技术领域
[0001] 本实用新型涉及电机生产制造，具体为一种基于安卓能够远程监控定子电流的异步电机系统。
背景技术
[0002] 异步电机定子绕组
三相电流在电机负载运行时保持稳定对称性非常重要。当三相电流
不平衡时，正序
电压产生正的电
磁场转矩为正，作为驱动
力矩，负序电压产生负的电磁转矩为负，是起
制动作用。从而使总的电磁转矩减小。
[0003] 电机在对称运行时，电机内是一个均匀的圆形旋转磁场，其电磁转矩为恒值。在不对称运行时，合成磁动势的轨迹是一个椭圆形的旋转磁场，因此电机的
电磁场转矩相应变化不再是一个恒定值。合成转矩的减小使得电机起动性能和过载能力下降，还可以引起转矩不平衡，电磁噪声和电机振动的产生。
[0004] 目前的在企业中开发大型电机远程时实时
监控系统，它的开发复杂价格昂贵，并且需要专
门建立监控场地。这些因素无疑加重企业的负担，特别是中小型企业的负担。实用新型内容
[0005] 针对
现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种基于安卓能够远程监控定子电流的异步电机系统，结构简单，设计合理，能够远程监控和故障报警，安全性和可靠性高。
[0006] 本实用新型是通过以下技术方案来实现：
[0007] 一种基于安卓能够远程监控定子电流的异步电机系统，包括上位机，基于安卓系统的远程移动监控终端，三个设置安装在异步电机机座
外壳上的交流电流感应器，以及设置在异步电机机座外壳上基于
单片机的监控系统；
[0008] 所述的交流感应器包括闭合
铁芯，缠绕在闭合铁芯上的二次侧绕组，以及磁电式表头；闭合铁芯穿套在异步电机内部定子绕组的线圈端部，分别对应U、V和W三相设置；二次侧绕组通过引线连接磁电式表头，在磁电式表头上能够显示对应三相定子绕组的电流大小；
[0009] 所述的监控系统用于采集异步电机定子绕组的电流工作参数；监控系统包括交互的单片机和霍尔电流
传感器；霍尔电流传感器用于检测二次侧绕组上的电流
信号，输出端连接单片机输入端，单片机用于能够监测异步电机定子绕组的电流，单片机的输出端连接报警器
电路；
[0010] 所述的上位机用于存储监控系统采集的电流工作参数数据；
[0011] 所述的基于安卓的远程监控终端用于实时查看电流工作参数数据。
[0012] 优选的，U、V和W三相的线圈端部分别设置在对应闭合铁芯的中央
位置，闭合铁芯和穿过其的线圈端部部分由屏蔽材料包裹，屏蔽电机内部磁场。
[0013] 优选的，交流电流感应器还包括设置在磁电式表头中的一个整流单元，对检测到的电流信号进行整流后由磁电式表头显示。
[0014] 优选的，磁电式表头与二次侧绕组的连接引线上套设霍尔电流传感器，用于监测异步电机定子绕组的电流传输到单片机进行监控。
[0015] 优选的，当监控系统采集的异步电机定子绕组的电流工作参数超过设定值，单片机输出端输出的报警信号连接上位机或基于安卓的远程监控终端。
[0016] 优选的，所述的单片机输出端设置有继电器；继电器用于控制报警系统电路的通断。
[0017] 进一步，基于安卓的远程移动监控终端通过Internet网络与上位机连接通信，输出的控制指令依次通过上位机和监控系统中的继电器用于控制报警系统电路的通断。
[0018] 优选的，上位机包括
用户界面模
块、安卓通信模块和串口通信模块和
服务器存储模块；用户界面模块、安卓通信模块和串口通信模块通过上位机控
制模块与服务器存储模块交互；用户界面模块用于提供上位机和用户的交互界面；安卓通信模块连接与基于安卓的远程移动监控终端进行网络通信；串口通信模块连接单片机进行通信，服务器存储模块用于储存电流工作参数，并向单片机发出操作指令。
[0019] 优选的，单片机采用STC89C52单片机，工作电压为5.5V-3.5V，工作
频率为0-80Mhz，
工作温度为0-75℃；单片机复位端上连接按钮S1，按钮 S1上并联设置电容C1；
