一種減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其主要技術(shù)特點(diǎn)是：包括振動(dòng)信號(hào)采集模塊、MCU采集傳輸控制模塊、GPRS無(wú)線收發(fā)模塊和遠(yuǎn)程接收處理裝置，所述的振動(dòng)信號(hào)采集模塊安裝在減速機(jī)上用于采集減速機(jī)的信號(hào)，所述的振動(dòng)信號(hào)采集模塊、MCU采集傳輸控制模塊、GPRS無(wú)線收發(fā)模塊依次相連接，GPRS無(wú)線收發(fā)模塊通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程接收處理裝置傳送數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型通過(guò)在線實(shí)時(shí)檢測(cè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工定時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，有效地減少了減速機(jī)等大型傳動(dòng)裝置突發(fā)故障和緊急搶修的狀況，提高了設(shè)備的維修效率，克服了現(xiàn)有的對(duì)減速機(jī)人工定時(shí)檢測(cè)造成的維修不足或維修過(guò)剩的缺點(diǎn)，可以推廣到多臺(tái)減速機(jī)的信息采集融合，并應(yīng)用到港口等復(fù)雜環(huán)境中。
【專利說(shuō)明】一種減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械振動(dòng)信號(hào)采集及信號(hào)傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，工業(yè)上對(duì)于減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)主要采用人工定時(shí)檢測(cè)的方式。這種采用人工檢測(cè)的方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力、檢測(cè)費(fèi)用高，而且，當(dāng)傳動(dòng)裝置突發(fā)故障不能及時(shí)處理時(shí)，容易造成維修不足或維修過(guò)剩的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，解決人工定時(shí)檢測(cè)式方式對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置突發(fā)故障不能及時(shí)預(yù)測(cè)處理、以及人工定時(shí)檢測(cè)易出現(xiàn)的維修不足或者維修過(guò)剩的問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括振動(dòng)信號(hào)采集模塊、MCU采集傳輸控制模塊、GPRS無(wú)線收發(fā)模塊和遠(yuǎn)程接收處理裝置，所述的振動(dòng)信號(hào)采集模塊安裝在減速機(jī)上用于采集減速機(jī)的信號(hào)，所述的振動(dòng)信號(hào)采集模塊、MCU采集傳輸控制模塊、GPRS無(wú)線收發(fā)模塊依次相連接，GPRS無(wú)線收發(fā)模塊通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程接收處理裝置傳送數(shù)據(jù)。
[0006]而且，所述的振動(dòng)信號(hào)采集模塊由振動(dòng)信號(hào)傳感器、同軸電纜、BNC接頭連接構(gòu)成，該振動(dòng)傳感器通過(guò)一個(gè)穩(wěn)壓電路為其供電，該振動(dòng)傳感器通過(guò)同軸電纜和BNC接頭連接到MCU采集傳輸控制模塊。
[0007]而且，所述的MCU采集傳輸控制模塊包括供電模塊、信號(hào)調(diào)理電路、MCU控制器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、FLASH存儲(chǔ)單元和串口通信單元，所述的供電模塊包括穩(wěn)壓電路調(diào)節(jié)5V輸出模塊和穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)3.3V輸出模塊,供電模塊的輸入端與12V電壓輸入相連接,其輸出的5V電源連接到GPRS無(wú)線收發(fā)模塊為其供電，其輸出的3.3V電源連接到MCU控制器為其供電，MCU控制器通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換接口與信號(hào)調(diào)理電路相連接，該信號(hào)調(diào)理電路的輸入端與振動(dòng)傳感器相連接，信號(hào)調(diào)理電路對(duì)傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行處理后并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換功能將數(shù)字信號(hào)傳送給MCU控制器；MCU控制器通過(guò)串口連接串口通信單元并與GPRS無(wú)線收發(fā)模塊相連接，將采集的振動(dòng)信號(hào)向遠(yuǎn)程接收處理裝置進(jìn)行傳輸;MCU控制器通過(guò)I/O接口與實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元及FLASH存儲(chǔ)單元相連接。
[0008]而且，所述的MCU控制器還通過(guò)I/O接口與JTAG下載調(diào)試接口相連接、指示燈和復(fù)位鍵相連接。
[0009]而且，所述的GPRS無(wú)線收發(fā)模塊由GPRS芯片及其外圍電路連接構(gòu)成，該GPRS芯片采用的是MC55模塊。
