僅測量其中一個(gè)檔位驅(qū)動線圈兩端的電壓，該檢測電路的識別狀態(tài)是一 個(gè)開關(guān)量，當(dāng)檢測狀態(tài)為有電壓時(shí)，即確定多檔速電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)檢測 狀態(tài)為無電壓時(shí)，即確定多檔速電機(jī)為停止?fàn)顟B(tài)。
所述的多檔速電機(jī)檔位識別方法，以最低檔位運(yùn)行時(shí)的電壓值為參考電壓， 僅測量多檔速電機(jī)最低檔位驅(qū)動線圈的實(shí)時(shí)電壓值U，根據(jù)電機(jī)不同檔位驅(qū)動 線圈與最低檔位驅(qū)動線圈的匝數(shù)比例特性參數(shù)，基于電壓互感技術(shù)，低檔位驅(qū) 動線圈實(shí)時(shí)電壓值U隨運(yùn)行檔位不同而呈現(xiàn)級變電壓值，預(yù)先按多檔速電機(jī)的
檔位驅(qū)動線圈的匝數(shù)比例特性設(shè)置電壓躍變值VI、 V2、、 Vi-l、 Vi， Vi〉Vi-1， 若多檔速電機(jī)檔速級數(shù)為n，則i最大值為n-l，其中i、 n是自然數(shù)，當(dāng)實(shí)時(shí) 采集電壓IKV1時(shí)，則判定電機(jī)以最低檔位運(yùn)行；當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合Vi-l <U<Vi時(shí)，則可判定其以第i檔位運(yùn)行；當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合U〉Vi時(shí)， 則可判定其以最高檔速運(yùn)行。例如， 一個(gè)三速電機(jī)，當(dāng)分別以低檔，中檔，高檔運(yùn)行時(shí)，電壓檢測電路檢測到是有電壓即電機(jī)啟動狀態(tài)。取低檔位為固定監(jiān)
測點(diǎn)，按設(shè)計(jì)的要求調(diào)整裝置參數(shù)，則會得到三個(gè)不同電壓值u，分別與電機(jī)
高中低檔位對應(yīng)，結(jié)合設(shè)置的連個(gè)電壓躍變值VI、 V2，且V2〉V1。當(dāng)采集電壓 是U>V2情況為高檔，當(dāng)采集電壓是V2>U>V1情況是中檔，當(dāng)采集電壓是 V1〉U情況是低檔。電機(jī)停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，由于電壓檢測電路檢測到無電壓，可確定 電機(jī)停止?fàn)顟B(tài)。
所述的多檔速電機(jī)檔位識別方法，以最高檔運(yùn)行時(shí)的電壓值為參考電壓， 僅測量電機(jī)最高檔位驅(qū)動線圈的實(shí)時(shí)電壓U值，根據(jù)電機(jī)不同檔位驅(qū)動線圈與 最高檔位驅(qū)動線圈的匝數(shù)比例特性參數(shù)，基于電壓互感技術(shù)，最高檔位驅(qū)動線 圈實(shí)時(shí)電壓U隨運(yùn)行檔速不同而呈現(xiàn)級變電壓值，預(yù)先按多檔速電機(jī)的檔位驅(qū) 動線圈的匝數(shù)比例特性設(shè)置電壓躍變值VI、 V2、…、Vi-l、 Vi， Vi〉Vi-1，若 多檔速電機(jī)檔速級數(shù)為n，則i最大值為n-1，其中i、 n是自然數(shù)，當(dāng)實(shí)時(shí)采 集電壓U符合IKV1時(shí)，則可判定其以最高檔速運(yùn)行；當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合 Vi-l<U<Vi時(shí)，則可判定其以第n+l-i檔速運(yùn)行；當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合U> Vi時(shí)，則可判定其以最低檔速運(yùn)行。
一種實(shí)現(xiàn)如上所述多檔速電機(jī)檔位識別方法的多檔速電機(jī)檔位識別裝置， 含有核心CPU模塊，所述核心CPU模塊含有單片機(jī)及外圍電路，含有電壓采集
模塊，實(shí)時(shí)采集多檔速電機(jī)的某一個(gè)檔位的驅(qū)動線圈工作電壓，檢測電壓信號 經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后接入核心CPU模塊，所述核心CPU模塊內(nèi)置基于電壓互感技術(shù)的 多檔速電機(jī)檔位識別程序，判斷并識別多檔速電機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)及檔位。
