一种基于开关磁阻电机的伺服液位计系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于开关磁阻电机的伺服液位计系统，包括连接有电磁传感器的轮毂、通过钢丝绳连接于轮毂的浮子、驱动轮毂转动的动力件以及数字处理单元，所述动力件为开关磁阻电机，所述数字处理单元配置用于基于电磁传感器输出电压与电压参考值偏差控制开关磁阻电机转动并根据所述开关磁阻电机的定子电流相位变化获取液位值，数字处理单元与电磁传感器、开关磁阻电机电信号连接。本实用新型专利技术具有结构更加简单、故障率更低、控制精度更高的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于开关磁阻电机的伺服液位计系统


[0001]本技术主要涉及伺服液位计相关
，具体是一种基于开关磁阻电机的伺服液位计系统。

技术介绍

[0002]伺服液位计主要用于测量溶液液位高低。目前，伺服液位计的结构主要包括浮子、轮毂、伺服电机、电磁传感器、编码器、处理器等。伺服电机连接轮毂用于驱动轮毂转动，浮子通过钢丝绳连接在轮毂上，轮毂包括内磁铁、外磁铁形成磁耦力矩，当浮子下降并接触液面时，由于受浮力的作用，浮子的重量减小，其结果是磁偶力矩被改变，磁通量变化使电磁传感器的输出电压发生变化，此时处理器给出伺服电机信号，由伺服电机带动轮毂转动，使浮子动作，同时由编码器测量伺服电机步数，进而计算出液位值。
[0003]上述现有技术中，如公开号为CN201921116998.6，名称为一种自动报警的液位计以及公开号为CN201210041884.6，名称为隔离式伺服液位测量装置的技术方案中，均需要使用到包括编码器在内的多个元器件，一方面增加了伺服液位计的结构复杂程度，另一方面使得伺服液位计具有较高的故障率。

