《检测技术课程设计》报告班级：50807周冠锐5080714一.docx
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《检测技术课程设计》报告设计题目:电机自动监控系统设计班级：50807组长:组员:崔稳 5080724段宇轩5080701周冠锐5080714一刘强 5080720赵明明5080726设计时间：2011年1月4号目录0前言 1立项背景项目分析一、 总体方案设计 21.1方案论证 21.2系统总体结构 21.3电机工作原理及驱动 3二、 硬件电路设计 62.1温度检测控制电路设计 1、 温度信号釆集转换电路 2、 放大电路 3、 A\D转换电路 4、 单片机计算温度 5、 温度显示电路 2.2转速检测控制电路设计 1、 转速信号釆集电路 2、 单片机定时计数 3、 转速显示电路 三、 软件设计 C语言源程序四、 总结及心得 参考文献 刖吕随着国民经济的飞速发展，科学技术的日新月异，智能控制系统 得到了广泛的应用•如：智能大厦、无人值守泵站、无人值守供热站、 各种遥控调度系统、生产作业自动化等等•这正是国家实现科学技术 现代化的重耍标志，也是每一个技术人员肩负的重耍责任.智能控制技术的应用，给我们提出了很多要求.如电网的波动性, 执行机构的智1能配套等，都耍求越来越严格•作为重要驱动执行机构 的电动机来说，它的控制方式受到广大技术人员的高度重视•既耍为 智能控制打下良好基础，乂耍降低电动机起动时对电网的冲击•所以, 不得不在电动机的起动设备上做工作.冃前，电机作为一种拖动动力设备，在机床加工、运输、电力等 领域有着广泛的应用。
为了保证电机系统的正常运行，需耍通过检测 控制装置对它进行监控重点监控的参数是电机A、13、C三相线圈的 温度、电机轴的径向振动振幅、电机轴的转速本课题主要研究对转 速和三相线圈温度的测量和控制立项背景：传统的电机检测方式是有三种方法：1、给电机加一个恒负载；2、 利用电机的惯性负载；3、电机和具他更容易测得的参数Z间建模来 参考两者的关系每一种方法都有其优缺点1•给电机加外负载，不管是机械的还 是电子的，都要把电机和负载进行耦合，这是十分耗时的而且由于 外加负载的限制，测试速度和扭矩都不可能太大但是测试扭矩乂不 可以很小，因为有一个很大的外加负载误差存在，例如连轴承误差, 负载本身惯性误差等从而决定了此方法不能用于微小和大型电机测 试，更难实现大批电机的测量和产线全检2.利用电机惯性负载，这 是近儿年在欧美非常流行的测试方法，不仅测设快速，而且测试非常 精准但是前提条件必须精确测试出点击的转动惯量和电机加速阶段 的角加速度3.电机和其他更容易测得的参数Z间建模来参考两者的 关系建模是一种间接的方法，不能测试电机的输出量，因此容易出 现错误而且误差较大项冃分析：1、 三相线圈的温度监控在电机三相线圈上加三只钠电阻（或热敏电阻或热电偶），检测 线圈温度，如果负荷过大或缺相，电机某项线圈过热，造成热电阻阻 值的变化，检测电路立即使继电器的常闭触点断开，保护电机。
设定 温度为70°C2、 电机轴的转速监控在电机轴上安装转速传感器（光电、磁电、霍尔等）测量轴的转 速，当转速超过限定值（800转/分）时，声光报警并关断电机电源本项冃采用第二种方法，分模块对电机的转速指标和电机内三相 线温度指标进行检测，并控制其各项指标在规定范围以内一、总体方案设计1.1方案论证本课题采用钳电阻温度传感器和光电码盘传感器分别采集电机 的温度信号和转速信号，再将信号经过放大处理转化后，用单片机来 对数抑进行计算输出显示等，还可以根抑设定的温度值、速度值对电 机进行实时控制温度信号温度传感器DS18B20传到单片机中，且DS18B20的精 度满足实验要求；速度传感器采用光电码盘式，使用方便，H精度也 能达到要求；A\D和D\A转换芯片釆用8位，转换精度为0.004（1/255）,也能达到不超过整个系统精度的耍求所以，从理论上讲, 此方案完全可以用51系列单片机开发板及外部扩展电路来实现，且 满足仿真耍求1. 