所述的多檔速電機(jī)檔位識別裝置，電壓采集模塊含有電壓檢測電路，電壓 檢測電路的輸入端連接某一個(gè)檔位的驅(qū)動線圈工作電壓輸入端，測得電壓信號 分為兩路分別通過限流電阻和單向保護(hù)二極管接入光耦隔離模塊的輸入端，其 中一個(gè)光耦隔離模塊的輸出端連接核心CPU模塊中單片機(jī)的一個(gè)I/O輸入端口， 另一個(gè)光耦隔離模塊的輸出端通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路后輸出連接核心CPU模塊中單 片機(jī)的一組I/0輸入接口。
核心CPU模塊連接有監(jiān)時(shí)存貯模塊和通訊模塊，監(jiān)時(shí)存貯模塊的控制接口 、 數(shù)據(jù)接口及讀寫同步時(shí)鐘接口分別連接核心CPU模塊中單片機(jī)的相應(yīng)控制接口或I/O接口，核心CPU模塊中單片機(jī)的串行通訊接口連接上行通訊模塊。監(jiān)時(shí)
存貯模塊，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的記錄信息的保存和工作參數(shù)的保存保持。通訊模塊實(shí)現(xiàn)
設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)和信息傳遞。通訊模塊采用RS-485總線通訊方式，或者采用CAN總 線或BUS總線通訊方式，或者采用無線通訊方式。
所述的多檔速電機(jī)檔位識別裝置，含有實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制和禁用功能的控制/檢 測模塊，控制/檢測模塊通過光耦隔離模塊實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電隔離，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢測的光 耦隔離模塊的輸入端連接其所要控制的設(shè)備工作電源，輸出端連接核心CPU模 塊中單片機(jī)的一個(gè)I/O輸入接口；實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制的光耦隔離模塊的輸入端連接 單片機(jī)的一組1/0輸出接口，其輸出端控制連接所要控制的設(shè)備的工作電源。
所述的多檔速電機(jī)檔位識別裝置，通過多個(gè)電壓檢測電路可以實(shí)現(xiàn)多端口 采集，每一個(gè)電壓檢測電路的輸入端經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后分別連接核心CPU模塊中 單片機(jī)的一組1/0接口，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)多檔速電機(jī)的檔位狀態(tài)識別和控制。
本發(fā)明的有益積極效果
1、 本發(fā)明提出了一個(gè)迅速、可靠的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的識別方法。利用電機(jī)繞 組不同檔位間驅(qū)動線圈的互感電壓不同，通過采集某一檔位的電壓與預(yù)置的標(biāo) 準(zhǔn)躍變電壓值比較得到當(dāng)前電機(jī)的運(yùn)行檔位。采用本方法實(shí)現(xiàn)的裝置，僅需采 用一組檔位連線，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉；維護(hù)、維修、調(diào)試方便，降低了應(yīng)用 時(shí)的施工難度，提高了產(chǎn)品競爭力，節(jié)約了社會資源，有利于設(shè)備的推廣。
2、 本發(fā)明多檔速電機(jī)檔位識別方法和裝置，電壓采集比一般的采集電路具 有簡單、安全，實(shí)用性高的特點(diǎn)。本發(fā)明電壓采集采用了光耦隔離和模數(shù)轉(zhuǎn)換， 提高了設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性；本發(fā)明根據(jù)電機(jī)繞組不同檔位間驅(qū)動線圈的互 感電壓不同，提出一個(gè)寬范圍的電壓躍變值，易于電機(jī)檔位的準(zhǔn)確、可靠識別。
3、 本發(fā)明多檔速電機(jī)檔位識別裝置，設(shè)計(jì)合理，安裝、使用簡單，適用性 強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)多檔速電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)及計(jì)量信息的遠(yuǎn) 程傳輸，實(shí)現(xiàn)計(jì)量信息永久保存；信息采集準(zhǔn)確、計(jì)量數(shù)據(jù)信息保存時(shí)間長。
4、 本發(fā)明多檔速電機(jī)檔位識別方法及裝置有控制/檢測模塊，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī) 或一些外設(shè)裝置的禁用功能直接通過管理中心下達(dá)禁用，切斷所控電機(jī)或其
