测量发电机输出电压频率的传感器制造技术

本发明专利技术提供一种测量发电机输出电压频率的传感器，包括供电电路、光耦隔离元件、单片机、PWM调制电路、电压/电流变换电路，供电电路的输入为外部电源，输出连接至光耦隔离元件和单片机的正电源端，光耦隔离元件的输入连接发电机的输出电压频率，输出连接至单片机，单片机的输出连接PWM调制电路的输入，PWM调制电路的输出电压/电流变换电路的输入，电压/电流变换电路的输出连接至负载，且其中PWM调制电路和电压/电流变换电路直接由外部电源供电。本发明专利技术具有很宽的工作温度范围，能达到-40℃～+85℃，精度高、全温区精度可达到0.2%，能够实现远距离传输，抗干扰能力强。

【技术实现步骤摘要】
测量发电机输出电压频率的传感器
本专利技术涉及电子电路领域，其特别是有关于一种测量发电机输出电压频率的传感器。
技术介绍
在许多发电系统和交流电源中都须测量电压的频率，用来检测电压频率的稳定性和判断发电机的转速是否正常，目前常见的频率传感器是输出电压信号且工作温度范围窄，为0°C?50°C，在很多工业领域使用受到限制，主要原因为:1、传统的频率传感器输出电压信号，长距离传输时容易受到干扰，测量精度差。2、传统的频率传感器工作温度范围窄，为0°C?50°C，不能满足工作温度范围为-40 °C?+85 °C时能工作、且要求温漂小的高精度使用要求，少数传统的频率传感器在-40°C?+85°C时即使能工作但温漂大，测量精度超过2%。由于没有工作温度范围宽、测量精度高、电隔离测量、能长距离传输信号的频率传感器，发电机无法判断转速是否稳定，无法判断交流供电的品质。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种长距离传输时高精度、宽工作温度范围频率传感器，解决对频率电隔离条件下高精度的测量难题，特别是温度变化恶劣环境下的频率高精度的测量问题。为达成上述目的，本专利技术提出一种测量发电机输出电压频率的传感器及测量发电机输出电压频率的传感器的方法，包括:供电电路、磁芯线圈、霍尔集成电路、单片机、PWM调制电路、电压/电流变换电路，供电电路的输入为外部电源，输出连接至霍尔集成开关电路和单片机的正电源端，磁芯线圈的输入连接发电机的输出电压频率，磁芯线圈将电压频率信号转换为同频率的磁场，霍尔集成开关电路放置于磁芯线圈空隙内，霍尔集成开关电路感应磁场后输出同频率的脉冲电压信号，霍尔集成开关电路输出连接至单片机，单片机的输出连接PWM调制电路的输入，PWM调制电路的输出连接电压/电流变换电路的输入，电压/电流变换电路的输出连接至负载，且其中PWM调制电路和电压/电流变换电路直接由外部电源供电。霍尔传感器发电机输出电压频率的方法，单片机先系统初始化，外部中断计算输入频率脉冲次数，经延时(1- 2S)设置后计算输入信号频率，再计算PWM输出电压信号。本专利技术具有如下有益效果:1、采用工作温度范围宽的元器件的频率传感器具有很宽的工作温度范围，能达到-40 °C~ +85 0C ο2、采用了单片机定时计算输入信号的脉冲数，从而计算输入信号频率设计方法的频率传感器具有精度高的特点，全温区精度可达到0.2%。3、电流信号输出的频率传感器能够实现远距离传输，且抗干扰能力强。4、采用这种设计方法的频率传感器经过高温测试、低温测试、高温贮存、温度循环、高温寿命、随机振动、冲击、EMC试验后能够满足技术要求，可以解决野外车辆发电系统和交流供电电源需高精度测量频率的难题。【附图说明】图1为本专利技术实施例的测量发电机输出电压频率的传感器的原理框图。图2为图1中的传感器的电路图。图3为图1中的单片机的工作流程图。图4为图1中的传感器的输出特性图。【具体实施方式】为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。图1为本专利技术实施例的测量发电机输出电压频率的传感器的原理框图。