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六氟化硫(SF6)气体由于具有良好的电气性能,在国内外的电气设备中逐步替代了常规绝缘油材料。六氟化硫气体中含有水分会降低了设备的绝缘特性、加剧低氟化物的水解和金属氟化物的水解,并且易在设备内结露,接影响电器设备的安全运行。因此,准确的检测SF6气体的纯度、湿度具有重要意义。
总体设计思路
***的测量方法有直接测量和间接测量两种方法,由于***直接测量价格高,工业无法承受,现采用间接测量的方法,将***的测量转化为温度和湿度的测量。本设计是利用高分子材料湿度传感器测量***,将六氟化硫的***测量的特点与湿度传感器的性质结合起来。
在电路设计方面,由湿敏电容与555定时器组成振荡电路,利用振荡电路的输出频率电信号与电容容量的关系,实现湿度信号转化为频率。由智能温度传感器DSl8B20组成的电路来测量温度。将得来的温湿度信号由单片机系统实现控制,***终实现六氟化硫气体的***测量。设计的整体框图如图1所示。

湿度测量
SF6高压电器要求SF6的湿度相当低。一般的传感器难于达到测量低湿的要求。对于低湿测量(在30%以下)使用电容式湿度传感器为宜。
湿敏电容是由高分子材料作为基底,在其上下表面蒸镀一薄层微孔电极,构成一个平行板电容器;当气体的相对湿度发生变化时高分子材料的介电常数随着改变,导致湿敏电容的容量发生变化,从而实现相对湿度△x%RH。
Humirel公司的电容式湿度传感器,工作范同宽(1%~99%RH),线性度好,响应时间短(典型值10s),可以工作于-40~100℃,具有较高的可靠性和长期的稳定性,其典型的标称电容值为180PF(55%RH),推荐温度系数为0.04PF/℃。高分子薄膜电容式湿度传感器的敏感量为相对湿度。
在设计中,为将湿敏电容容量的变化转化为电信号,采用了一片555定时器。555定时器电路是一种双极型集成电路,由于它的结构独特,只要在外部引脚配上适当的阻容元件便可构成脉冲产生与变换电路,因此被应用广泛。
555定时器构成的多谐振荡器与单片机的连接电路如图3所示。

控制和显示单元
单片机系统中,使用的显示器主要有LED(发光二极管显示器)和LCD(液晶显示器)。LCD是一种被动式显示器,由于它的功耗极低、抗干扰能力强,因而在低功耗的单片机系统中大量使用。鉴于上述的原因,使用LCD显示。
Motorola公司生产的MCl4543芯片是一种常用的LCD锁存/译码/驱动电路。MCl4543使用十分的简单,只要在LE端加高电压,BI加低电平,Ph端输入方波,A、B、C、D输入BCD码,则在译码笔形输出端就会输出与Ph同相或反相的方波驱动对应的液晶笔画亮或暗,从而显示出数字。LCD与单片机接口如图4所示。

软件设计
硬件电路完成以后,开始进行系统软件设计。进行软件的总对独立的模块。接着画出每一个专用程序模块的详细流程图,并选择合适的语言编写程序,***后按照软件总体设计时给出的结构框图,将各模块连接成一个完整的程序。
按照系统控制功能要求,确定了系统软件的主要功能有:系统初始化、采集传感器输出的温度、湿度信号、对采集后的数据进行处理、计算***等、显示数据等。

结束语
采用间接测量方法是.T.业***控制的发展方向,但如何在低湿区提高***的测量精度,还有待进一步研究。因为这样可以扩大***控制器的使用范围,就可以改造一大批低***的测试仪器,具有宽广的市场前景。
变频器(Variable-frequencyDrive,缩写:VFD),也称为变频驱动器或驱动控制器,可译作Inverter(和逆变器的英文相同)。变频器是可调速驱动系统的一种,是应用变频驱动技术改变交流电动机工作电压的频率和幅度,来平滑控制交流电动机速度及转矩,***常见的是输入及输出都是交流电的交流/交流转换器。
在变频器出现之前,要调整电动机转速的应用需透过直流电动机才能完成,不然就是要透过利用内建耦合机的VS电动机,在运转中用耦合机使电动机的实际转速下降,变频器简化了上述的工作,缩小了设备体积,大幅度降低了维修率。不过变频器的电源线及电动机线上面有高频切换的讯号,会造成电磁干扰,而变频器输入侧的功率因素一般不佳,会产生电源端的谐波。
变频器的应用范围很广,从小型家电到大型的矿场研磨机及压缩机。***约1/3的能量是消耗在驱动定速离心泵、风扇及压缩机的电动机上,而变频器的市场渗透率仍不算高。能源效率的显著提升是使用变频器的主要原因之一。
变频器技术和电力电子有密切关系,包括半导体切换元件、变频器拓扑、控制及模拟技术、以及控制硬件及固件的进步等。
2 变频器工作原理
2.1概述
主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。它由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
2.2整流器
***近大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再生运转。
2.3平波回路
在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了***电压波动,采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时,如果电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路。
2.4逆变器
同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。
控制电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,它有频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”,将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。
(1)运算电路:将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。
(2)电压、电流检测电路:与主回路电位隔离检测电压、电流等。
(3)驱动电路:驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。
(4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
(5)保护电路:检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或***电压、电流值。