它外設(shè)裝置的電源工作回路，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。5、電壓檢測電路簡單可靠，容易實(shí)現(xiàn)多端口采集，有利于設(shè)備的集成，可 實(shí)現(xiàn)更多數(shù)量的多檔速電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)檢測和相關(guān)設(shè)備控制，降低了應(yīng)用成本。
四

圖1:本發(fā)明多檔速電機(jī)檔位識別裝置模塊示意圖
圖2:本發(fā)明多檔速電機(jī)檔位識別方法工作邏輯圖(以常用三速電機(jī)為例) 圖3:本發(fā)明裝置檢測單元檔位與躍變值關(guān)系曲線圖(以三速電機(jī)為例) 圖4:本發(fā)明多檔速電機(jī)檔位識別裝置CPU模塊電路原理圖 圖5:本發(fā)明裝置監(jiān)時(shí)存貯模塊電路原理圖
圖6:本發(fā)明多檔速電機(jī)檔位識別裝置控制/檢測模塊電路原理圖
圖7:本發(fā)明多檔速電機(jī)檔位識別裝置通訊模塊電路原理圖
圖8:本發(fā)明多檔速電機(jī)檔位識別裝置電壓采集模塊
圖9:本發(fā)明多檔速電機(jī)檔位識別裝置模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊
圖10:本發(fā)明多檔速電機(jī)檔位識別裝置電源模塊
圖11:本發(fā)明多檔速電機(jī)檔位識別裝置BUS總線上行通訊模塊
圖12:本發(fā)明多檔速電機(jī)檔位識別裝置CAN總線上行通訊模塊
五具體實(shí)施方式
-
實(shí)施例一本發(fā)明基于電壓互感技術(shù)的多檔速電機(jī)檔位識別方法，對于采 用共零繞組多抽頭的多檔速電機(jī)，以電機(jī)繞組不同檔位驅(qū)動線圈匝數(shù)的多少不 同實(shí)現(xiàn)不同檔位的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，不同檔位間因?yàn)轵?qū)動線圈匝數(shù)的不同，任一檔位 的互感電壓值也不同，僅通過測量其中某一個(gè)已知固定檔位驅(qū)動線圈的電壓值, 然后根據(jù)電機(jī)繞組間電壓互感特性得到不同的電壓值，通過將測量的已知固定 檔位的電壓與輸入的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，識別并確定該多檔速電動的運(yùn)行狀態(tài)， 包括停止?fàn)顟B(tài)和正在運(yùn)行的檔位。首先僅測量其中一個(gè)檔位線圈繞組電壓，該 檢測電路的識別狀態(tài)可以是一個(gè)開關(guān)量，當(dāng)檢測狀態(tài)為有電壓時(shí)，即確定多檔 速電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)檢測狀態(tài)為無電壓時(shí)，即確定多檔速電機(jī)為停止?fàn)顟B(tài)。
以最低檔位運(yùn)行時(shí)的電壓值為參考電壓，僅測量電機(jī)最低檔位線圈兩端的
實(shí)時(shí)電壓值u，根據(jù)電機(jī)不同檔位驅(qū)動線圈與最低檔位驅(qū)動線圈的匝數(shù)比例特
性參數(shù)，基于電壓互感技術(shù)，低檔位驅(qū)動線圈實(shí)時(shí)電壓u隨運(yùn)行檔位不同而呈現(xiàn)級變電壓值，預(yù)先按多檔速電機(jī)的檔位驅(qū)動線圈的匝數(shù)比例特性設(shè)置電壓躍
變值VI、 V2、…、Vi-l、 Vi， Vi>Vi-1，若多檔速電機(jī)檔速級數(shù)為n,則i最 大值為n-l，其中i、 n是自然數(shù)，當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓IKV1時(shí)，則判定電機(jī)以最 低檔位運(yùn)行；當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合Vi-KlKVi時(shí)，則可判定其以第i檔位 運(yùn)行；當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合U〉Vi時(shí)，則可判定其以最高檔速運(yùn)行。
參看圖2，以三速電機(jī)為例，本發(fā)明檔位識別方法采集低檔驅(qū)動線圈兩端的 電壓U，設(shè)置V1為中低檔躍變值，V2為高中檔躍變值?？梢灾?，首先判斷電 機(jī)是否打開，判斷電機(jī)是否處于停止，如果電機(jī)開則在判斷U和V1、 V2的邏輯 關(guān)系，按邏輯圖可以判斷出電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。圖3顯示了檔位采集電壓和躍變 值之間的大小關(guān)系，以及檔位切換時(shí)的電壓和時(shí)間曲線圖，由我們實(shí)測的數(shù)據(jù) 顯示，高中檔轉(zhuǎn)換時(shí)間t1—t2約1秒，中低檔轉(zhuǎn)時(shí)間t3—t4約1秒?？紤]到 電機(jī)是非阻性負(fù)載影響，此速度足以滿足檢測的要求。
