基于AT89S52的电机故障检测.ppt

基于AT89S52的电机故障检测 学生：XXX 指导老师：XXX 哈尔滨商业大学电子信息工程 2013年6月6日 第一章 绪 论 1.课题背景 电机故障不仅会损坏电机本身，严重情况下会导致电机突然停止，该生产线的崩溃，造成巨大的经济损失和灾难性的后果。为了提高生产和工作的可靠性，初步实现了电机系统的定期保养，但是要花费大量的人力物力，并且缺乏针对性，维护精度低。所以，国际社会制定了预测性维护技术，通过对工作的数据采集来检测电机状态，已确定故障原因及严重程度，停止使用故障严重的并尽早更换。 2.课题目的及意义 电机有各种故障，不同的故障类型的检测方法也不同。转子是电动机的旋转部分，如果维护的不正确，转子的故障率往往会高于定子的故障率。交流异步电动机转子故障一般分为电气故障和机械故障，转子故障检测方法包括振动测试，定子电流的检测，基于在转子参数识别上的监测。但是，最好的方法是使用电流信号，把定子的相电流信号采集出来后进行频谱分析以确定是否有故障。 3.国内外的发展状况 电机故障检测技术是研究故障机理，在线监测和故障特征提取以及诊断推理的新兴学科，国外电机故障诊断技术的研究始于20世纪60年代。虽然国家高度重视研究人员，但直到70 – 80年代，随着高科技传感器，计算机，光纤的发展和应用，电机检测技术真正被开发出来。加拿大，日本和前苏联已经研制出了变压器，发电机局部放电，泄漏电流在线监测系统等，有的已经发展成为正式产品。 我们国家在20世纪60年代提出很多现场实验的方法，电机故障的在线诊断技术在20世纪80年代以来，特别是20世纪90年代以来的十几年间，随着测试技术的飞速发展，加上现代信号处理技术的快速发展，该技术已经取得了突飞猛进的进步。 第二章 电流检测装置的硬件设计 1.检测系统的硬件组成 　 根据课题要求，本装置需要将模拟电流量转化为数字量，再将数据传送给主机。本装置可分为以下四个模块：传感器模块，放大滤波模块，采集模块，单片机及外围电路模块。采的用MCS-51系列AT89S52，它是整个故障检测系统的核心。见图2-1。 2.转子故障时定子电流的特征频率分析 (1)断条时定子电流的特征频率 正常的异步电动机外加电压时，定子电流主要为基频分量。当转子出现断条不对称故障时，定子电流中将出现频率为： 的特征频率成分。 (2)偏心时定子电流的特征频率 当存在静、动态偏心时,气隙中会产生谐波磁通量, 它在定子线圈中产生感应电流,由于它对供电频率的调制作用,引起铁心振动及转矩和速度等技术指标和定、转子电阻的变化,从而必然引起定子电流的变化。其特征频率如下： (3)断条和偏心相互作用下定子中的频率成分 断条和偏心各自引起的故障特征频率会相互影响，具体数值见表2-1。 3.互感器模块设计 互感器的工作原理是利用霍尔效应。在导体的两侧加一个磁场，利用霍尔效应，当有电流通过时，一个霍尔电压动势便在导体的另两侧便产生霍尔电压。 4.放大和滤波模块的设计 放大和滤波电路图，如图2-2所示。 5.A/D模块的设计 ADC的种类很多，其特性各异，因为转换的电压标准是：供电电源为± 15V电源，转换电压－10V～+10V之间 , 其分辨率为0.5mV，采样频率为2048 赫兹，即488μs采样一次。根据上述要求，经过反复比较，选择AD1674片。 6.单片机最小系统模块的设计 单片机最小系统就是单片机开始独立工作所需的最基本的外部电路连接。包括单片机的时钟电路和复位电路。时钟和复位电路如图2-5所示： 7.SRAM接口设计 因为AT89S52型单片机内部含有8K-byte FLASH EPROM程序存储器，因此，无需用外部扩展程序存储器。由于AT89S52单片机内部有仅有256个字节的RAM，无法存放本装置2秒内采集的8K的数据，所以必须扩展。本检测系统采用芯片6116，如图2-8所示。 8.串口设计 　 RS-232的接收和发送是对地而言的，采用了不平衡传输方式，从机械的特点来看，它包括标准的25针即简化的9引脚排列。RS-232规定的电平和通用微处理器一般是不一样的，因此，必须进行电平转换，本装置使用MAX232转换芯片。实际的电路可以设计如图2-6。 9.按键接口电路的设计 键盘是由4个按键组成的矩阵开关，它是简单的输入设备，通过键盘输入指令或数据，实现人机对话。可以实现自动采集，自动定时和自动传输，为了节省硬件，通常采用非编码键盘8279，具体的接口电路如图2-7所示。 10.本章小节 系统主要是功能就是完成对电机电流的数据采集，主要完成下面几个