如图1所示，传感器包括供电电路、磁芯线圈、霍尔集成电路、单片机、PWM调制电路、电压/电流变换电路，供电电路的输入为外部电源，输出连接至霍尔集成开关电路和单片机的正电源端，磁芯线圈的输入连接发电机的输出电压频率，磁芯线圈将电压频率信号转换为同频率的磁场，霍尔集成开关电路放置于磁芯线圈空隙内，霍尔集成开关电路感应磁场后输出同频率的脉冲电压信号，霍尔集成开关电路输出连接至单片机，单片机的输出连接PWM调制电路的输入，PWM调制电路的输出连接电压/电流变换电路的输入，电压/电流变换电路的输出连接至负载，且其中PWM调制电路和电压/电流变换电路直接由外部电源供电。图2为图1中的传感器的电路图。所有元器件选用工作温度范围能达到-40°C?+85°C的器件，用+24V直流电源为频率传感器供电，+24V与运算放大器Al、A2、A3和电阻R2、R7相连；测量频率f输入端经过电阻Rl与磁芯线圈相连；运算放大器Al、稳压管Vz、电阻R2、R3、R4组成为霍尔集成开关电路和单片机提供+5V供电电路，分别与霍尔集成开关电路和单片机正电源端相连；单片机输出端与运算放大器A2同相端相连；运算放大器A2、A3与三极管Tl、T2和电阻R5、R6、R7组成电压/电流变换电路，将电压调整为4mA-20mA的电流信号，该电流信号1从三极管T2的集电极输出至用户的负载RL上。图3为图1中的单片机的工作流程图。单片机先系统初始化，外部中断计算输入频率脉冲次数，经延时(I 一 2s)设置后计算输入信号频率，再计算PWM输出电压信号，采用现有技术计算。本传感器的实测频率测量误差不大于0.2%，频率传感器的输出特性曲线如图4所示，输出的电流信号与测量频率成线性关系，线性误差不大于0.2%。综上所述，本专利技术的频率传感器具有很宽的工作温度范围，能达到-40°C?+85°C。采用了单片机定时计算输入信号的脉冲数，从而计算输入信号频率，本专利技术的频率传感器具有精度高的特点，全温区精度可达到0.2%。且电流信号输出的频率传感器能够实现远距离传输，且抗干扰能力强。本专利技术的频率传感器经过高温测试、低温测试、高温贮存、温度循环、高温寿命、随机振动、冲击、EMC试验后能够满足技术要求，可以解决野外车辆发电系统和交流供电电源需高精度测量频率的难题。虽然本专利技术已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本专利技术。本专利技术所属
中具有通常知识者，在不脱离本专利技术的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本专利技术的保护范围当视权利要求书所界定者为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量发电机输出电压频率的传感器，其特征在于，包括：供电电路、磁芯线圈、霍尔集成电路、单片机、PWM调制电路、电压/电流变换电路，供电电路的输入为外部电源，输出连接至霍尔集成开关电路和单片机的正电源端，磁芯线圈的输入连接发电机的输出电压频率，磁芯线圈将电压频率信号转换为同频率的磁场，霍尔集成开关电路放置于磁芯线圈空隙内，霍尔集成开关电路感应磁场后输出同频率的脉冲电压信号，霍尔集成开关电路输出连接至单片机，单片机的输出连接PWM调制电路的输入，PWM调制电路的输出连接电压/电流变换电路的输入，电压/电流变换电路的输出连接至负载，且其中PWM调制电路和电压/电流变换电路直接由外部电源供电。

【技术特征摘要】
1.一种测量发电机输出电压频率的传感器，其特征在于，包括:供电电路、磁芯线圈、霍尔集成电路、单片机、PWM调制电路、电压/电流变换电路，供电电路的输入为外部电源，输出连接至霍尔集成开关电路和单片机的正电源端，磁芯线圈的输入连接发电机的输出电压频率，磁芯线圈将电压频率信号转换为同频率的磁场，霍尔集成开关电路放置于磁芯线圈空隙内，霍尔集成开关电路感应磁场后输出同频率的脉冲电压信号，霍尔集成开关电路输出连接至单片机，单片机的输出连接PW...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽金，何万海，
申请(专利权)人：南京中旭电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32