低頻多頻段變送器的研究與設(shè)計(jì)

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】隨著國家對(duì)設(shè)備節(jié)能減排的要求越來越重視，我們好多的設(shè)備也在不斷的更新?lián)Q代，比如電機(jī)行業(yè)采用變頻電機(jī)，發(fā)電機(jī)行業(yè)通過改變轉(zhuǎn)速來改變對(duì)電力供給系統(tǒng)的有效控制發(fā)電量，但是這些設(shè)備都要通過精確的測量電流來監(jiān)測設(shè)備的好壞和使用壽命情況，之前我們行業(yè)都是通過傳統(tǒng)的互感器來進(jìn)行測量，然后通過設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的模擬變送器(4-20mA/0-10vdc)來銜接控制設(shè)備，但是傳統(tǒng)的互感器在安裝上有很大的不方便，靈活性不夠，所以我們根據(jù)我們的優(yōu)勢設(shè)計(jì)出一款用羅氏線圈變送器(4-20mA/0-10vdc)來測量各種設(shè)備在不同頻率(10HZ-400HZ)時(shí)的電流大小，這樣極大的改善了測量不便性，也提高了電流在不同頻率下的測量準(zhǔn)確性。
 

　　關(guān)鍵字：羅氏線圈 低頻  寬頻  模擬量變送器
 

　　0 引言
 

　　隨著現(xiàn)在科技的不斷發(fā)展,設(shè)備對(duì)設(shè)計(jì)的要求也越來越高，不在滿足之前簡單粗暴的設(shè)計(jì)規(guī)則，不在滿足只要能用就行，而且隨著近些年對(duì)節(jié)能降耗的要求也越來越重視，所有的產(chǎn)品都在走綠色低碳的路線。
 

　　在變頻控制電機(jī)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)中，對(duì)頻率的多樣性也越來越多，不在規(guī)定只有50/60HZ才能使用，而是為了降低功耗，采用變頻(<50hZ)的方式來控制電機(jī)的運(yùn)作，隨著負(fù)荷的大小來改變頻率的大小；發(fā)電機(jī)隨著風(fēng)力大小，運(yùn)行需要來控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而也會(huì)產(chǎn)生不同的頻率電流(<50hZ)。為了能夠很好的監(jiān)測到在變頻狀態(tài)下能夠精準(zhǔn)的測量到電流，所以需要設(shè)計(jì)一款用來監(jiān)測低頻，多頻段的產(chǎn)品來滿足采集要求。
 

　　1、 羅氏線圈探頭的設(shè)計(jì)
 

　　與常規(guī)互感器相比，羅氏線圈不含鐵磁性材料，故沒有飽和現(xiàn)象，所以能夠測量數(shù)千A到數(shù)十萬A的大電流而不飽和，同時(shí)線圈的重量輕，線圈柔韌性適合任何形狀電極下安裝，經(jīng)過積分變送處理后幾乎沒有相位誤差影響，同時(shí)也沒有像互感器那要存在二次開路的危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
 

羅氏線圈探頭
 

　　2. 低頻多頻段變送器各部分功能介紹
 

設(shè)計(jì)框圖
 

　　通過設(shè)計(jì)框圖我們可以看出整個(gè)產(chǎn)品主要包括積分電路，計(jì)量SOC核心采樣電路，整流電路和變送轉(zhuǎn)換電路及供電電路部分組成。
 

　　積分電路是配合羅氏線圈來使用，保證整個(gè)線圈在不同頻段下能夠輸出不隨輸入頻率的變化而變化，這樣才能保證采樣的準(zhǔn)確性。我們?cè)谶@里主要討論頻率在10hz-400HZ范圍內(nèi)的電流采樣情況。
 

　　計(jì)量SOC芯片采樣電路，主要通過SOC芯片自身的優(yōu)勢，內(nèi)部能夠通過硬件方式來采樣和保證在采樣過程中保持電流好的精度，通過內(nèi)部一系列的復(fù)雜計(jì)算而能夠輸出高精度的信號(hào)，保證后端轉(zhuǎn)換電路能夠順利的把精度還原處理。
 

　　整流電路和變送器電路，通過SOC芯片輸出一個(gè)PWM信號(hào)，這個(gè)時(shí)候就需要將PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換為可用的直流信號(hào)，通過整流濾波電路高精度的轉(zhuǎn)換后送入變送V/I電路，通過變送電路轉(zhuǎn)換后就能得到我們想要的4-20mA或0-10VDC的模擬量信號(hào)供PLC或DCS控制系統(tǒng)來采樣使用。
 

　　供電電路主要負(fù)責(zé)給整個(gè)產(chǎn)品提供電的支持，為了保證整個(gè)產(chǎn)品的可靠性和優(yōu)秀的性能，對(duì)供電電路采取了優(yōu)異的抗干擾，抗浪涌的處理，即使在復(fù)雜的環(huán)境下也能夠保證產(chǎn)品的可靠運(yùn)行。
 

　　3. 低頻多頻段變送器產(chǎn)品構(gòu)造和性能測試
 

　　3.1 整個(gè)產(chǎn)品為了考慮安裝的方便性，全部采用端子對(duì)接方式，能夠保證在每個(gè)環(huán)境中都能夠安裝方便，應(yīng)用自如。
 

產(chǎn)品整體實(shí)物框圖
 

　　3.2 產(chǎn)品性能測試
 

　　從測試數(shù)據(jù)來看，整個(gè)產(chǎn)品頻率在10-400HZ都能夠保證在不同頻率下產(chǎn)品輸出的一致性，我們也通過測試發(fā)現(xiàn)，就算頻率在400HZ-600HZ之間時(shí)也能夠保證性能控制在2%精度以內(nèi)。
 

　　表格為輸入20A，輸出5.08mADC的測試數(shù)據(jù)(4-20mADC)
 

4. 結(jié)論
 

　　羅氏線圈低頻多頻段變送器的產(chǎn)品將會(huì)在以后的設(shè)備改造和新工廠的設(shè)備安裝中發(fā)揮重要的作用，使用的用途非常的廣泛，以后不僅會(huì)在變頻系統(tǒng)、各種發(fā)電機(jī)系統(tǒng)得到好的應(yīng)用，在其他風(fēng)電、水電行業(yè)也將得到廣泛的使用，從上面的內(nèi)容看，我們從設(shè)備到電路結(jié)構(gòu)上都進(jìn)行的全面的分析和解釋，以后可能還有更好的方式來進(jìn)行設(shè)計(jì)，將會(huì)在以后的設(shè)計(jì)或使用中對(duì)產(chǎn)品不斷的進(jìn)行完善。最后希望通過這邊文章來給同仁們有一個(gè)了解和對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)有一個(gè)更加清晰的思路。
 

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