實(shí)施例二本實(shí)施例多檔速電機(jī)檔位識別方法，與實(shí)施例一不同的是以 最高檔運(yùn)行時(shí)的電壓值為參考電壓，僅測量電機(jī)最高檔位驅(qū)動線圈兩端的實(shí)時(shí) 電壓U，根據(jù)電機(jī)不同檔位驅(qū)動線圈與最高檔位驅(qū)動線圈的匝數(shù)比例特性參數(shù)， 基于電壓互感技術(shù)，最高檔位驅(qū)動線圈實(shí)時(shí)電壓U隨運(yùn)行檔速不同而呈現(xiàn)級變 電壓值，預(yù)先按多檔速電機(jī)的檔位驅(qū)動線圈的匝數(shù)比例特性設(shè)置電壓躍變值V1、 V2、、 Vi-l、 Vi， Vi〉Vi-l，若多檔速電機(jī)檔速級數(shù)為n，則i最大值為n-l， 其中i、 n是自然數(shù)，當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合IXV1時(shí)，則可判定其以最高檔速 運(yùn)行；當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合Vi-l<U<Vi時(shí)，則可判定其以第n+卜i檔速運(yùn) 行；當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合U〉Vi時(shí)，則可判定其以最低檔速運(yùn)行。
實(shí)施例三參見圖1 圖10，本實(shí)施例為實(shí)現(xiàn)前述多檔速電機(jī)檔位識別方 法的裝置，包括核心CPU模塊、監(jiān)時(shí)存貯模塊、通訊模塊、電壓采集模塊、控 制/檢測模塊及電源模塊，電源模塊為計(jì)費(fèi)裝置提供工作電源，監(jiān)時(shí)存貯模塊的 控制接口、數(shù)據(jù)接口及讀寫同步時(shí)鐘接口分別連接核心CPU模塊的相應(yīng)控制接 口或I/0接口，核心CPU模塊中CPU的串行通訊接口連接上行通訊模塊，通過 上行通訊模塊連接上位機(jī)。電壓采集模塊核心包括電壓檢測電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電 路、電源及其外圍電路，電壓檢測采用了光耦隔離，避免了與弱電的干擾。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可以通過I/O接口連接核心CPU。
核心CPU模塊電路原理示意圖4，圖5為監(jiān)時(shí)存貯模塊電路原理示意圖，圖 7為通訊模塊的一種實(shí)施方案，其中Ul為CPU, U2為監(jiān)時(shí)存貯器，U3為上行通 訊RS485總線通訊芯片。核心CPU模塊中的中央處理器(CPU)可以采用89S52、 AT89C52、 P89C54BP、 P89C58A， 、 MC68HC11A8、 MC68HC11E9、 MC68HC16、 PIC16C877A、 EM78P447、 MSP430F147、 MSP430F435、 E78C52D、 E78E58B及其后續(xù)推出的兼容 性芯片中任意一種，CPU的四個(gè)I/0端口 WDOG、 SO、 W一CLK、 SI分別與監(jiān)時(shí)存貯 模塊的對應(yīng)接口WDOG、 S0、 W—CLK、 SI連接，這些接口可由軟件任意定義；CPU 的復(fù)位端RST與監(jiān)時(shí)器的復(fù)位端RST連接；CPU的RXD、 TXD分別與上行通訊模 塊的對應(yīng)接口RXD、 TXD連接，計(jì)費(fèi)裝置通過上行通訊模塊連接上位機(jī)，通訊的 控制采用本公司已申請專利的《半雙工通訊收發(fā)控制方法及裝置》。圖10為本 實(shí)施例計(jì)費(fèi)裝置電源模塊電路原理示意圖，其中U5、 U6為三端穩(wěn)壓器，電源模 塊為整個(gè)計(jì)費(fèi)裝置提供工作和控制電源。
