一種風光互補塔桿的振動測試傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種風光互補塔桿的振動測試傳感器，包括單片機控制模塊、三維加速度檢測模塊、低電壓穩壓電源、光電隔離模塊和參數設置電路模塊，三維加速度檢測模塊與單片機控制模塊相連接，低電壓穩壓電源與單片機控制模塊相連接，單片機控制模塊與光電隔離模塊相連接，參數設置電路模塊與單片機控制模塊相連接。通過對塔桿的振動情況進行測量和分析，把塔桿的振動情況反饋給控制系統，以便控制器及時有效地對風力發電機的轉速進行調節，使風機運轉頻率和塔桿固有頻率之間不一致，避免共振現象。從而保證整個機組在工作過程中平穩及安全可靠的運行。
【專利說明】一種風光互補塔桿的振動測試傳感器
【技術領域】
[0001]本發明屬于面向風光系列新能源行業的新型振動傳感技術，開創了振動傳感器新的領域。
【背景技術】
[0002]塔桿是風光互補系統中支撐風力發電機組、光伏組件等部件的主要裝置。當前大部分企業對塔桿的設計，主要著重于外觀、耐用性，對于塔桿強度和剛度的不斷改進也僅僅考慮到塔桿所承載的物重(如風機、光伏組件等部件)及所處惡劣環境(如極端風況、腐蝕)這兩方面。然而忽視了當風機轉動頻率與塔桿固有頻率相一致時會產生共振危害的這一重要問題。
【發明內容】
[0003]為了解決現有技術中風機轉動頻率與塔桿固有頻率相一致時會產生共振的缺陷，提供一種使風機運轉頻率和塔桿固有頻率之間不一致，避免共振的風光互補塔桿的振動測試傳感器。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0005]一種風光互補塔桿的振動測試傳感器，包括單片機控制模塊、三維加速度檢測模塊、低電壓穩壓電源、光電隔離模塊和參數設置電路模塊，三維加速度檢測模塊與單片機控制模塊相連接，低電壓穩壓電源與單片機控制模塊相連接，單片機控制模塊與光電隔離模塊相連接，參數設置電路模塊與單片機控制模塊相連接。
[0006]上述的一種風光互補塔桿的振動測試傳感器，所述的單片機控制模塊包括具有對接收到的振動頻率信號進行分析并輸出分析結果功能的PIC16F675芯片，所述的三維加速度檢測模塊包括固定設置在塔桿和風扇之間的MMA7455L三軸數字加速度傳感器，所述的PIC16F675芯片的GP4引腳與所述的MMA7455L三軸數字加速度傳感器的SDO引腳連接，所述的PIC16F675芯片的GP5引腳與所述的MMA7455L三軸數字加速度傳感器的SDI引腳連接，所述的PIC16F675芯片的GPl引腳與所述的MMA7455L三軸數字加速度傳感器的SCL引腳連接，所述的PIC16F675芯片的GPO引腳與所述的參數設置模塊的輸入端連接，所述的參數設置模塊的輸入端通過第四十四電阻與所述的低電壓穩壓電源的輸出端連接，所述的PIC16F675芯片的VDD引腳與所述的低電壓穩壓電源的輸出端連接，所述的低電壓穩壓電源的輸出端電壓為3V?3.5V，所述的光電隔離模塊包括第二電阻和PC817光電耦合器，所述的第二電阻的一端與所述的PIC16F675芯片的GP2引腳連接，所述的第二電阻的另一端與所述的PC817光電稱合器的負極輸入端連接,所述的PC817光電稱合器的正極輸入端與所述的低電壓穩壓電源的輸出端連接，所述的PC817光電耦合器的發射極接地。
[0007]上述的一種風光互補塔桿的振動測試傳感器，所述的低電壓穩壓電源包括第一電解電容、第二電解電容、第一電容、第二電容和LM1117-3.3穩壓芯片，所述的第一電解電容的正極與外部5V?12V電壓連接，所述的第一電解電容的正極分別與所述的第一電容的一端和所述的LM1117-3.3穩壓芯片的輸入端連接，所述的第一電解電容的負極接地，所述的第一電解電容的負極分別與所述的第一電容的另一端、所述的LM1117-3.3穩壓芯片的引腳為接地端、所述的第二電解電容的負極和所述的第二電容的一端連接，所述的LMl117-3.3穩壓芯片的輸出端分別與所述的第二電解電容的正極、所述的第二電容的另一端、所述的PIC16F675芯片的VDD引腳連接，所述的LM1117-3.3穩壓芯片的輸出端的輸出電壓為3.3V。
