会员体验
专利管家（专利管理）
工作空间（专利管理）
风险监控（情报监控）
数据分析（专利分析）
侵权分析（诉讼无效）
联系我们
交流群
官方交流：
QQ群： 891211   
微信请扫码    >>>
现在联系顾问~
首页 / 专利库 / 电缆，导体和接线 / 接地连接 / 监测带绝缘轴承构造运动设备接地连接的装置和方法

监测带绝缘轴承构造运动设备接地连接的装置和方法

阅读：585发布：2021-02-25

IPRDB可以提供监测带绝缘轴承构造运动设备接地连接的装置和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供了监测带绝缘轴承装置的运动设备的接地连接的装置和方法，该装置和方法不采用可磨损和失效的弹簧触点。所述装置提供牢靠的方法来监测带绝缘轴承的所述运动设备的接地连接。，下面是监测带绝缘轴承构造运动设备接地连接的装置和方法专利的具体信息内容。

1.一种物品，包括：

运动构件；

静止构件，该静止构件通过绝缘轴承与所述运动构件隔离；和

电路，该电路测量所述运动构件和所述静止构件之间的寄生电容， 以便确定与所述运动构件的连接。

2.根据权利要求1所述的物品，其中所述电路还包括与所述运 动构件的电触点和从所述电触点到地的导电路径中的一者或两者。

3.根据权利要求1所述的物品，其中所述电路还包括输出信号， 该信号的振幅根据所述运动构件的接地连接而变化。

4.根据权利要求3所述的物品，其中所述电路还包括：对所述 输出信号进行整流以产生整流输出信号的整流器电路，和将所述整流 输出信号的振幅和参考信号进行比较以产生比较器输出信号的装置， 所述比较器输出信号指示所述运动构件的接地连接。

5.根据权利要求4所述的物品，其中将所述整流输出信号和所 述参考信号进行比较的所述装置还包括比较器和处理单元中的一者或 两者。

6.根据权利要求4所述的物品，其中所述整流器电路还包括： 耦合到所述输出信号的二极管，并联的电容器和电阻器，所述电容器 和电阻器耦合在所述二级管的输出端和地之间。

7.根据权利要求1所述的物品，其中所述电路还包括如下元件 中的一者或两者：(a)指示所述运动构件的接地连接的输出电路，和 (b)产生具有频率的信号的振荡器，其中所述振荡器的频率取决于与 所述运动构件的连接。

8.根据权利要求1所述的物品，其中所述电路还包括一对输出 信号，它们的相位差取决于所述运动构件的接地连接。

9.根据权利要求8所述的物品，其中所述电路还包括相位比较 器，该相位比较器将所述一对输出信号的相位进行比较，并输出相位 输出信号，所述相位输出信号指示所述运动构件的接地连接。

10.根据权利要求1所述的物品，其中所述电路还包括振荡器， 该振荡器产生具有频率的信号，其中所述振荡器的频率取决于所述运 动构件的连接。

11.根据权利要求10所述的物品，其中所述电路还包括以下元件 中的一者或两者：(a)耦合到所述振荡器的带通滤波器，其中当存在 与所述运动构件的良好连接时，将所述带通滤波器调节至所述振荡器 的频率，并且比较器将来自所述带通滤波器的输出信号与参考信号进 行比较，以产生指示与所述运动构件的连接状态的信号，和(b)耦合至 所述振荡器的频率计，该频率计确定所述振荡器的频率，并产生指示 与所述运动构件的连接状态的信号。

12.一种监测物品接地的装置，该物品具有由绝缘轴承隔离的运 动构件和静止构件，所述装置包括：测量所述运动构件和所述静止构件之间的寄生电容的电路；和

指示与所述运动构件的连接的电路。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述电路还包括与所述运 动构件的电触点和从所述电触点到地的导电路径中的一者或两者。

14.根据权利要求12所述的装置，其中确定接地连接的所述电路 还包括输出信号，其振幅根据所述运动构件的接地连接而变化。

15.根据权利要求14所述的装置，其中确定接地连接的所述电路 还包括：对所述输出信号进行整流以产生整流输出信号的整流电路， 和将所述整流输出信号与参考信号进行比较以产生比较器输出信号的 装置，所述比较器输出信号指示所述运动构件的接地连接。