本實(shí)施例通過電壓采集模塊檢測得到已知固定檔位的電壓，將其值與設(shè)置 的標(biāo)準(zhǔn)的參考躍變值電壓比較，可以確定該情況下電機(jī)的轉(zhuǎn)速檔位，包括停止 狀態(tài)。例如一個(gè)三速電機(jī)，當(dāng)分別以低檔，中檔，高檔運(yùn)行時(shí)，電壓檢測電路 檢測到是有電壓即電機(jī)啟動狀態(tài)。取低檔位為固定監(jiān)測點(diǎn)，按設(shè)計(jì)的要求調(diào)整 裝置參數(shù)，則會得到與參考電壓(市電或閥門控制電)間的三個(gè)不同電壓值U， 分別與高中低檔位對應(yīng)，結(jié)合設(shè)置的連個(gè)電壓躍變值VI、 V2,且V2〉V1。當(dāng)采 集電壓是U〉V2情況為高檔，當(dāng)采集電壓是V2〉U〉V1情況是中檔，當(dāng)采集電壓 是V1〉U情況是低檔。電機(jī)停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，由于電壓檢測電路檢測到無電壓，可 確定電機(jī)停止?fàn)顟B(tài)。電壓采集模塊采用光耦521實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電隔離，保護(hù)系統(tǒng)的 穩(wěn)定工作。模塊的外部輸入端子包括連接電機(jī)的某一固定檔位的DOl、零線 220N01和連接參靠電壓的220L01,隔離檢測輸出端Fl連接核心CPU模塊CPU 的一個(gè)I/O接口；另一個(gè)隔離檢測輸出端U—Dl連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊U7的一個(gè)輸 入接口；通過圖9模數(shù)轉(zhuǎn)換得到采集電壓的轉(zhuǎn)換值。在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中U7為A/D 轉(zhuǎn)換芯片，可以采用市場上通用的各類串行并行接口和單路多路A/D轉(zhuǎn)換芯片， 精度八位以上如AD1671、 AD7824、 ADC0831、 TLC1549、 TLC1543、 MAX120、 MAX180
1及其后續(xù)推出的兼容性芯片中任意一種，模塊的接口ADDOUT、 ADCLK、 ADADDR、 ADCS分別與核心CPU的對應(yīng)接口 ADD0UT、 ADCLK、 ADADDR、 ADCS連接，這些接 口可由軟件任意定義，可以實(shí)現(xiàn)單路和多路電機(jī)的采樣電壓的采集。
本實(shí)施例可以通過控制/檢測模塊實(shí)現(xiàn)受控設(shè)備的禁用和使用維護(hù)?？刂? 檢測模塊電路原理圖見圖6?？刂?檢測模塊采用光耦521實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電隔離，控 制/檢測模塊的輸入端連接受控設(shè)備的工作電源，控制/檢測模塊的隔離檢測輸 出端CHECK1連接核心CPU模塊CPU的一個(gè)I/O接口；控制/檢測模塊控制部分 核心是繼電器DJ，也可以采用可控硅實(shí)現(xiàn)，模塊的輸入控制端C0NT1連接CPU的 一個(gè)I/O接口，控制/檢測模塊的控制輸出端0UT1控制連接控制設(shè)備的工作電 源回路，例如電動開關(guān)，電動閥門等受控設(shè)備的遠(yuǎn)程管理。
本發(fā)明多檔速電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)識別裝置，應(yīng)用在中央空調(diào)計(jì)費(fèi)領(lǐng)域，可以通 過準(zhǔn)確可靠的檔位識別，得到用戶的準(zhǔn)確使用時(shí)間，結(jié)合風(fēng)機(jī)盤管的熱交換功 率，采用合適的計(jì)算機(jī)管理與計(jì)算軟件，可以實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)的計(jì)量。依靠裝置 的控制/檢測模塊的功能可以實(shí)現(xiàn)用戶中央空調(diào)的遠(yuǎn)程控制，可以控制風(fēng)機(jī)盤管 電機(jī)或管道的電動閥。通過通訊模塊，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的遠(yuǎn)程集中控制和管理， 提高管理的水平。
實(shí)施例四參見圖1 圖5，圖7 圖10。本實(shí)施例與實(shí)施例三的區(qū)別在于 不含有設(shè)備控制/檢測功能。僅遠(yuǎn)程檢測檢査電機(jī)的工作狀態(tài)，不提供控制功能。
實(shí)施例五參見圖1 圖6，圖7 圖11。具體電路及連接關(guān)系與實(shí)施例三 基本相同，區(qū)別在于通訊模塊采用BUS總線通訊模塊，圖4中CPU的RXD、 TXD 分別和圖11中的RXD一Y、 TXD—Y對應(yīng)連接。
實(shí)施例六具體電路及連接關(guān)系參見圖1 圖6，圖7 圖10，圖12。本實(shí) 施例與實(shí)施例三的區(qū)別，與上位機(jī)通訊采用CAN總線通訊模塊。圖12中通訊模 塊的RST、 ALE、 CS2、 RD、 WR、 INT—CAN、 AD0—AD7分別與圖4中CPU的RST、 第30腳ALE、第12腳INTO (原來的定義取消)、第17腳/RD、第16腳/WR、第 13腳INT1 (原來的定義取消)、第39—32腳P00—P07對應(yīng)連接。圖12中的CAN 控制器和收發(fā)器對應(yīng)連接。
