专利名称：一种在线风速检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术在大功率晶闸管变流应用技术领域，特别是提供了一种 在线风速检测装置。它针对强制风冷晶闸管变流装置正常工作时需要空气流动降温而 研制，是一种风速检测电路。属于3L型大功率晶闸管变流装置的配套产品。
背景技术：
在大功率晶闸管变流装置中，流过晶闸管散热器的气流流速是晶闸管正常工作的 重要条件之一，流过散热器的气流流速是否达到最佳值对晶闸管的散热，电流通过能 力等都将产生重大影响。晶闸管工作时对温度要求非常严格，当晶闸管温度超过额定 值时，晶闸管将被迫降档使用。长时间超过额定值将使晶闸管不可逆转损坏，至使晶 闸管变流装置无法正常工作。风速检测装置用于在线检测通过晶闸管散热器的气流流 速，'控制装置'随时采集风速检测装置的输出信号，当通过晶闸管散热器的气流流速 低于额定值时，将不允许晶闸管变流装置工作。这个装置在大功率晶闸管变流装置中 非常重要。
传统的风速检测方法主要有三种。①直流发电机检测法。②风压继电器检测法。
(D杠杆原理检测法。
直流发电机检测法是用风吹动风扇，风扇带动直流发电机转动发电，检测直流发 电机发出的电压来实现风速检测的方法。这种方法由于使用直流发电机，直流发电机
上有换向器和碳刷所以存在以下弊端a.体积大b.转动时产生火花和碳粉c.有电磁干 扰d.噪声大、机械寿命短。
风压继电器检测法是由气囊和微动开关组成，风吹动气囊变形压动微动开关，使 微动开关翻转来实现风压检测的方法。风压继电器检测法存在以下弊端a.长期工作 时不能可靠工作b.微动开关只能输出开关量，不能输出模拟量。
杠杆原理检测法是由杠杆和微动开关组成。风吹杠杆一端，杠杆另一端压动微动 开关，使微动开关翻转来实现风压检测的方法。杠杆原理检测法存在以下弊端a.长 期工作时不能可靠工作b.微动开关只能输出开关量，不能输出模拟量。 发明内容
本实用新型目的在于提供一种在线风速检测装置，具有在强电磁干扰环境下，在 线检测通过晶闸管散热器风速的功能。
本实用新型包括风速检测单元、绝对值信号处理单元、阈值设定单元、信号比较 单元、信号输出单元。见图l，图l是风速检测装置电路原理图。
风速检测单元的电压输出端Vol连接到绝对值信号处理单元的电阻R4上，绝对值 信号处理单元的电压输出端Vo2连接到信号比较单元的电阻R14上，阈值设定单元的 电压输出端P5. 2连接到信号比较单元的集成运算放大器U3的2号脚上，信号比较单
3元的电压输出端Vo4连接到可调式精密并联稳压器U4的1号脚上，可调式精密并联稳 压器U4的输出连接到信号输出单元的继电器Jl上。
风速检测单元单独由一个风速发电机组成，见图1。其作用是将流动空气的速度 信号(即风速信号)转换为电压信号，且电压值随气流流速的变化而变化。电压输出 Vol连接到绝对值信号处理单元的电阻R4上。
绝对值信号处理单元由集成运算放大器U1、 U2，电阻R5-12，电容C1、 C3-7， 二 极管D1、 D2组成，见图1。其作用是将风速发电机发出的交变亳伏电压信号进行放大、 整流、滤波，使其转换为伏级直流电压信号。电阻R4连接R5、 Dl、 Cl、 Ul、 C3。电阻 R5连接D2、 R9。 二极管D1连接R7、 D2。电容C1连接U1、 R7。电阻R6、 R9连接U2、 R12、 C7、 C2、 C5。集成运算放大器U2连接R8。电阻R8、 R12上的电压是Vo2。由风 速检测单元发出的交变毫伏电压信号Vol被送至由集成运算放大器Ul和二极管Dl 、 D2 等元件组成的整流电路进行整流，整流后的信号变为直流电压信号，该信号被送至由 集成运算放大器U2和电阻R12、 R8、电容C7、 C2等组成的放大电路进行放大、滤波， 使该直流电压信号转换为伏级无脉动直流信号。电压输出Vo2连接到信号比较单元的 电阻R14上。
