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一種風(fēng)光互補(bǔ)塔桿的振動(dòng)測(cè)試傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)光互補(bǔ)塔桿的振動(dòng)測(cè)試傳感器，包括單片機(jī)控制模塊、三維加速度檢測(cè)模塊、低電壓穩(wěn)壓電源、光電隔離模塊和參數(shù)設(shè)置電路模塊，三維加速度檢測(cè)模塊與單片機(jī)控制模塊相連接，低電壓穩(wěn)壓電源與單片機(jī)控制模塊相連接，單片機(jī)控制模塊與光電隔離模塊相連接，參數(shù)設(shè)置電路模塊與單片機(jī)控制模塊相連接。通過(guò)對(duì)塔桿的振動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)量和分析，把塔桿的振動(dòng)情況反饋給控制系統(tǒng)，以便控制器及時(shí)有效地對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，使風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和塔桿固有頻率之間不一致，避免共振現(xiàn)象。從而保證整個(gè)機(jī)組在工作過(guò)程中平穩(wěn)及安全可靠的運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】一種風(fēng)光互補(bǔ)塔桿的振動(dòng)測(cè)試傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于面向風(fēng)光系列新能源行業(yè)的新型振動(dòng)傳感技術(shù)，開(kāi)創(chuàng)了振動(dòng)傳感器新的領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]塔桿是風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)中支撐風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏組件等部件的主要裝置。當(dāng)前大部分企業(yè)對(duì)塔桿的設(shè)計(jì)，主要著重于外觀、耐用性，對(duì)于塔桿強(qiáng)度和剛度的不斷改進(jìn)也僅僅考慮到塔桿所承載的物重(如風(fēng)機(jī)、光伏組件等部件)及所處惡劣環(huán)境(如極端風(fēng)況、腐蝕)這兩方面。然而忽視了當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率與塔桿固有頻率相一致時(shí)會(huì)產(chǎn)生共振危害的這一重要問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率與塔桿固有頻率相一致時(shí)會(huì)產(chǎn)生共振的缺陷，提供一種使風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和塔桿固有頻率之間不一致，避免共振的風(fēng)光互補(bǔ)塔桿的振動(dòng)測(cè)試傳感器。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種風(fēng)光互補(bǔ)塔桿的振動(dòng)測(cè)試傳感器，包括單片機(jī)控制模塊、三維加速度檢測(cè)模塊、低電壓穩(wěn)壓電源、光電隔離模塊和參數(shù)設(shè)置電路模塊，三維加速度檢測(cè)模塊與單片機(jī)控制模塊相連接，低電壓穩(wěn)壓電源與單片機(jī)控制模塊相連接，單片機(jī)控制模塊與光電隔離模塊相連接，參數(shù)設(shè)置電路模塊與單片機(jī)控制模塊相連接。
[0006]上述的一種風(fēng)光互補(bǔ)塔桿的振動(dòng)測(cè)試傳感器，所述的單片機(jī)控制模塊包括具有對(duì)接收到的振動(dòng)頻率信號(hào)進(jìn)行分析并輸出分析結(jié)果功能的PIC16F675芯片，所述的三維加速度檢測(cè)模塊包括固定設(shè)置在塔桿和風(fēng)扇之間的MMA7455L三軸數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)設(shè)置模塊的輸入端連接，所述的參數(shù)設(shè)置模塊的輸入端通過(guò)第四十四電阻與所述的低電壓穩(wěn)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(wěn)壓電源的輸出端連接，所述的低電壓穩(wěn)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(fù)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(wěn)壓電源的輸出端連接，所述的PC817光電耦合器的發(fā)射極接地。
[0007]上述的一種風(fēng)光互補(bǔ)塔桿的振動(dòng)測(cè)試傳感器，所述的低電壓穩(wěn)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(wěn)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(wěn)壓芯片的輸入端連接，所述的第一電解電容的負(fù)極接地，所述的第一電解電容的負(fù)極分別與所述的第一電容的另一端、所述的LM1117-3.3穩(wěn)壓芯片的引腳為接地端、所述的第二電解電容的負(fù)極和所述的第二電容的一端連接，所述的LMl117-3.3穩(wěn)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(wěn)壓芯片的輸出端的輸出電壓為3.3V。
[0008]上述的一種風(fēng)光互補(bǔ)塔桿的振動(dòng)測(cè)試傳感器，所述的參數(shù)設(shè)置模塊包括四位撥碼開(kāi)關(guān)、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(wěn)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(kāi)關(guān)的第一動(dòng)觸點(diǎn)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(kāi)關(guān)的第二動(dòng)觸點(diǎn)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(kāi)關(guān)的第三動(dòng)觸點(diǎn)連接，所述的第六電阻的另一端與所述的四位撥碼開(kāi)關(guān)的第四動(dòng)觸點(diǎn)連接，所述的四位撥碼開(kāi)關(guān)的靜觸點(diǎn)接地。
