CN117491907A - 一种交流风扇故障检测方法及电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种交流风扇故障检测方法，包括以下步骤：S1，采集交流输入电压与启动电容两端的电压，并将采集到的交流输入电压与启动电容两端电压传输至检测单元；S2，通过所述检测单元比较启动电容电压与正常电压之间的幅值，并判断交流风扇故障是否为线路断路；S3，通过检测单元计算交流输入电压与启动电容电压之间的相位差，并判断交流风扇故障是否为风机堵转。可在全工作范围内，有效检测出断路与堵转故障状态，测量结果准确并且电路简单，使用的器件少且成本很低，大大降低了成本。

Description

一种交流风扇故障检测方法及电路

技术领域

本发明涉及风扇故障检测技术领域，更具体地说，涉及一种交流风扇故障检测方法及电路。

背景技术

交流风扇在正常运行中，主要有两种故障状态：线路断路导致供电异常；风机堵转。1、现有专利号为CN201020265941.5其采用整流桥与二极管整定出流过风扇的电流信号来做故障判断；2、现有专利号为CN201320112405.5其采用互感器与二极管整定出流过风扇的电流信号来做故障判断；3、现有专利号为CN201910287590.3采用互感器与整流桥整定出流过风扇的电流信号来做故障判断；4、现有技术中还有采用电压采样电路，采集启动电容或辅助绕组两端电压，比较采集的电压与正常电压相比较，可检测出风机堵转故障；5、采用互感器与运放把流过风扇的电流信号传给MCU与正常运行的上下限，进行比较，从而判断出断路与堵转的故障状态，上述方案1～3，都只能检测出断路故障，而无法检测出堵转故障。方案4只能检测出堵转故障，而断路故障却报不出来。方案5虽可以同时检测出断路与堵转故障，但当风机工作电压与频率发生波动时(电压±10％，频率兼容45～65Hz)，实测会出现低压低频堵转的电流值，比高压高频正常运行的电流值低的情况，这样就无法设置合适的阈值，从而无法全工作范围进行故障检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述技术方案存在的不足，提供一种可在全工作范围内，有效检测出断路与堵转故障状态的交流风扇故障检测方法。

本发明提供一种交流风扇的故障检测方法，该交流风扇的故障检测方法包括以下步骤：

S1，采集交流输入电压与启动电容两端的电压，并将采集到的交流输入电压与启动电容两端的电压传输至检测单元；

S2，通过所述检测单元比较启动电容两端的电压与正常电压之间的幅值，并判断交流风扇故障是否为线路断路；

S3，通过所述检测单元计算交流输入电压与启动电容两端的电压之间的相位差，并判断交流风扇故障是否为风机堵转。

本发明所述的交流风扇故障检测方法中；所述步骤S2包括以下步骤：

S21，设定一个标准电压阈值，将采集到的启动电容两端的电压和标准电压阈值进行比较，若所述启动电容两端的电压低于该标准电压阈值，则所述交流风扇故障为线路断路。

本发明所述的交流风扇故障检测方法中；在所述步骤S3中所述相位差计算公式为φ1＝T1*f*2π，其中T1为交流输入电压与启动电容两端的电压与横坐标交点的时间差，f为交流供电电源的频率。

本发明所述的交流风扇故障检测方法中；在所述步骤S3中若所述交流输入电压的频率为f≤47.5Hz，且相位差小于29°，则交流风扇故障为风机堵转；若交流输入电压的频率为47.5Hz<f≤52.5Hz，且相位差小于35°，则交流风扇故障为风机堵转；若交流输入电压的频率为52.5Hz<f≤57.5Hz，且相位差小于40°，则交流风扇故障为风机堵转；若交流输入电压的频率为57.5Hz<f≤62.5Hz，且相位差小于43°，则交流风扇故障为风机堵转，若交流输入电压的频率为f>62.5Hz，且相位差小于45°，则交流风扇故障为风机堵转。

为实现上述目的，本发明提出另一种交流风扇故障检测电路，包括交流风扇和对交流风扇进行控制的风扇控制单元，还包括依次连接的电压采集单元与检测单元，其中：所述电压采集单元用于采集交流输入电压与启动电容两端的电压，所述检测单元用于根据启动电容两端的电压与正常电压之间的幅值及计算交流输入电压与启动电容电压之间的相位差检测交流风扇故障是为线路断路还是堵转。