阈值设定单元由可调式精密并联稳压器U5、电阻R1-3、电位器RP1组成，见图l。 其作用是产生一个电压可调的阈值电压P5.2。电阻R1连接R2、 U5。电阻R2连接RP1。 电位器RP1连接U5、 R3。 U5的3号脚是阈值电压P5.2。该阈值电压信号P5. 2连接到 信号比较单元的集成运算放大器U3的2号脚。通过调节电位器RP1可以改变阈值电压。
此电压信号决定风速检测装置的额定风速值。
信号比较单元由集成运算放大器U3、电阻R13-17等组成，见图l。其作用是将绝 对值信号处理单元处理过的电压信号Vo2与阈值设定单元产生的阈值电压信号P5. 2进 行比较。电阻R14连接U3、 R15。 R15连接U3、 R13、 R16、 R17。 R17上的电压是Vo4。 比较后的电压信号Vo4去控制信号输出单元的继电器Jl，继电器Jl的接点是风速检测 装置的输出。
信号输出单元由继电器J1、可调式精密并联稳压器U4、 二极管D3、电阻R18-19、 发光二极管LEDl-2组成。其作用是将设定好的风速信号Vo4输出到控制装置，以控制 晶闸管整流装置的工作。可调式精密并联稳压器U4连接JI、 D3。电阻R18、 19连接 LED1、 LED2。发光二极管LED1、 LED2连接J1。 J1B是风速检测装置的输出。发光二极 管LED1、 LED2指示风速检测装置的工作状态。
本实用新型还采用如下技术方案
风速发电机采用无刷直流电机；绝对值放大、整流、滤波电路；可设置阈值的比 较器电路。
本实用新型的优点风速检测元件采用了无刷直流电机，实现了风速检测电路既 可以输出开关量也可以输出模拟量，同时可以非常方便的设置风速门槛，便于进一步 控制。体积小重量轻，便于安装。克服了有刷电机转动时产生火花、碳粉，电磁干扰，噪声大、机械寿命短等缺点。
图1为风速检测装置电路原理图。
图2为改装前风速发电机控制电路原理图。
图3为改装后风速发电机控制电路原理图。
具体实施方式
图l、图2、图3为本实用新型的具体实施方式
；
以下结合附图进行详细描述。
1. 风速发电机由散热风扇n内部由'永磁无刷外转子直流电机'、扇叶、控制电路
等组成3改装而成。图2为改装前风速发电机控制电路原理图。当风速发电机作为电 动机使用时，接通电源后，霍尔控制器根据磁条与线圈位置发出脉冲使三极管Q1、 Q2 轮流导通，电动机转动。当风速发电机作为发电机使用时，由于三极管Q1、 Q2的基极 b没有电压，三极管Q1、 Q2的c、 e之间不导通，导致风速发电机发出的电压信号Vol 无法连接到绝对值信号处理单元(2)的电阻R4上。为了使风速发电机发出的电压信 号Vol能够连接到绝对值信号处理单元(2)的电阻R4上，用导线连接三极管Q1、 Q2 的c、 e。如图3所示。'永磁无刷外转子直流电动机'是同步机的一种，当风吹动扇叶， 扇叶带动发电机转动时，在图3的Vo1与'地'之间产生微弱交变电压信号，该电压 信号值与风速发电机的转速成正比。
2. 根据图1可知本实用新型包括风速检测单元1、绝对值信号处理单元2、阈值设 定单元3、信号比较单元4、信号输出单元5。风速检测单元1产生的交变毫伏电压信 号Vol被送至绝对值信号处理单元2进行放大、整流、滤波，经过绝对值信号处理单 元2处理过的电压信号Vo2接至信号比较单元4与阈值设定单元3产生的阈值电压P5. 2 进行比较。。经过信号比较单元4比较后的电压信号Vo4接至信号输出单元5去控制继 电器J1A，风速状态通过信号输出单元5的J1B送至控制装置。