[0008]上述的一種風光互補塔桿的振動測試傳感器，所述的參數設置模塊包括四位撥碼開關、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻和第五電容以及第四十四電阻，所述的第三電阻的一端分別與所述的第五電容的一端、所述的PIC16F675芯片的GPO引腳及所述的第四十四電阻的一端連接，所述的第五電容的另一端接地，所述的第四十四電阻的另一端與所述的LM1117-3.3穩壓芯片的輸出端連接，所述的第三電阻的另一端分別與所述的四位撥碼開關的第一動觸點及所述的第四電阻的一端連接，所述的第四電阻的另一端分別與所述的第五電阻的一端及所述的四位撥碼開關的第二動觸點連接，所述的第五電阻的另一端分別與所述的第六電阻的一端及所述的四位撥碼開關的第三動觸點連接，所述的第六電阻的另一端與所述的四位撥碼開關的第四動觸點連接，所述的四位撥碼開關的靜觸點接地。
[0009]本發明的有益效果為:通過對塔桿的振動情況進行測量和分析，把塔桿的振動情況反饋給控制系統，以便控制器及時有效地對風力發電機的轉速進行調節，使風機運轉頻率和塔桿固有頻率之間不一致，避免共振現象。從而保證整個機組在工作過程中平穩及安全可靠的運行，整個電路的靜態電流低，100微安以下，單片機內置電路能都采集的信號進行濾波處理，去除無關的雜質波。由單片機輸出的調節信號具有遠距離傳輸能力，10米及以下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的模塊連接圖；
[0011]圖2為本發明的電路原理圖；
[0012]圖3為本發明三維加速度檢測模塊的電路圖；
[0013]圖4為本發明單片機控制模塊的電路圖；
[0014]圖5為本發明光電隔離模塊的電路圖；
[0015]圖6為本發明低電壓穩壓電源的電路圖；
[0016]圖7為本發明參數設置電路模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0017]為使對本發明作進一步的了解，下面參照說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步說明:
[0018]如圖1至圖7所示，一種風光互補塔桿的振動測試傳感器，包括單片機控制模塊2、三維加速度檢測模塊1、低電壓穩壓電源4、光電隔離模塊3和參數設置電路模塊5，三維加速度檢測模塊I與單片機控制模塊2相連接，低電壓穩壓電源4與單片機控制模塊2相連接，單片機控制模塊I與光電隔離模塊3相連接，參數設置電路模塊5與單片機控制模塊2相連接。
[0019]單片機控制模塊包括具有對接收到的振動頻率信號進行分析并輸出分析結果功能的PIC16F675芯片，三維加速度檢測模塊包括固定設置在塔桿和風扇之間的MMA7455L三軸數字加速度傳感器，PIC16F675芯片的GP4引腳與MMA7455L三軸數字加速度傳感器的SDO引腳連接，PIC16F675芯片的GP5引腳與MMA7455L三軸數字加速度傳感器的SDI引腳連接，PIC16F675芯片的GPl引腳與MMA7455L三軸數字加速度傳感器的SCL引腳連接，PIC16F675芯片的GPO引腳與參數設置模塊的輸入端連接，參數設置模塊的輸入端通過第四十四電阻與低電壓穩壓電源的輸出端連接，PIC16F675芯片的VDD引腳與低電壓穩壓電源的輸出端連接，低電壓穩壓電源的輸出端電壓為3V?3.5V，光電隔離模塊包括第二電阻和PC817光電耦合器，第二電阻的一端與PIC16F675芯片的GP2引腳連接，第二電阻的另一端與PC817光電稱合器的負極輸入端連接，PC817光電稱合器的正極輸入端與低電壓穩壓電源的輸出端連接，PC817光電耦合器的發射極接地，T5電頻信號輸出，與風光互補控制器信號接收相連。
