[实用新型]一种断路器永磁直线电机操动机构的速度特性检测装置

说明书

技术领域

本实用新型一种断路器永磁直线电机操动机构的速度特性检测装置，用于测量开关设备在运动过程中的速度特性。

背景技术

对于断路器而言，由于其操作时间比较短，所以说采用常规的测试装置难以测准真空断路器的速度特性参数。断路器触头速度的测量，主要是通过测量动触头的行程、时间关系，然后经过计算得到动触头的速度参数。在真空断路器问世初期采用附加接点方法测量动触头的分、合闸速度。目前测量断路器的速度特性，多采用光电式位移传感器与相应的测量电路配合进行，常用的有增量式旋转光电编码器、光栅尺传感器及有接点的滑动电阻传感器来测量真空断路器的速度，其中增量式旋转光电编码器结构复杂，有接点的滑动电阻传感器测量精度低。

发明内容

本实用新型针对断路器永磁直线电机操动机构，设计一种断路器速度特性检测装置。该检测装置基于DSP，达到通过装置的调试、运行，可得到了断路器动触头速度、行程曲线和永磁直线电机操动机构的速度、行程曲线，最终实现了高精度的断路器动触头速度实时检测功能。

该装置的结构由断路器的动触头连接绝缘拉杆，在绝缘拉杆和永磁直线电机的操纵杆上分别装配有光栅尺，光栅尺的输出端连接电平转换电路的输入端，通过断路器的分合闸操作，由永磁直线电机操动机构带动连杆驱动绝缘拉杆运动，从而使光栅尺产生相对运动，光栅尺上的传感器将永磁直线电机和断路器的直线运动信号转换成正交编码脉冲信号，电平转换电路接收正交编码脉冲信号，将5V的正交编码脉冲信号转换为DSP可接收的3.3V的正交编码脉冲信号，实现电平转换功能，电平转换电路的输出端连接DSP芯片，DSP芯片连接上位机。

本实用新型的优点：通过高精度的光栅尺测得断路器的动触头和永磁直线电机的运动信号，通过电平转换电路和DSP芯片实现了对数据的计算处理，然后通过上位机PC显示。实现了断路器和永磁直线电机速度的在线检测，同时由于采用了高精度的光栅尺和DSP芯片，使得检测的结果更加实时、准确，并且其结构比较简单、可靠。

附图说明

图1是本实用新型断路器触头速度运动特性检测系统结构示意图

图2是本实用新型DSP芯片与光栅尺硬件接口电路；

图3是本实用新型DSP芯片采集数据的计算方法流程图。

图1中：1、断路器的动触头，2、光栅尺，3、绝缘拉杆，4、连杆，5、操纵杆，6、永磁直线电机操动机构，7、电平转换电路，8、DSP芯片，9、上位机。

具体实施方式

本实用新型采用的光栅最大测量速度为4.8m/s，栅距Δs为0.02mm。如果采样频率选取为10000Hz，即采样周期为0.1ms。光栅尺2输出的正交编码信号经DSP四倍频计数，选取的DSP芯片8型号为TMS320LF2407A芯片，电平转换电路7选取高速总线收发器SN74LVCH245A芯片，本实用新型如图1和图2所示断路器的动触头1连接绝缘拉杆3，在绝缘拉杆3和永磁直线电机的操纵杆5上分别装配有光栅尺2，光栅尺2的输出端连接高速总线收发器SN74LVCH245A芯片的输入端，通过断路器的分合闸操作，由永磁直线电机操动机构6带动连杆4驱动绝缘拉杆3运动，从而使光栅尺2产生相对运动，光栅尺2上的传感器将永磁直线电机和断路器的直线运动信号转换成正交编码脉冲信号，高速总线收发器SN74LVCH245A芯片的A1-A4接口接收正交编码脉冲信号，通过高速总线收发器实现电平转换功能，将5V的正交编码脉冲信号转换为DSP芯片可接收的3.3V的正交编码脉冲信号，高速总线收发器SN74LVCH245A芯片的输出端连接到TMS320LF2407A芯片的正交编码脉冲电路的输入引脚QEP1和QEP2(对于EVA模块)。

TMS320LF2407A芯片对采集数据的计算方法如图3所示按如下步骤：

第一步：中断入口，保护现场；

第二步：清除中断标志，读计数器当前值N_k，ΔN＝N_k-N₀，将ΔN赋值给临时变量temp，其中N_k：第k次采样时刻的计数器值；N₀：计数器初值；

第三步：读运动标志寄存器flg是否等于1，若等于1则继续运行，若不等于1跳到第六步；

第四步：临时变量temp是否等于0，如果不等于0则继续运行，若等于0则跳到第九步；

第五步：运动已开始，令flag等于1；

第六步：令ΔX＝temp*Δs，其中栅距Δs为0.02mm；

第七步：速度通过公式v(k)＝Δx*0.05可以求得；