16.根据权利要求15所述的装置，其中将所述整流输出信号和所 述参考信号进行比较的所述装置还包括比较器和处理单元中的一者或 两者。

17.根据权利要求15所述的装置，其中所述整流电路还包括：耦 合到所述输出信号的二极管，并联的电容器和电阻器，所述电容器和 电阻器耦合在所述二极管的输出和地之间。

18.根据权利要求12所述的装置，其中确定接地连接的所述电路 还包括一对输出信号，它们的相位差取决于所述运动构件的接地连接。

19.根据权利要求18所述的装置，其中确定接地连接的所述电路 还包括相位比较器，该相位比较器将所述一对输出信号的相位进行比 较，并输出指示所述运动构件的接地连接的相位输出信号。

20.根据权利要求12所述的装置，其中所述电路还包括产生具有 频率的信号的振荡器，其中所述振荡器的频率取决于与所述运动构件 的连接。

21.根据权利要求20所述的装置，其中所述电路还包括以下元件 中的一者或两者：(a)耦合到所述振荡器的带通滤波器，其中当存在与 所述运动构件的良好连接时，将所述带通滤波器调节到所述振荡器的 频率，并且比较器将来自所述带通滤波器的输出信号与参考信号进行 比较，以产生指示与所述运动构件的连接状态的信号，和(b)耦合到所 述振荡器的频率计，该频率计确定所述振荡器的频率，并产生指示与 所述运动构件的连接状态的信号。

22.一种监测物品接地的方法，该物品具有由绝缘轴承隔离的运 动构件和静止构件，所述方法包括：测量所述运动构件和所述静止构件之间的寄生电容；

基于测得的寄生电容确定与所述运动构件的接地连接。

23.根据权利要求22所述的方法，其中测量寄生电容还包括测量 与所述运动构件相连的电触点间的电容。

24.根据权利要求23所述的方法，其中测量与所述运动构件相连 的电触点间的电容还包括测量与地具有通路的电触点和所述运动构件 之间的电容。

25.根据权利要求22所述的方法，还包括输出输出信号，所述输 出信号的振幅根据所述运动构件的接地连接而变化。

26.根据权利要求25所述的方法，其中确定接地连接还包括：利 用整流电路对所述输出信号进行整流，以产生整流输出信号，并将所 述整流输出信号的振幅和参考信号进行比较，以产生指示所述运动构 件的接地连接的比较器输出信号。

27.根据权利要求22所述的方法，还包括输出一对输出信号，它 们的相位差取决于所述运动构件的接地连接。

28.根据权利要求27所述的方法，其中确定接地连接还包括：利 用相位比较器将所述一对输出信号的相位进行比较，并输出指示所述 运动构件的接地连接的相位输出信号。

29.根据权利要求22所述的方法，其中确定接地连接还包括利用 振荡器产生具有频率的信号，其中所述振荡器的频率取决于与所述运 动构件的连接。

30.根据权利要求29所述的方法，其中确定接地连接还包括以下 步骤中的一者或两者：(a)当存在与所述运动构件的良好连接时，将带 通滤波器的频率调节到所述振荡器的频率，并将来自所述带通滤波器 的输出信号与参考信号进行比较，以产生指示与所述运动构件的连接 状态的信号，和(b)采用耦合到所述振荡器的频率计来确定所述振荡器 的频率，并产生指示与所述运动构件的连接状态的信号。