本发明所述的交流风扇故障检测电路中；所述电压采集单元包括第一采集电路，所述第一采集电路包括运算放大器U1、电阻R1与电阻R2，所述电阻R1一端接交流输入电压的正极，另一端接所述运算放大器U1的第一输入端，所述电阻R2一端接交流输入电压的负极，另一端接所述运算放大器U1的第二输入端，所述运算放大器U1的输出端接所述检测单元。

本发明所述的交流风扇故障检测电路中；所述电压采集单元还包括第二采集电路，所述第二采集电路包括运算放大器U2、电阻R3与电阻R4，所述电阻R3一端接启动电容的一端，另一端接所述运算放大器U2的第一输入端，所述电阻R4一端接启动电容的另一端，另一端接所述运算放大器U2的第二输入端，所述运算放大器U2的输出端接所述检测单元。

本发明所述的交流风扇故障检测电路中；所述检测单元包括一MCU，所述MCU通过继电器与所述启动电容与交流输入电压电连接。

本发明的交流风扇故障检测方法本发明可在全工作范围内，有效检测出断路与堵转故障状态，测量结果准确并且电路简单，使用的器件少且成本很低，大大降低了成本。

附图说明

图1是本发明交流风扇故障检测方法实施例的流程示意图；

图2是本发明交流风扇故障检测原理框图；

图3是本发明交流风扇故障检测电路实施例的电路原理图；

图4是本发明交流风扇故障检测电路中故障为断路时的波形图；

图5是本发明交流风扇故障检测电路中故障为转堵时的波形图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，是本发明一种交流风扇故障检测方法实施例的流程示意图。提供一种交流风扇故障检测方法，该交流风扇的故障检测方法包括以下步骤：

在步骤S1中，采集交流输入电压与启动电容两端的电压，并将采集到的交流输入电压与启动电容两端的电压传输至检测单元；

在步骤S2中，通过所述检测单元比较启动电容两端的电压与正常电压之间的幅值，并判断交流风扇故障是否为线路断路；

在步骤S3中，通过所述检测单元计算交流输入电压与启动电容两端的电压之间的相位差，并判断交流风扇故障是否为风机堵转。

在一实施例中，所述步骤S2包括以下步骤：

在步骤S21中，设定一个标准电压阈值，将采集到的启动电容两端的电压和标准电压阈值进行比较，若所述启动电容两端的电压低于该标准电压阈值，则所述交流风扇故障为线路断路。

在一实施例中，在所述步骤S3中所述相位差计算公式为φ1＝T1*f*2π，其中T1为交流输入电压与启动电容两端的电压与横坐标交点的时间差，f为交流供电电源的频率。

在一实施例中，在所述步骤S3中若所述交流输入电压的频率为f≤47.5Hz，且相位差小于29°，则交流风扇故障为风机堵转；若交流输入电压的频率为47.5Hz<f≤52.5Hz，且相位差小于35°，则交流风扇故障为风机堵转，若交流输入电压的频率为52.5Hz<f≤57.5Hz，且相位差小于40°，则交流风扇故障为风机堵转；若交流输入电压的频率为57.5Hz<f≤62.5Hz，且相位差小于43°，则交流风扇故障为风机堵转；若交流输入电压的频率为f>62.5Hz，且相位差小于45°，则交流风扇故障为风机堵转。

应当说明的是，当交流风扇的电机发生堵转或断线时，继电器会断开，从而断开外部的供电电流，实现交流风扇的自保护。

需要说明的是本申请中标准电压阈值为300V。针对不同型号的交流风扇，其阈值根据交流风扇的具体型号而定。

如图2-5所示，本实施例还提出另一种交流风扇故障检测电路，包括交流风扇和对交流风扇进行控制的风扇控制单元，还包括依次连接的电压采集单元与检测单元，其中：所述电压采集单元用于采集交流输入电压与启动电容两端的电压，所述检测单元用于根据启动电容两端的电压与正常电压之间的幅值及计算交流输入电压与启动电容两端的电压之间的相位差检测交流风扇故障是为线路断路还是堵转。