[0009]本發(fā)明的有益效果為:通過(guò)對(duì)塔桿的振動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)量和分析，把塔桿的振動(dòng)情況反饋給控制系統(tǒng)，以便控制器及時(shí)有效地對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，使風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和塔桿固有頻率之間不一致，避免共振現(xiàn)象。從而保證整個(gè)機(jī)組在工作過(guò)程中平穩(wěn)及安全可靠的運(yùn)行，整個(gè)電路的靜態(tài)電流低，100微安以下，單片機(jī)內(nèi)置電路能都采集的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，去除無(wú)關(guān)的雜質(zhì)波。由單片機(jī)輸出的調(diào)節(jié)信號(hào)具有遠(yuǎn)距離傳輸能力，10米及以下。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的模塊連接圖；
[0011]圖2為本發(fā)明的電路原理圖；
[0012]圖3為本發(fā)明三維加速度檢測(cè)模塊的電路圖；
[0013]圖4為本發(fā)明單片機(jī)控制模塊的電路圖；
[0014]圖5為本發(fā)明光電隔離模塊的電路圖；
[0015]圖6為本發(fā)明低電壓穩(wěn)壓電源的電路圖；
[0016]圖7為本發(fā)明參數(shù)設(shè)置電路模塊的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]為使對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的了解，下面參照說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0018]如圖1至圖7所示，一種風(fēng)光互補(bǔ)塔桿的振動(dòng)測(cè)試傳感器，包括單片機(jī)控制模塊2、三維加速度檢測(cè)模塊1、低電壓穩(wěn)壓電源4、光電隔離模塊3和參數(shù)設(shè)置電路模塊5，三維加速度檢測(cè)模塊I與單片機(jī)控制模塊2相連接，低電壓穩(wěn)壓電源4與單片機(jī)控制模塊2相連接，單片機(jī)控制模塊I與光電隔離模塊3相連接，參數(shù)設(shè)置電路模塊5與單片機(jī)控制模塊2相連接。
[0019]單片機(jī)控制模塊包括具有對(duì)接收到的振動(dòng)頻率信號(hào)進(jìn)行分析并輸出分析結(jié)果功能的PIC16F675芯片，三維加速度檢測(cè)模塊包括固定設(shè)置在塔桿和風(fēng)扇之間的MMA7455L三軸數(shù)字加速度傳感器，PIC16F675芯片的GP4引腳與MMA7455L三軸數(shù)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(shù)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(shù)字加速度傳感器的SCL引腳連接，PIC16F675芯片的GPO引腳與參數(shù)設(shè)置模塊的輸入端連接，參數(shù)設(shè)置模塊的輸入端通過(guò)第四十四電阻與低電壓穩(wěn)壓電源的輸出端連接，PIC16F675芯片的VDD引腳與低電壓穩(wěn)壓電源的輸出端連接，低電壓穩(wěn)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(fù)極輸入端連接，PC817光電稱合器的正極輸入端與低電壓穩(wěn)壓電源的輸出端連接，PC817光電耦合器的發(fā)射極接地，T5電頻信號(hào)輸出，與風(fēng)光互補(bǔ)控制器信號(hào)接收相連。
[0020]低電壓穩(wěn)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(wěn)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(wěn)壓芯片的輸入端連接,第一電解電容的負(fù)極接地，第一電解電容的負(fù)極分別與所述的第一電容的另一端、LMl117-3.3穩(wěn)壓芯片的引腳為接地端、第二電解電容的負(fù)極和第二電容的一端連接，LMl117-3.3穩(wěn)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(wěn)壓芯片的輸出端的輸出電壓為3.3V。
[0021]參數(shù)設(shè)置模塊包括四位撥碼開(kāi)關(guān)、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(wěn)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(kāi)關(guān)的第一動(dòng)觸點(diǎn)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(kāi)關(guān)的第二動(dòng)觸點(diǎn)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(kāi)關(guān)的第三動(dòng)觸點(diǎn)連接，第六電阻的另一端與四位撥碼開(kāi)關(guān)的第四動(dòng)觸點(diǎn)連接，四位撥碼開(kāi)關(guān)的靜觸點(diǎn)接地。
[0022]如圖2所示，當(dāng)風(fēng)光互補(bǔ)機(jī)組在實(shí)際場(chǎng)合運(yùn)行過(guò)程中，塔桿發(fā)生振動(dòng)時(shí)，由芯片型號(hào)為MMA7455L及外圍電路組成的3D加速度檢測(cè)模塊拾取塔桿的加速度值，把振動(dòng)機(jī)械量轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號(hào)后傳輸給型號(hào)為PIC16F675的單片機(jī)及外圍電路組成的單片機(jī)控制模塊，由單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣分析，當(dāng)塔桿的振動(dòng)幅度和振動(dòng)持續(xù)時(shí)間超過(guò)設(shè)定值時(shí)，由單片機(jī)對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)控制器發(fā)出相應(yīng)的調(diào)速或剎車指令。