2系统总体结构以下是系统总体结构框图光电转 速传感 器卩―►电 桥多放大―►路―►器与转A/D换转搀——►开迫电阻 传総2钳电阻 传幣2®龟电阻 传歸力数码管呃魂声阳艮饗4维电器p电机通 断3图1系统总体结构框图如上图所示，三个钠电阻温度传感器接在电机的三相绕组上，测出的模拟量数值通过多路转换开关分别进行A\D转换后送入单片 机进行处理，可以取三个数值中的最大值，并转化成相应的温度值送 数码管显示，如果超过设定的温度值，则说明电机温度过高，单片机 汇控制继电器断开，从而切断电机电源，防止电机因温度过高而烧坏。
光电码盘传感器用来检测电机的转速，转速会以脉冲的形式传 给单片机的计数器，再计算出转速值并驱动数码管显示转速值，当速 度超过限定值时，会驱动声光报警器（二极管和蜂鸣器）报警，同时 单片机内部通过软件调节减小电机两端的电圧值，使转速下降到额定 范围以内1.3电机工作原理本课题采用三相鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机结构简单、制造容易、成本低、运行维护方便, 它被广泛地应用在工农业生产中，作为电力拖动的原动机它的缺点 是调速性能差，启动力矩较小，因此在一些耍求平滑调速和启动力矩 很大的场合常用其他类型电动机来完成在三相鼠笼式电动机的定子槽中嵌有空间互差120度的三相绕 组当三相绕组接上对称的三相电源时，在电动机内会产生一个旋转 磁场在旋转磁场作用下，转子鼠笼条中就会产生感应电动势和感应 电流（因为鼠笼条两端由短路环连接，形成了闭合电路）这时鼠笼 条在磁场中会受到力的作用，通过分析可知，电动机转子在这些力的 作用下，便转动起来现在先分析三相定子绕组通上对称三相交流电 后，产生旋转磁场的原理设电动机三相绕组接成星形接线，接上对称三相交流电源后，电 流为正值时，电流从绕组的头端进去尾端出来；电流为负值时，电流 从绕组的尾端进去头端岀来。
现在假定通入三相绕组的对称三相交流电的波形如图1所示，则 电动机三相绕组电流通入情况如图2所示图1三相交流电波形图t=0 t=T/6 t=T/3 t=T/2图2三相绕组电流通入情况从图2(a)可看到：在t = 0瞬间，iu二0,绕组U1—U2中无电流 流过；而这时iv为负值，绕组VI—V2中电流由V2进VI出；这瞬时 讨为正值，绕组Wi—W2中电流由W1进W2出用右手定则可判断， 此时电动机中会产生如图2Q)所示磁场，其合成磁场方向向上从图2(b)可看到：在t=T/6瞬间，iw=O,绕组Wl—W2中无电 流流过；这瞬间iv为负值，绕组VI—V2中电流从V2进VlHh这瞬 时iu为正值，绕组Ul—U2中电流由U1进U2出此时电动机内磁场 分布如图2(b)所示，其合成磁场方向较t=0时刻顺时针方向旋转了 —定角度从图2(c)可看到：在t=T/3瞬间，此时iv=O,绕组VI—V2中 无电流通过；这瞬时iu为正值，绕组Ul—U2中的电流从U1进U2 出；这瞬时iw为负值，绕组Wl—W2中电流从腔进Wl Hlo这时电动 机内磁场情况如图2(C)所示，其合成磁场方向乂较t=T / 6时刻顺时 针转过了一定角度。
从图2(d)可看到:t=T/2瞬间iu 乂等于零，此时Ul—U2绕组 中无电流通过，而此吋iv为正值，绕组VI—V2中电流从VI进V2 IB; iw为负值，绕组Wl—W2中电流从W2进心出此时电动机内磁 场分布情况如图2(d)所示，其合成磁场方向乂较t = T/3瞬间顺时 针转过了一定角度分析显示，三相定子绕组通过对称三相交流电后，在电动机内会 产生一个顺时针方向旋转的磁场假如通过的三相交流电相序不变， 而将定子绕组的三个头Ul、VK W1与交流电源连接时，调换一个头, 则可通过同样分析得知，电动机内产生的旋转磁场方向将改变，变为 逆时针方向旋转三、软件设计源程序如下：# include