在一实施例中，所述电压采集单元包括第一采集电路，所述第一采集电路包括运算放大器U1、电阻R1与电阻R2，所述电阻R1一端接交流输入电压的正极，另一端接所述运算放大器U1的第一输入端，所述电阻R2一端接交流输入电压的负极，另一端接所述运算放大器U1的第二输入端，所述运算放大器U1的输出端接所述检测单元。

在一实施例中，所述电压采集单元还包括第二采集电路，所述第二采集电路包括运算放大器U2、电阻R3与电阻R4，所述电阻R3一端接启动电容的一端，另一端接所述运算放大器U2的第一输入端，所述电阻R4一端接启动电容的另一端，另一端接所述运算放大器U2的第二输入端，所述运算放大器U2的输出端接所述检测单元。

在一实施例中，所述检测单元包括一MCU，所述MCU通过继电器与所述启动电容与交流输入电压电连接。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

因此，以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种交流风扇的故障检测方法，其特征在于，所述交流风扇的故障检测方法包括以下步骤：

S1，采集交流输入电压与启动电容两端的电压，并将采集到的交流输入电压与启动电容两端的电压传输至检测单元；

S2，通过所述检测单元比较启动电容两端的电压与正常电压之间的幅值，并判断交流风扇故障是否为线路断路；

S3，通过所述检测单元计算交流输入电压与启动电容两端的电压之间的相位差，并判断交流风扇故障是否为风机堵转。

2.根据权利要求1所述的交流风扇的故障检测方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

S21，设定一个标准电压阈值，将采集到的启动电容两端的电压和标准电压阈值进行比较，若所述启动电容两端的电压低于该标准电压阈值，则所述交流风扇故障为线路断路。

3.根据权利要求1所述的交流风扇的故障检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中所述相位差计算公式为φ1＝T1*f*2π，其中T1为交流输入电压与启动电容两端的电压与横坐标交点的时间差，f为交流供电电源的频率。

4.根据权利要求3所述的交流风扇的故障检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中若所述交流输入电压的频率为f≤47.5Hz，且相位差小于29°，则交流风扇故障为风机堵转；若交流输入电压的频率为47.5Hz<f≤52.5Hz，且相位差小于35°，则交流风扇故障为风机堵转；若交流输入电压的频率为52.5Hz<f≤57.5Hz，且相位差小于40°，则交流风扇故障为风机堵转；若交流输入电压的频率为57.5Hz<f≤62.5Hz，且相位差小于43°，则交流风扇故障为风机堵转；若交流输入电压的频率为f>62.5Hz，且相位差小于45°，则交流风扇故障为风机堵转。

5.一种交流风扇故障检测电路，包括交流风扇和对交流风扇进行控制的风扇控制单元，其特征在于，还包括依次连接的电压采集单元与检测单元，其中：所述电压采集单元用于采集交流输入电压与启动电容两端的电压，所述检测单元用于根据启动电容两端的电压与正常电压之间的幅值及交流输入电压与启动电容两端的电压之间的相位差检测交流风扇故障是为线路断路还是堵转。

6.根据权利要求5所述的交流风扇故障检测电路，其特征在于，所述电压采集单元包括第一采集电路，所述第一采集电路包括运算放大器U1、电阻R1与电阻R2，所述电阻R1一端接交流输入电压的正极，另一端接所述运算放大器U1的第一输入端，所述电阻R2一端接交流输入电压的负极，另一端接所述运算放大器U1的第二输入端，所述运算放大器U1的输出端接所述检测单元。

7.根据权利要求6所述的交流风扇故障检测电路，其特征在于，所述电压采集单元还包括第二采集电路，所述第二采集电路包括运算放大器U2、电阻R3与电阻R4，所述电阻R3一端接启动电容的一端，另一端接所述运算放大器U2的第一输入端，所述电阻R4一端接启动电容的另一端，另一端接所述运算放大器U2的第二输入端，所述运算放大器U2的输出端接所述检测单元。

8.根据权利要求7所述的交流风扇故障检测电路，其特征在于，所述检测单元包括一MCU，所述MCU通过继电器与所述启动电容与交流输入电压电连接。