说明书全文

技术领域

本发明整体涉及用于监测一件设备接地连接的装置和方法。

背景技术

采用绝缘轴承构造的运动设备，例如空气轴承主轴，在操作期间 不能充分接地，因为所用的轴承构造根据定义是绝缘的。在静电敏感 (静电放电—ESD)的应用(例如磁盘驱动器和半导体设备)中，确保 主轴转子和地之间的良好接地是重要的。在典型的系统中，转子和地 之间采用弹簧支承连接。图1a描述了具有主轴10(其转子12与定子 通过绝缘轴承14隔离)的典型构造的实例，例如该实例中的空气轴承。 在本具体应用中，空气主轴在测试过程中驱动磁盘驱动器的磁盘16， 如果磁盘16上的电压高，则用于测试的磁头18可容易被损坏，这种 情况可以在磁盘16(和转子12)没有正确接地时发生。
转子接地通常是通过弹簧式触点20、经由构造22、物理连接和电 连接到定子或机架来完成。该触点通常是电连接到转子中心的特殊触 点20上，其中构造22延伸并通过螺丝24连接到主轴10上。该特殊 触点通常称为“按钮”，为了表述清楚本文件采用此定义。图1a中所 示的特殊连接不可靠，因为按钮20会磨损，而且该触点的弹簧由于疲 劳会松弛，并因而如图1b所示中断接触。当接触中断时，接地连接失 败，会发生敏感元件暴露在电压和电流中的危险。理想的是，提供一 种装置和方法，以便能够监测转子和地之间的牢靠连接，并且不依赖 于弹簧触点。
在这种情况下，不能采用通过连续性监测接地连接的传统方法(例 如Ground Master产品中所示的，该产品可从3M公司(以前的Credence Technologies公司)商购获得，关于该产品的更详细信息可在 http://www.credencetech.com/products/product.php？productId＝CTC065，％ 20CTC065RT)上找到)，因为受监测部分仅有一个电触点可利用。
因此，期望提供监测带绝缘轴承构造的运动设备接地连接的装置 和方法，并为此本发明涉及该装置和方法。

发明内容

本发明提供监测带绝缘轴承构造的运动设备的接地连接的装置和 方法，该装置和方法利用测量运动构件和静止构件之间的寄生电容来 确定运动构件是否经由触点正确接地。该装置提供牢靠的方法来监测 带绝缘轴承运动设备的接地连接。
因此，根据本发明，提供了一种物品，该物品包括运动构件、通 过绝缘轴承与运动构件隔离的静止构件、以及电路，该电路通过测定 接地触点和静止构件之间的电容来测定与运动构件和静止构件之间的 寄生电容，以便确定与运动构件之间的连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种装置，该装置用于监测具有 通过绝缘轴承隔开的运动构件和静止构件的物品的接地。该装置具有 测量运动构件和静止构件之间的寄生电容的电路、以及指示与运动构 件的连接的电路。
根据本发明的又一方面，提供了一种方法，该方法用于监测具有 通过绝缘轴承隔开的运动构件和静止构件的物品的接地。在该方法中， 对装置的运动构件和静止构件间的寄生电容进行测量。然后，基于测 量的寄生电容确定与运动构件的连接。
在本发明的全部实施例中，通过在连接运动构件的触点(具有允 许测量电容的特性)间形成足够的电流接地通路提供该运动构件的接 地。

附图说明

图1a和1b示出了用于监测带绝缘轴承的运动设备接地的典型装 置；
图2示出了电路的优选实施例的实例，该电路实现了用于监测带 绝缘轴承的设备的接地连接的方法；
图3a和3b示出了由图2所示的装置产生的波形；
图4示出了用于监测一件带有绝缘轴承设备接地连接的装置的实 施例实例；
图5示出了用于监测一件带有绝缘轴承设备接地连接的装置的另 一个实施例实例；
图6示出了用于监测一件带有绝缘轴承设备接地连接的装置的另 一个实施例实例；
图7示出了用于监测一件带有绝缘轴承设备接地连接的装置的又 一个实施例实例；以及
图8A和8B示出了用于监测带有绝缘轴承设备接地连接的装置和 方法的另一个实施例实例。

