[发明专利]一种起重电机瞬时输入功率无线传感装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感装置，尤其是一种适用于起重机用三相交流异步电动机使用的起重电机瞬时输入功率无线传感装置及测量方法。

背景技术

起重机械是国民经济建设中的重要基础设备，其所用的电动机是实现机电能量转换和改变电能特性的重要机械设备。随着各国日益加大对节能和环保的重视，对电动机运行效率进行更准确地测定，特别是在线测定现役起重电机的能效，可以为起重机设计、制造、改造和使用单位节能工作的开展提供参考依据，有着非常重要的意义。

目前，国内外针对起重用电动机的输入功率的通用测试方法，通常只是对电机一段时间内的整体电能消耗进行检测，缺乏对其瞬时数据的动态测量与传输的研究。而对于现有的投入使用的起重电机输入功率测量装置，其大多是采用电压、电流互感器等模拟设备以及显示仪表，经人工接线后，由多人同时操作并记录测试数据才能完成。受人为因素和测量设备带来的影响，通常会有测试误差大、数据采集速度慢、工作效率低、劳动强度高、数据统计工作复杂等诸多缺点与不足。

得益于近些年微电子技术与计算机应用技术的迅猛发展，智能功率测试仪表获得了越来越广泛应用。虽然其可以通过电压、电流传感器、数据采样设备对电机的输入电压、电流功率等相关数据进行准实时采集，并通过通信接口将数据接入计算机进行处理。但是一方面相对于传统的测试设备其价格较为昂贵；另一方面其对输出信号的有线传送使其具有可靠性差、人工维护繁琐等缺点；除此以外，由于起重机的使用环境一般较为恶劣，且其使用的电机大多体积庞大，较为笨重，较难进行拆卸，无法满足绝大部分智能功率测试仪表的测量条件。

发明内容

为解决上述现有技术和测量设备存在的问题，本发明提供了一种结构简单，无需人工读数、无线发送采样数据的自动化装置，并依据电压、电流采样值对起重电机瞬时输入总功率进行计算，提供起重电机在各个阶段的能耗参数的起重电机瞬时输入功率无线传感装置及测量方法。

为实现上述目的，本发明的起重电机瞬时输入功率无线传感装置包括包括起重机用三相交流异步电动机、霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、无线发送模块和控制主机，所述的起重机用三相交流异步电机的A相电能输入端与霍尔电流传感器相连接，霍尔电流传感器的引脚M分别连接有采样电阻                                                和无线信号处理装置，采样电阻接地，无线信号处理装置的输出端与霍尔电压传感器的引脚M相连接，霍尔电压传感器的输入端跨接于起重机用三相交流异步电动机的A、B两相上，所述的无线信号处理装置包括无线收发模块和连接在无线收发模块左右两侧的两个信号处理模块，无线收发模块的端口AIN1与左侧的一个信号处理模块的输出端相连接，无线收发模块的端口AIN2与右侧的一个信号处理模块的输入端相连接，所述两个信号处理模块和无线收发模块均有引脚接地，所述信号处理模块由锗二极管D1、锗二极管D2、电阻R1和电容C1构成，所述锗二极管D1的正极、锗二极管D2的负极、电阻R1的一端和电容C1的一端连接于一点并与无线收发模块的端口AIN1和AIN2相连接，锗二极管D1的负极与3.3V电源相连，锗二极管D2的正极及电容C1的另一端接地，无线收发模块与控制主机无线连接。所述无线收发模块为RF收发器CC2530芯片及其外围基本电路构成。

一种使用上述装置的起重电机瞬时输入功率测量方法，其特征在于：

当起重机用三相交流异步电机开始工作，霍尔电流传感器和霍尔电压传感器分别实时检测三相交流异步电机的A相的瞬时输入相电流信号和A、B两相间的瞬时输入电压，霍尔电流传感器检测到的输出电流信号经采样电阻转换成电压信号后发送到左侧的一个信号处理模块，左侧的一个信号处理模块对该电压信号进行处理后，经输出端将处理过的信号发送到无线收发模块的AIN1端口；

霍尔电压传感器的输出电压信号直接发送到右侧的一个信号处理模块，经右侧的一个信号处理模块处理后经输出端将处理过的信号输入无线收发模块的端口AIN2，从端口AIN1 、端口AIN2输入的信号在无线收发模块内完成A/D转换，将电压数字信号转换成无线信号，经由天线发送至控制主机，控制主机通过与其连接的无线收发模块接收无线信号，控制主机将接收到的无线信号转换为数字信号进行处理，同时筛选出两个电压采样点，并记录采样点的采样电压和采样时间，两个采样点应满足一下三点：

a.位于相同的电源周期内；

b.两个采样点不能相邻，需要相隔多个无线收发器的采样周期；

c.采样点不能为上限电压值+3.5V和下限电压值-0.2V；