STC89C52单片机串口上设置CH340G芯片将TTL 电平串口转换为USB与上位机进行通信。
[0020] 优选的，霍尔电流传感器的I/O口外接一个10KΩ的上拉
电阻，并通过 ADC0809
模数转换器与STC89C52单片机的P2.6
接口连接；
[0021] 霍尔电流传感器输入电流0～600A、
输出信号输出额定值±50mA或± 4V，准确度±0.5％；工作频率为0-70Mhz；
[0022] ADC0809模数转换器输入的
模拟信号电压范围为0～+5V，
分辨率为8 位，转换时间为100us，转换误差为±1LSB。
[0023] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
[0024] 本实用新型将互联网技术、安卓技术、嵌入式技术与电机定子绕组设计相结合，实现在手机上实时远程监控异步电机运行状态，提高电机在企业工作运行的
稳定性与安全性。利用基于安卓的远程移动监控终端、上位机和监控系统监测异步电机定子绕组的电流不同的变化数值，使异步电机定子绕组的电流运行状态可以远程实时监控，提高电机运行的稳定性与安全性。用户可以使用基于安卓的远程移动监控终端，远程监控异步电机定子绕组的电流运行参数，及时发现故障，为企业的正常的生产保驾护航。
附图说明
[0025] 图1为本实用新型实例中所述交流电流互感器在电机定子绕组位置示意图。
[0026] 图2为本实用新型实例中所述交流电流互感器的结构示意图。
[0027] 图3为本实用新型实例中所述异步电机系统的监控流程
框图。
[0028] 图4为本实用新型实例中STC89C52最小系统电路原理图。
[0029] 图中：磁电式表头1，闭合铁芯2，线圈端部3，二次侧绕组4。
具体实施方式
[0030] 下面结合具体的
实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
[0031] 本实用新型一种基于安卓能够远程监控定子电流的异步电机系统，如图 3所示，包括三个设置安装在异步电机机座外壳上的交流电流感应器，设置在异步电机机座外壳上基于单片机的监控系统，以及上位机和能够通过监控系统和上位机对异步电机三相电流进行远程监控的安卓客户端。安卓客户端也就是基于安卓系统的远程移动监控终端。
[0032] 如图1所示，在异步电机内部U、V和W三相定子绕组的线圈端部设置三个交流电流感应器，得到对应各相的线圈电流；三个交流电流感应器实时显示和检测异步电机内部U、V和W三相定子绕组的线圈端部的电流。所述的交流感应器包括闭合铁芯2，缠绕在闭合铁芯2上的二次侧绕组4，以及磁电式表头1；闭合铁芯2放置在异步电机内部定子绕组的线圈端部，分别对应U、V和W三相设置，如图1所示所示的A、B和C三个位置，分别对应U、V和W三相，如图2所示，使三相对应的线圈端部3处在闭合铁芯2的中央位置。通过屏蔽材料包裹闭合铁芯2和穿过其的线圈端部部分，使U、V和W三相通过交流电流感应器得到的感应电流不受电机内部磁场的影响。二次侧绕组4通过引线连接磁电式表头1，在磁电式表头1上能够显示对应三相定子绕组的电流大小，再通过霍尔电流传感器检测二次侧绕组4上的电流信号，将电流信号转换为
电信号连接单片机，使得单片机能够监测异步电机定子绕组的电流不同的变化数值。
[0033] 交流电流感应器还包括设置在磁电式表头1中的一个整流单元，对检测到的电流信号进行整流后显示。在交流电流感应器中，被测的U、V和W 三相载流的线圈端部就相当于交流电流感应器的一次侧绕组，通过该线圈端部
导线的电流产生交变磁场，闭合铁芯2感应出和被测U、V和W三相载流的线圈端部的交流电成一定比例的电流整流后，从交流感应器另一端的磁电式表头1获得读数。磁电式表头1是利用
电磁感应原理来测量电流的，所以它只适用于交流电路中。
[0034] 磁电式表头1与二次侧绕组4的