具体实施方式

本发明特别适用于监测一件带空气轴承设备接地连接的装置和方 法，并且其将在本文进行描述。然而应理解，根据本发明的装置和方 法具有较大实用性，因为该装置可以用于任何物品或运动的一件带绝 缘轴承的设备，并且其可以用不同于下面示意图中示出的电路和元件 来实施，并且该装置的其它具体实施方式是在本发明的范围内。
图2示出了电路28的优选实施例的实例，该电路实现了监测一件 带绝缘轴承设备接地连接的方法。概括而言，本发明的方法、电路和 装置依靠发动机转子和定子之间的寄生电容来监测连接，特别是接地 连接。因此，实现其中通过寄生电容来监测带绝缘轴承的移动物品的 接地连接的方法的任何电路或装置都在本发明的范围内。
电路28可以包括已知的交流电(AC)信号振荡器30，该振荡器 经由电阻器32提供交流信号给触点34(它与图1a的按钮20行使相同 的功能并且可以和按钮20一样实施)。转子12和定子之间的寄生电 流在图2中表示为电容器36。感应器38提供与接地电流连接，同时在 用于监控接地连接的频率下具有高阻抗。使用该方法，接地连接是通 过监视器电路而不是通过按钮20(图1a)与地直接连接而提供。为了使 用该方法，触点34需要通过使用传统的方法(例如尼龙螺丝和垫圈等) 与定子/机架进行电隔离。
图3a和3b示出了由图2所示装置产生的波形。具体地讲，当触 点34和转子12之间的连接断开时，在图2所示电路中的A点和B点 处的信号与图3a中所见的信号基本相同。然而，如果转子12与触点 34之间的接触良好，则引入了电容负载并导致在B点处的波形(如图 3b所示)发生变化。具体地讲，与A点处的原信号相比，B点处的波 形现在不仅振幅较低而且相位滞后(比预定时间滞后C)。根据本发明， 可以利用这两种现象(信号振幅的差值或信号的相移)中的任一种， 以便监测触点和转子之间的连接。结合图4描述在下面描述了基于相 移/相位差来监测接地的装置的实例，并且结合图5在下面描述了基于 振幅差来监测接地的装置的实例。
图4示出了装置100的实施例实例，该装置用于监测带绝缘轴承 的设备的接地连接。电路28可以在A点和B点处(如上面关于图2 的描述)输出信号并且该信号通过一组任选的放大器40和42，将信号 放大。A点和B点的输出(或来自任选的放大器的输出)馈送至一组 典型的相位比较器44的输入中，这可以采用异或门(XOR gate)作为 普遍已知的电路构建来实现(如http://www.uoguelph.ca/～ antoon/gadgets/pll/pll.html或 http://ocw.mit.edu/NR/rdonlyres/Electrical-Engineering-and-Computer-Sci ence/6-331Advanced-Circuit-TechniquesSpring2002/80219724-F666-489 D-8564-8B8E5DC94BCC/0/lab3.pdf所述)。如果信号的相位相同或在可 接受的限度之内，那么相位比较器44无信号，显示接地连接故障。如 果信号之间的相位差超过预定的限度，则这表明触点34与地之间连接 良好，其以如所示的步进电压信号处输出。通常，从连接器到地的电 容在连通状态和未连通状态之间的差值是很大的。一种类型的空气轴 承主轴的运动构件和静止构件之间的典型寄生电容在1000到4000pF 范围内(取决于构造)，而与运动构件分离的连接器接地的电容只有 几皮法拉。
因此，预期这两种情况之间的相位差较大是合理的。然而，要谨 慎评估每种设备的寄生电容和所得的相位差，因为每种设备可能有不 同的寄生电容，从而有不同的相位差。那么，有可能制备根据本发明 的装置，该装置能够监测大多数(如果不是全部的话)带绝缘轴承的 不同件设备的寄生电容(和相位差)，尽管寄生电容之间存在着差异。 装置100可以任选包括指示接地连接的通路/断路状态的LED46和/或 蜂鸣器48。来自装置100的输出信号50可用于多种用途，例如外部报 警、工具的紧急制动等。
图5示出了装置110的另一个实施例的实例，该装置用于监测带 绝缘轴承的设备的接地连接。该装置依靠信号振幅变化来监测接地连 接。在该装置中，来自触点34(电路28中的B点)的信号通过任选的 放大器60(按照需要放大信号)，然后经电路整流，该电路可能(例 如)包括二极管62、电容器64和电阻器66。整流器的输出端与比较 器68的第一输出端相连(作为运算放大器)，比较器的第二输入端与 参考电压70相连。如果触点34与转子之间的连接良好，则在该触点 处的信号较低并且比较器68将指示信号低于设定的参考水平(显示为 高输出信号)。如果触点和转子之间的连接中断，则触点的信号高并 且比较器通过低输出信号指示故障状态。与图4一样，该装置110可 以有如图4所示相同的输出端、LED、蜂鸣器等。