[0020]低電壓穩壓電源包括第一電解電容、第二電解電容、第一電容、第二電容和LM1117-3.3穩壓芯片，第一電解電容的正極與外部5V?12V電壓連接，第一電解電容的正極分別與第一電容的一端和所述的LM1117-3.3穩壓芯片的輸入端連接,第一電解電容的負極接地，第一電解電容的負極分別與所述的第一電容的另一端、LMl117-3.3穩壓芯片的引腳為接地端、第二電解電容的負極和第二電容的一端連接，LMl117-3.3穩壓芯片的輸出端分別與第二電解電容的正極、第二電容的另一端、PIC16F675芯片的VDD引腳連接，LMl117-3.3穩壓芯片的輸出端的輸出電壓為3.3V。
[0021]參數設置模塊包括四位撥碼開關、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻和第五電容以及第四十四電阻，第三電阻的一端分別與第五電容的一端、PIC16F675芯片的GPO引腳及第四十四電阻的一端連接，第五電容的另一端接地，第四十四電阻的另一端與LM1117-3.3穩壓芯片的輸出端連接，第三電阻的另一端分別與四位撥碼開關的第一動觸點及第四電阻的一端連接，第四電阻的另一端分別與第五電阻的一端及四位撥碼開關的第二動觸點連接，第五電阻的另一端分別與第六電阻的一端及四位撥碼開關的第三動觸點連接，第六電阻的另一端與四位撥碼開關的第四動觸點連接，四位撥碼開關的靜觸點接地。
[0022]如圖2所示，當風光互補機組在實際場合運行過程中，塔桿發生振動時，由芯片型號為MMA7455L及外圍電路組成的3D加速度檢測模塊拾取塔桿的加速度值，把振動機械量轉化成相應的電信號后傳輸給型號為PIC16F675的單片機及外圍電路組成的單片機控制模塊，由單片機對數據進行采樣分析，當塔桿的振動幅度和振動持續時間超過設定值時，由單片機對風光互補控制器發出相應的調速或剎車指令。低壓穩壓電路由型號為LM1117-3.3的穩壓芯片及外圍電路組成為整個振動測試電路提供3.3V的電源，輸入電壓范圍為5V?12V。對于不同規格的風光互補塔桿，由于塔桿的固有頻率不同，因此設計參數設置模塊。該模塊由4位撥碼開關及相關電路組成，4位撥碼開關中的I檔、II檔、III檔和IV檔分別對應四種規格的塔桿。調節不同的檔位產生的電路壓降不同，反饋給單片機控制系統，使單片機控制系統對風光互補控制器發出相應規格的調節指令。光電隔離器的作用是當振動測試電路向風光互補控制器傳遞電信號的同時，對振動測試電路與風光互補之間進行電參數的隔離，如電壓等，以使兩者能獨立正常工作。
[0023]整個電路的靜態電流低，100微安以下，單片機內置電路能都采集的信號進行濾波處理，去除無關的雜質波。由單片機輸出的調節信號具有遠距離傳輸能力，10米及以下。
[0024]通過對塔桿的振動情況進行測量和分析，把塔桿的振動情況反饋給控制系統，以便控制器及時有效地對風力發電機的轉速進行調節，使風機運轉頻率和塔桿固有頻率之間不一致，避免共振現象。從而保證整個機組在工作過程中平穩及安全可靠的運行。
[0025]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的范圍內，本發明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【權利要求】