连接线上可通过设置霍尔电流传感器，用来监测异步电机定子绕组的电流不同的变化数值，并传输到单片机进行监控，与上位机和基于安卓的远程监控终端依次交互连接；所述的监控系统用于采集异步电机定子绕组的电流工作参数；上位机用于存储监控系统采集的工作参数数据；基于安卓的远程监控终端用于实时查看工作参数数据。
[0035] 当监控系统采集的工作参数超过设定的值(即国家标准规定的异步电机定子绕组负载时三相不平衡数值)，则向上位机或远程监控终端的电机监测控制终端发出故障报警，使电机监管人员及时停机并处理问题。
[0036] 监控系统包括交互的单片机和采集单元，以及连接在单片机输出端的继电器；采集单元包括霍尔电流传感器用来监测异步电机定子绕组的电流不同的变化数值的模电信号，继电器用于控制报警系统电路的通断。
[0037] 本实用新型中利用基于安卓的远程移动监控终端通过Internet网络与上位机通信，输出的控制指令依次通过上位机和监控系统中的继电器用于控制报警系统电路的通断。
[0038] 监控系统中的单片机通过串口与上位机进行通信，上传采集到的信息并接受上位机的控制命令，使得上位机可以实时监控异步电机定子绕组的三相电流运行状态。
[0039] 该监控系统中的单片机选择使用STC89C52单片机，它拥有技术成熟、成本低、高速度、可靠性好、低功耗、抗静电抗干扰能力强等特点。 STC89C52芯片工作电压为5.5V-3.5V，工作频率为0-80Mhz，工作温度为 0-75℃。如图4所示，监控系统采用按钮式复位方式，引入电容C1并联在按钮S1上达到单片机上电自动复位的效果。为了使STC89C52与上位机通信时，可以使用9600bps的标准波特率，STC89C52的晶振电路采用 11.0592MHz的工作频率。由于STC89C52功能强大，本系统扩展性很强，可以和移动网络设备很好的相连接。
[0040] 采集单元通过可触发霍尔电流传感器输入电流0～600A、输出信号输出额定值±50mA或±4V，准确度：±0.5％；工作频率为0-70Mhz。如图 4所示，霍尔电流传感器的I/O口外接一个10KΩ的上拉电阻，并与 STC89C52的P2.6接口连接。
[0041] 为了测量可触发霍尔电流传感器用来监测异步电机定子绕组的电流不同的变化数值，采集单元必须通过模数转换器来进行转换。ADC0809是一种
嵌入式系统中常用的模数转换器，它有8条模拟信号输入通道，8位的
数字信号输出通道，满足本系统要求。ADC0809的转换效率高、稳定性好，而且成本非常低。ADC0809的工作电压(VCC)为+5V，输入的模拟信号电压范围为0～+5V，分辨率为8位，转换时间为100us，转换误差为±1LSB。由于监控系统需要实时采集异步电机定子绕组电流模拟信号，因而只使用了 ADC0809芯片8个模拟信号输入通道中的一个。
[0042] 由于ADC0809芯片只能测量电压信号，为了测量异步电机定子绕组电流，需要将电流信号通过精密电阻转换成电压信号。通过
串联一个极小的的精密电阻，总电流通过电阻时有一个微小的压降，将精密电阻的电压值通过
运算放大器放大后，接入ADC0809进行测量，单片机即可计算出电路总电流。
[0043] 单片机控制异步电机定子绕组电流报警系统的通断，利用继电器来实现。
[0044] STC89C52单片机串口接口与上位机的串口接口电平并不一致，本实用新型通过使用CH340G芯片将TTL电平串口直接转换为USB与上位机进行通信。
[0045] 如图1和图2所示，交流电流感应器起到至关重要的作用。它对异步电机内部U、V和W三相定子绕组的线圈端部感应出电流，通过霍尔电流传感器使得电流以信号形式输出，我们就可以实时监测异步电机绕组电流的变化情况。本实用新型的信号的检测，依据跟单元的情况和参数进行检测，通过检测数据进而对系统进行判断，控制，保护等提供依据。可使用户随身携带手机监测电机运行数据，电机生产厂家生产电机自带监测系统监测的数据更有可靠性，从整体上提高了电机的性能，为用户电机安全性和可靠性提供了保证。