图6示出了装置120的另一实施例的实例，用于监测带绝缘轴承 的设备的接地连接。在该装置120中，来自电路元件60-66(如图5所 示)的输出被提供给带内置式交/直流转换器82的处理单元80(例如 微处理器)的输入端。该装置120和图5中所示的装置执行同样的功 能，并且也可以提供按钮和转子间接触不良的预警，所述预警可以通 过信号的变化指示，该信号可以通过处理单元80更精确测量和监测。
图7示出了监测运动构件的接地连接的另一方法。在该方法中， 接地连接是基于改变振荡器频率来测量，改变振荡器频率是通过改变 确定振荡器的频率的电容器的值来进行。虽然多种此类振荡器是普遍 已知的并且可用于上述方法，但示出了Collpitz LC振荡器100用于举 例说明。该振荡器100由晶体管102、电阻器104、电容器106、108、 110和112以及感应器114和116构成。这类振荡器的操作广为人知， 并非是本发明的主题。感应器114和116会形成转子36的接地路径。 由转子和定子形成的电容36还参与限定振荡频率。根据触点34，电容 器36或是在电路中，或不在电路中，从而改变振荡器的频率。因此， 通过了解振荡器的频率，有可能得知转子是否充分接地。
在图7中，将振荡器100的输出端连接至任选的缓冲器111，该 缓冲器减少了负载对振荡频率的影响。将缓冲器111的输出端用感应 器122和电容器124连接到由电容器120和LC谐振构成的带通滤波器。 滤波器的输出然后由二极管126整流，并用电容器130和电阻器132 过滤。当转子与地的接触令人满意时，将该带通滤波器调节至振荡频 率。因此，当转子正确接地时，振荡器的频率与带通滤波器的频率相 同或充分接近，并且检测器的输出高。如果转子的接地被断开，则振 荡器的频率改变并且检测器的输出低。这种状态通过比较器134检测， 该比较器具有连接至其第二输入端的参考电压136以限定良好接地状 态的阈值电压。应该指出的是，其它类型的振荡器可以等同使用，例如 普通555定时器上构建的振荡器，以及其它解决方案。
图8A描述了类似于图7的解决方案，但是确定频率偏差的方式不 同。在图8A中，虽然振荡器的具体元件未在图8A中标出，但所述装 置和图7中示出的装置具有带相同元件的相同振荡器100。对于该装置， 使用了频率计140，而不是带通滤波器和检测器。如图8B所示，利用图 8A中的装置示出了测量接地连接的方法142。在该方法中，将振荡器 频率与步骤144中的参考电压相比较。如果振动频率在可接受限度内 (在步骤146中测试)，则接地条件被确定为满意，方法142返回到 步骤144。如果频率不同，则在步骤148发布警报。图8A的装置可以 用微控制器容易地操作。
尽管上述内容已经结合了本发明的具体实施例，但本领域的技术 人员将会认识到，在不违背本发明原理和精神的前提下，可以对该实 施例进行修改，本发明的范围受所附的权利要求书的限制。
相关专利内容
标题 发布/更新时间 阅读量
接地连接体-专利编号CN103563177B 2020-05-11 831
接地线接地连接装置-专利编号CN103346416B 2020-05-11 282
接地线连接器-专利编号CN103441348B 2020-05-12 734
接地线接地连接装置-专利编号CN103346416A 2020-05-11 861
一种接地连接器-专利编号CN1094194A 2020-05-13 136
接地连接体-专利编号CN103563177A 2020-05-11 793
接地信号连接钉-专利编号CN102801002A 2020-05-12 850
接地棒连接器-专利编号CN1215506A 2020-05-13 965
接地电连接装置-专利编号CN109980445A 2020-05-12 769
接地线连接装置-专利编号CN109244690A 2020-05-13 638
高效检索全球专利

IPRDB是专利检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，专利查询、专利分析。

电话：13651749426

侵权分析

IPRDB的侵权分析产品是IPRDB结合多位一线专利维权律师和专利侵权分析师的智慧，开发出来的一款特色产品，也是市面上唯一一款帮助企业研发人员、科研工作者、专利律师、专利分析师快速定位侵权分析的产品，极大的减少了用户重复工作量，提升工作效率，降低无效或侵权分析的准入门槛。

立即试用

接地连接热门专利
热门文章

IPRDB

最新中国发明专利 最新美国发明专利 技术领域 专利库 专利分类库 国际专利分类库

热门服务

会员版试用 API 数据接口 找代理 知嘟嘟专利交易 排行榜 大学排行榜 专利百科

关于我们

平台介绍 战略合作 网站地图

友情链接

知嘟嘟专利交易 国家知识产权局 中国商标网

联系方式


©2019-2023 上海吉码数字技术有限公司 版权所有，并保留所有权利 沪ICP备20016256号-6 沪公网安备31011702005475号