技术实现思路

[0004]为解决目前技术的不足，本技术结合现有技术，从实际应用出发，提供一种基于开关磁阻电机的伺服液位计系统，其具有结构更加简单、故障率更低、控制精度更高的优点。
[0005]本技术的技术方案如下：
[0006]一种基于开关磁阻电机的伺服液位计系统，包括连接有电磁传感器的轮毂、通过钢丝绳连接于轮毂的浮子、驱动轮毂转动的动力件以及数字处理单元，所述动力件为开关磁阻电机，所述数字处理单元配置用于基于电磁传感器输出电压与电压参考值偏差控制开关磁阻电机转动并根据所述开关磁阻电机的定子电流相位变化获取液位值，数字处理单元与电磁传感器、开关磁阻电机电信号连接。
[0007]开关磁阻电动机(简称SRM)具有结构简单坚固、体积小、重量轻、工作可靠、控制精度高、制造成本低廉等诸多优良特性，在本技术中，将传统结构中的伺服电机通过开关磁阻电机替换，能够使液位计系统结构更加简单、故障率更低，同时通过开关磁阻电机自身的相位变化可直接得到液位值，能够更加方便快捷的获取液位信息。
[0008]进一步，所述开关磁阻电机通过齿轮组连接于所述轮毂。
[0009]进一步，所述开关磁阻电机包括定子以及转子，定子及转子的磁极均为凸极结构，在定子的磁极上装有集中绕组，径向相对的两个绕组构成一相，转子由硅钢片叠制而成，径向相对的构成一相。
[0010]进一步，所述开关磁阻电机为四相电机。
[0011]本技术的有益效果：
[0012]本技术中，摒弃了传统结构中需要使用到编码器以及伺服电机的结构，采用一个开关磁阻电机实现轮毂的驱动，开关磁阻电机本身具有体积小、工作可靠、精度高、成本低廉等诸多优点，同时轮毂的转动可以通过开关磁阻电机自身在驱动过程中的定子电流相位变化计算得出，从而可得到液位的变化值，相比于传统的伺服液位计系统，本系统减少了电器元器件的使用，使得液位计结构更加简单、运行更加稳定，液位数值的获取更加方便快捷。
附图说明
[0013]附图1为本技术的原理结构示意图；
[0014]附图2为本技术的开关磁阻电机原理图。
[0015]附图中所示标号：
[0016]1、开关磁阻电机；2、数字处理单元；3、电磁传感器；4、轮毂；5、钢丝绳；6、浮子；7、齿轮组；8、转子；9、定子。
具体实施方式
[0017]结合附图和具体实施例，对本技术作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
[0018]如图1
‑
2所示，为本技术实施例提供的一种基于开关磁阻电机的伺服液位计系统，主要用于测量液位值，可广泛应用于化工、能源等诸多领域。
[0019]本实施例的伺服液位计系统主要结构如图1所示，包括轮毂4、电磁传感器3、钢丝绳5、浮子6、数字处理单元2(DSP)以及驱动件。其中，驱动件通过齿轮组7连接至轮毂4，用于驱动轮毂4转动，轮毂4处设置有电磁传感器3，钢丝绳缠绕在轮毂4上，另一端吊挂浮子6。驱动件、电磁传感器3与数字处理单元2通过电信号连接。本实施例中，当被测液位发生变化时，浮子6作用于钢丝绳5上的重力变化会导致电磁传感器3输出电压发生变化，该值与电压参考值产生偏差，数字处理单元2根据偏差值驱动开关磁阻电机1转动，直至被测的偏差电压值消失，数字处理单元2根据电机的定子电流相位变化即可计算出实际液位。
[0020]在本实施例中，驱动件采用开关磁阻电机1实现。开关磁阻电机1(Switched ReluctanceMotor，简称SRM)具有结构简单坚固、体积小、重量轻、工作可靠、控制精度高、制造成本低廉等诸多优良特性。开关磁阻电机是一种新型调速电机，目前已广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。本实施例所使用的开关磁阻电机1为四相电机，如图2所示，开关磁阻电机1包括定子9以及转子8，定子9和转子8的磁极均为凸极结构在定子9的磁极上装有集中绕组，径向相对的两个绕组构成一相，转子8由硅钢片叠纸而成，径向相对的构成一相。整体结构如图2所示，包括A相、B相、C相以及D相(图中仅示出了定子A相相关结构)。
[0021]以图2中定子9的A相为例。数字处理单元2根据电磁传感器3反馈的电压偏差值，驱动开关磁阻电机1逆时针运动，此时给定子9的A相通电，BCD相断电，转子8根据磁通最小路径转向定子9的A相，以此原理，按照A
‑
B
‑
C
‑
D的相序依次给定子9通电，转子8转动带动轮毂4
转动，从而改变浮子6位置，直至被测偏差电压值消失，根据定子9相位变化能够得出转子的转动角度，进而可得到液位的变化值，同理当驱动开关磁阻电机1顺时针转动时，按照定位9D
‑
C
‑
B
‑
A相序通电。
[0022]本实施例的基于开关磁阻电机的伺服液位计系统其具体工作原理及步骤如下：当液位液面不变化时，电磁传感器3的输出电压与数字处理单元2中的参考电压值相等，当液位液面变化时，浮子6运动引起磁通量变化，此时电磁传感器3输出的电压发生变化，该值与数字处理单元2的电压参考值发生偏差，此时，数字处理单元2控制开关磁阻电机1驱动浮子6运动，当浮子6运动到平衡位置时，电磁传感器3的输出电压与数字处理单元2的参考电压值相等，数字处理单元2控制开关磁阻电机1停止运动，同时可以根据开关磁阻电机1定子相位变化计算出转子的转动角度，从而得到精确的液位变化值。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于开关磁阻电机的伺服液位计系统，包括连接有电磁传感器(3)的轮毂(4)、通过钢丝绳(5)连接于轮毂(4)的浮子(6)、驱动轮毂(4)转动的动力件以及数字处理单元(2)，其特征在于，所述动力件为开关磁阻电机(1)，所述数字处理单元(2)配置用于基于电磁传感器(3)输出电压与电压参考值偏差控制开关磁阻电机(1)转动并根据所述开关磁阻电机(1)的定子电流相位变化获取液位值，数字处理单元(2)与电磁传感器(3)、开关磁阻电机(1)电信号连接。2.根据权利要求1所述的基于开关磁阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜，黄源，秦雅君，王鹏，
申请(专利权)人：中国天辰工程有限公司，
类型：新型
国别省市：