本实用新型中的风速发电机选用普通的散热风扇，运算放大器选用正负15V电源 供电的0P07，其它元器件选用通用元件即可。
权利要求1、一种在线风速检测装置，其特征在于，包括风速检测单元(1)、绝对值信号处理单元(2)、阈值设定单元(3)、信号比较单元(4)、信号输出单元(5)；风速检测单元(1)的电压输出端Vo1连接到绝对值信号处理单元(2)的电阻R4上，绝对值信号处理单元(2)的电压输出端Vo2连接到信号比较单元(4)的电阻R14上，阈值设定单元(3)的电压输出端P5.2连接到信号比较单元(4)的集成运算放大器U3的2号脚上，信号比较单元(4)的电压输出端Vo4连接到可调式精密并联稳压器U4的1号脚上，可调式精密并联稳压器U4的输出连接到信号输出单元(5)的继电器J1上。
2、 根据权利要求l所述的在线风速检测装置，其特征在于，风速检测单元(1) 单独由一个风速发电机组成。2、 根据权利要求1所述的在线风速检测装置，其特征在于，绝对值信号处理单 元(2)由集成运算放大器U1、 U2，电阻R5-12，电容C1、 C3-7， 二极管D1、 D2组成， 电阻R4连接R5、 Dl、 Cl、 Ul、 C3，电阻R5连接D2、 R9， 二极管D1连接R7、 D2，电 容C1连接U1、 R7，电阻R6、 R9连接U2、 R12、 C7、 C2、 C5，集成运算放大器U2连 接R8。
3、 根据权利要求1所述的在线风速检测装置，其特征在于，阈值设定单元(3) 由可调式精密并联稳压器U5、电阻R1-3、电位器RP1组成；电阻R1连接R2、 U5，电 阻R2连接RP1，电位器RP1连接U5、 R3， U5的3号脚是阈值电压P5. 2。
4、 根据权利要求1所述的在线风速检测装置，其特征在于，信号比较单元(4) 由集成运算放大器U3、电阻R13-17组成，电阻R14连接U3、 R15， R15连接U3、 R13、 R16、 R17。
5、 根据权利要求1所述的在线风速检测装置，其特征在于，信号输出单元(5) 由继电器Jl、可调式精密并联稳压器U4、 二极管D3、电阻R18-19、发光二极管LED1-2 组成；可调式精密并联稳压器U4连接JI、 D3，电阻R18、 19连接LED1、 LED2，发光 二极管LED1、 LED2连接J1。
专利摘要一种在线风速检测装置，属于电子技术在大功率晶闸管变流应用技术领域。包括风速检测单元、绝对值信号处理单元、阈值设定单元、信号比较单元、信号输出单元。风速检测单元的电压输出端Vo1连接到绝对值信号处理单元的电阻R4上，绝对值信号处理单元的电压输出端Vo2连接到信号比较单元的电阻R14上，阈值设定单元的电压输出端P5.2连接到信号比较单元的集成运算放大器U3的2号脚上，信号比较单元的电压输出端Vo4连接到可调式精密并联稳压器U4的1号脚上，可调式精密并联稳压器U4的输出连接到信号输出单元的继电器J1上。优点在于，具有在强电磁干扰环境下，在线检测通过晶闸管散热器风速的功能。
文档编号G01P5/08GK201413337SQ20092010825
公开日2010年2月24日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者丁晓雷, 刘剑鑫, 仓 杜, 皓 王 申请人:北京钢研新冶电气股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
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