權(quán)利要求
1、一種基于電壓互感技術(shù)的多檔速電機(jī)檔位識別方法，對于采用共零繞組多抽頭的多檔速電機(jī)，以繞組線圈匝數(shù)的多少不同實(shí)現(xiàn)不同檔位的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，不同檔位間因?yàn)轵?qū)動線圈匝數(shù)的不同，任一檔位驅(qū)動線圈的互感電壓值也不同，其特征是所述的多檔速電機(jī)檔位識別方法，僅通過測量其中某一個(gè)已知固定檔位驅(qū)動線圈的電壓值，然后根據(jù)電機(jī)繞組線圈間電壓互感特性得到不同的電壓值，通過將測量的已知固定檔位的電壓與輸入的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，識別并確定該多檔速電動的運(yùn)行狀態(tài)，包括停止?fàn)顟B(tài)和正在運(yùn)行的檔位。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多檔速電機(jī)檔位識別方法，其特征是對于一個(gè) 多檔速電機(jī)，首先通過電壓檢測電路僅測量其中一個(gè)檔位驅(qū)動線圈的工作電壓， 該電壓檢測電路輸出一個(gè)開關(guān)量，當(dāng)其檢測狀態(tài)為有電壓時(shí)，即確定多檔速電 機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)其檢測狀態(tài)為無電壓時(shí)，即確定多檔速電機(jī)為停止?fàn)顟B(tài)。.
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多檔速電機(jī)檔位識別方法，其特征是以最 低檔位運(yùn)行時(shí)的電壓值為參考電壓，僅測量多檔速電機(jī)最低檔位驅(qū)動線圈的實(shí) 時(shí)電壓值U，根據(jù)電機(jī)不同檔位驅(qū)動線圈與最低檔位驅(qū)動線圈的匝數(shù)比例特性參數(shù)，基于電壓互感技術(shù)，低檔位驅(qū)動線圈實(shí)時(shí)電壓值u隨運(yùn)行檔位不同而呈現(xiàn)級變電壓值，預(yù)先按多檔速電機(jī)的檔位驅(qū)動線圈的匝數(shù)比例特性設(shè)置電壓躍變值V1、 V2、…、Vi-l、 Vi， Vi〉Vi-l，若多檔速電機(jī)檔速級數(shù)為n，則i最 大值為n-1，其中i、 n是自然數(shù)，當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓IKV1時(shí)，貝U判定電機(jī)以最 低檔位運(yùn)行；當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合Vi-l<U<Vi時(shí)，則可判定其以第i檔位 運(yùn)行；當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合U〉Vi時(shí)，則可判定其以最高檔速運(yùn)行。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多檔速電機(jī)檔位識別方法，其特征是以最 高檔運(yùn)行時(shí)的電壓值為參考電壓，僅測量電機(jī)最高檔位驅(qū)動線圈的實(shí)時(shí)電壓值 U，根據(jù)電機(jī)不同檔位驅(qū)動線圈與最高檔位驅(qū)動線圈的匝數(shù)比例特性參數(shù)，基于 電壓互感技術(shù)，最高檔位驅(qū)動線圈實(shí)時(shí)電壓U隨運(yùn)行檔速不同而呈現(xiàn)級變電壓 值，預(yù)先按多檔速電機(jī)的檔位驅(qū)動線圈的匝數(shù)比例特性設(shè)置電壓躍變值VI、 V2、…、Vi-1、 Vi, Vi〉Vi-1,若多檔速電機(jī)檔速級數(shù)為n，則i最大值為n-l， 其中i、 n是自然數(shù)，當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合IKV1時(shí)，則可判定其以最高檔速運(yùn)行；當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合Vi-l<U<Vi時(shí)，則可判定其以第n+1-i檔速運(yùn) 行；當(dāng)實(shí)時(shí)采集電壓U符合U〉Vi時(shí)，則可判定其以最低檔速運(yùn)行。