低壓穩(wěn)壓電路由型號(hào)為L(zhǎng)M1117-3.3的穩(wěn)壓芯片及外圍電路組成為整個(gè)振動(dòng)測(cè)試電路提供3.3V的電源，輸入電壓范圍為5V?12V。對(duì)于不同規(guī)格的風(fēng)光互補(bǔ)塔桿，由于塔桿的固有頻率不同，因此設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置模塊。該模塊由4位撥碼開(kāi)關(guān)及相關(guān)電路組成，4位撥碼開(kāi)關(guān)中的I檔、II檔、III檔和IV檔分別對(duì)應(yīng)四種規(guī)格的塔桿。調(diào)節(jié)不同的檔位產(chǎn)生的電路壓降不同，反饋給單片機(jī)控制系統(tǒng)，使單片機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)控制器發(fā)出相應(yīng)規(guī)格的調(diào)節(jié)指令。光電隔離器的作用是當(dāng)振動(dòng)測(cè)試電路向風(fēng)光互補(bǔ)控制器傳遞電信號(hào)的同時(shí)，對(duì)振動(dòng)測(cè)試電路與風(fēng)光互補(bǔ)之間進(jìn)行電參數(shù)的隔離，如電壓等，以使兩者能獨(dú)立正常工作。
[0023]整個(gè)電路的靜態(tài)電流低，100微安以下，單片機(jī)內(nèi)置電路能都采集的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，去除無(wú)關(guān)的雜質(zhì)波。由單片機(jī)輸出的調(diào)節(jié)信號(hào)具有遠(yuǎn)距離傳輸能力，10米及以下。
[0024]通過(guò)對(duì)塔桿的振動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)量和分析，把塔桿的振動(dòng)情況反饋給控制系統(tǒng)，以便控制器及時(shí)有效地對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，使風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和塔桿固有頻率之間不一致，避免共振現(xiàn)象。從而保證整個(gè)機(jī)組在工作過(guò)程中平穩(wěn)及安全可靠的運(yùn)行。
[0025]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)，本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)光互補(bǔ)塔桿的振動(dòng)測(cè)試傳感器，其特征在于，包括單片機(jī)控制模塊、三維加速度檢測(cè)模塊、低電壓穩(wěn)壓電源、光電隔離模塊和參數(shù)設(shè)置電路模塊，三維加速度檢測(cè)模塊與單片機(jī)控制模塊相連接，低電壓穩(wěn)壓電源與單片機(jī)控制模塊相連接，單片機(jī)控制模塊與光電隔離模塊相連接，參數(shù)設(shè)置電路模塊與單片機(jī)控制模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)光互補(bǔ)塔桿的振動(dòng)測(cè)試傳感器，其特征在于，所述的單片機(jī)控制模塊包括具有對(duì)接收到的振動(dòng)頻率信號(hào)進(jìn)行分析并輸出分析結(jié)果功能的PIC16F675芯片，所述的三維加速度檢測(cè)模塊包括固定設(shè)置在塔桿和風(fēng)扇之間的MMA7455L三軸數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)設(shè)置模塊的輸入端連接，所述的參數(shù)設(shè)置模塊的輸入端通過(guò)第四十四電阻與所述的低電壓穩(wěn)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(wěn)壓電源的輸出端連接，所述的低電壓穩(wěn)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(fù)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(wěn)壓電源的輸出端連接，所述的PC817光電I禹合器的發(fā)射極接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)光互補(bǔ)塔桿的振動(dòng)測(cè)試傳感器，其特征在于，所述的低電壓穩(wěn)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(wěn)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(wěn)壓芯片的輸入端連接，所述的第一電解電容的負(fù)極接地，所述的第一電解電容的負(fù)極分別與所述的第一電容的另一端、所述的LM1117-3.3穩(wěn)壓芯片的引腳為接地端、所述的第二電解電容的負(fù)極和所述的第二電容的一端連接，所述的LM1117-3.3穩(wěn)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(wěn)壓芯片的輸出端的輸出電壓為3.3V。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)光互補(bǔ)塔桿的振動(dòng)測(cè)試傳感器，其特征在于，所述的參數(shù)設(shè)置模塊包括四位撥碼開(kāi)關(guān)、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(wěn)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(kāi)關(guān)的第一動(dòng)觸點(diǎn)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(kāi)關(guān)的第二動(dòng)觸點(diǎn)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(kāi)關(guān)的第三動(dòng)觸點(diǎn)連接，所述的第六電阻的另一端與所述的四位撥碼開(kāi)關(guān)的第四動(dòng)觸點(diǎn)連接，所述的四位撥碼開(kāi)關(guān)的靜觸點(diǎn)接地。
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK104280115SQ201410318466
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】徐劍雄 申請(qǐng)人:寧波風(fēng)神風(fēng)電集團(tuán)有限公司