1.一種風光互補塔桿的振動測試傳感器，其特征在于，包括單片機控制模塊、三維加速度檢測模塊、低電壓穩壓電源、光電隔離模塊和參數設置電路模塊，三維加速度檢測模塊與單片機控制模塊相連接，低電壓穩壓電源與單片機控制模塊相連接，單片機控制模塊與光電隔離模塊相連接，參數設置電路模塊與單片機控制模塊相連接。
2.根據權利要求1所述的一種風光互補塔桿的振動測試傳感器，其特征在于，所述的單片機控制模塊包括具有對接收到的振動頻率信號進行分析并輸出分析結果功能的PIC16F675芯片，所述的三維加速度檢測模塊包括固定設置在塔桿和風扇之間的MMA7455L三軸數字加速度傳感器，所述的PIC16F675芯片的GP4引腳與所述的MMA7455L三軸數字加速度傳感器的SDO引腳連接，所述的PIC16F675芯片的GP5引腳與所述的MMA7455L三軸數字加速度傳感器的SDI引腳連接，所述的PIC16F675芯片的GPl引腳與所述的MMA7455L三軸數字加速度傳感器的SCL引腳連接，所述的PIC16F675芯片的GPO引腳與所述的參數設置模塊的輸入端連接，所述的參數設置模塊的輸入端通過第四十四電阻與所述的低電壓穩壓電源的輸出端連接，所述的PIC16F675芯片的VDD引腳與所述的低電壓穩壓電源的輸出端連接，所述的低電壓穩壓電源的輸出端電壓為3V?3.5V，所述的光電隔離模塊包括第二電阻和PC817光電耦合器，所述的第二電阻的一端與所述的PIC16F675芯片的GP2引腳連接，所述的第二電阻的另一端與所述的PC817光電耦合器的負極輸入端連接，所述的PC817光電稱合器的正極輸入端與所述的低電壓穩壓電源的輸出端連接，所述的PC817光電I禹合器的發射極接地。
3.根據權利要求1所述的一種風光互補塔桿的振動測試傳感器，其特征在于，所述的低電壓穩壓電源包括第一電解電容、第二電解電容、第一電容、第二電容和LMl 117-3.3穩壓芯片，所述的第一電解電容的正極與外部5V?12V電壓連接，所述的第一電解電容的正極分別與所述的第一電容的一端和所述的LM1117-3.3穩壓芯片的輸入端連接，所述的第一電解電容的負極接地，所述的第一電解電容的負極分別與所述的第一電容的另一端、所述的LM1117-3.3穩壓芯片的引腳為接地端、所述的第二電解電容的負極和所述的第二電容的一端連接，所述的LM1117-3.3穩壓芯片的輸出端分別與所述的第二電解電容的正極、所述的第二電容的另一端、所述的PIC16F675芯片的VDD引腳連接，所述的LM1117-3.3穩壓芯片的輸出端的輸出電壓為3.3V。
4.根據權利要求2所述的一種風光互補塔桿的振動測試傳感器，其特征在于，所述的參數設置模塊包括四位撥碼開關、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻和第五電容以及第四十四電阻，所述的第三電阻的一端分別與所述的第五電容的一端、所述的PIC16F675芯片的GPO引腳及所述的第四十四電阻的一端連接，所述的第五電容的另一端接地，所述的第四十四電阻的另一端與所述的LM1117-3.3穩壓芯片的輸出端連接，所述的第三電阻的另一端分別與所述的四位撥碼開關的第一動觸點及所述的第四電阻的一端連接，所述的第四電阻的另一端分別與所述的第五電阻的一端及所述的四位撥碼開關的第二動觸點連接，所述的第五電阻的另一端分別與所述的第六電阻的一端及所述的四位撥碼開關的第三動觸點連接，所述的第六電阻的另一端與所述的四位撥碼開關的第四動觸點連接，所述的四位撥碼開關的靜觸點接地。
【文檔編號】G01H17/00GK104280115SQ201410318466
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】徐劍雄 申請人:寧波風神風電集團有限公司
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