5、 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述多檔速電機(jī)檔位識別方法的多檔速電機(jī)檔位識 別裝置，含有核心CPU模塊，所述核心CPU模塊含有單片機(jī)及外圍電路，其特 征是含有電壓采集模塊，實(shí)時(shí)采集多檔速電機(jī)的某一個(gè)檔位的驅(qū)動線圈工作 電壓，測得電壓信號經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后接入核心CPU模塊，所述核心CPU模塊內(nèi)置基于電壓互感技術(shù)的多檔速電機(jī)檔位識別程序。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多檔速電機(jī)檔位識別裝置，其特征是電壓采集模塊含有電壓檢測電路，電壓檢測電路的輸入端連接某一個(gè)檔位的驅(qū)動線圈工 作電壓輸入端，測得電壓信號分為兩路分別通過限流電阻和單向保護(hù)二極管接 入光耦隔離模塊的輸入端，其中一個(gè)光耦隔離模塊的輸出端連接入核心CPU模 塊中單片機(jī)的一個(gè)1/0輸入端口，另一個(gè)光耦隔離模塊的輸出端通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換 電路后輸出連接核心CPU模塊中單片機(jī)的一組I/O輸入接口。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的多檔速電機(jī)檔位識別裝置，其特征是核心 CPU模塊連接有監(jiān)時(shí)存貯模塊和通訊模塊，監(jiān)時(shí)存貯模塊的控制接口、數(shù)據(jù)接口 及讀寫同步時(shí)鐘接口分別連接核心CPU模塊中單片機(jī)的相應(yīng)控制接口或I/O接 口 ，核心CPU模塊中單片機(jī)的串行通訊接口連接上行通訊模塊。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的多檔速電機(jī)檔位識別裝置，其特征是含有實(shí)現(xiàn) 設(shè)備控制和禁用功能的控制/檢測模塊，控制/檢測模塊通過光耦隔離模塊實(shí)現(xiàn) 強(qiáng)弱電隔離，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢測的光耦隔離模塊的輸入端連接其所要控制的設(shè)備工 作電源，輸出瑞連接核心CPU模塊中單片機(jī)的一個(gè)I/0輸入接口；實(shí)現(xiàn)設(shè)備控 制的光耦隔離模塊的輸入端連接單片機(jī)的一組I/O輸出接口，其輸出端控制連 接所要控制的設(shè)備的工作電源。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多檔速電機(jī)檔位識別裝置，其特征是電壓采集模塊含有至少一個(gè)電壓檢測電路，實(shí)現(xiàn)多端口采集，所述每一個(gè)電壓檢測電路 的輸出信號經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后分別連接核心CPU模塊中單片機(jī)的一組I/O接口 ，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)多檔速電機(jī)的檔位狀態(tài)識別和控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多檔速電機(jī)檔位識別方法及裝置，特別是涉及一種基于電壓互感技術(shù)的多檔速電機(jī)檔位識別方法及裝置，應(yīng)用于共零多繞組的多檔速電機(jī)如中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管的運(yùn)行狀態(tài)檢測。本發(fā)明基于電壓互感技術(shù)的多檔速電機(jī)檔位識別方法及裝置，僅通過測量其中某一個(gè)已知固定檔位驅(qū)動線圈兩端的電壓值，然后根據(jù)電機(jī)繞組線圈間電壓互感特性得到不同的電壓值，通過將測量的已知固定檔位的電壓與輸入的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，識別多檔速電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，包括停止?fàn)顟B(tài)和正在運(yùn)行的檔位。本發(fā)明基于電壓互感技術(shù)的多檔速電機(jī)檔位識別方法及裝置，實(shí)現(xiàn)電壓采集的檢測電路結(jié)構(gòu)簡單、安全、實(shí)用性高。安裝、使用方便，能夠安全、可靠的實(shí)現(xiàn)多檔速電機(jī)的檔位狀態(tài)識別。
文檔編號H02P29/00GK101414803SQ20081023119
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者東 楊, 陳傳偉 申請人:鄭州春泉暖通節(jié)能設(shè)備有限公司