[0010]而且，所述的遠(yuǎn)程接收處理裝置由無(wú)線通信適配器和監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)連接構(gòu)成，該無(wú)線通信適配器通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)接收MCU采集傳輸控制模塊發(fā)送來(lái)的減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)并傳送給監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)。
[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0012]本實(shí)用新型通過(guò)MCU采集傳輸控制模塊控制振動(dòng)信號(hào)采集模塊采集減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)GPRS無(wú)線收發(fā)模塊及GPRS網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程接收處理裝置傳送數(shù)據(jù)，安裝五千米外的遠(yuǎn)程接收處理裝置對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)，便于技術(shù)人對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理并及時(shí)做出故障預(yù)警。本實(shí)用新型通過(guò)在線實(shí)時(shí)檢測(cè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工定時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，有效地減少了減速機(jī)等大型傳動(dòng)裝置突發(fā)故障和緊急搶修的狀況，提高了設(shè)備的維修效率，克服了現(xiàn)有的對(duì)減速機(jī)人工定時(shí)檢測(cè)造成的維修不足或維修過(guò)剩的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型制作成本較低，不但可以用于一臺(tái)減速機(jī)的信號(hào)采集，其前景也可以推廣到多臺(tái)機(jī)器的信息采集融合，并應(yīng)用到港口等復(fù)雜環(huán)境中。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)連接示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型的整體電路方框圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型的MCU控制器與外圍電路的連接示意圖；
[0016]圖4為本實(shí)用新型的MCU控制器與GPRS無(wú)線收發(fā)模塊的連接示意圖；
[0017]圖5為本實(shí)用新型的供電線路連接示意圖；
[0018]圖6為本實(shí)用新型的遠(yuǎn)程接收處理裝置的電路方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步詳述:
[0020]一種減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示，包括振動(dòng)信號(hào)采集模塊、MCU采集傳輸控制模塊、GPRS無(wú)線收發(fā)模塊和遠(yuǎn)程接收處理裝置，所述的振動(dòng)信號(hào)采集模塊用于采集減速機(jī)的信號(hào)并傳送給MCU采集傳輸控制模塊，MCU采集傳輸控制模塊與GPRS無(wú)線收發(fā)模塊相連接，該GPRS無(wú)線收發(fā)模塊通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程接收處理裝置相連接，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)采集信號(hào)向遠(yuǎn)程接收處理裝置的數(shù)據(jù)傳輸功能，由遠(yuǎn)程接收處理裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)接收、顯示、存儲(chǔ)，便于技術(shù)人對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，并能夠及時(shí)做出故障預(yù)警。
[0021]所述的振動(dòng)信號(hào)采集模塊由振動(dòng)信號(hào)傳感器、同軸電纜、BNC接頭連接構(gòu)成，振動(dòng)傳感器通過(guò)一個(gè)穩(wěn)壓電路為其供電。該振動(dòng)信號(hào)傳感器安裝在減速機(jī)上用于檢測(cè)減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)，振動(dòng)傳感器對(duì)采集到的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，振動(dòng)信號(hào)傳感器通過(guò)同軸電纜和BNC接頭輸出到MCU采集傳輸控制模塊。
[0022]如圖2所示，MCU采集傳輸控制模塊包括供電模塊、信號(hào)調(diào)理電路、MCU控制器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、FLASH存儲(chǔ)單元和串口通信單元，所述的供電模塊包括穩(wěn)壓電路調(diào)節(jié)5V輸出模塊和穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)3.3V輸出模塊,供電模塊的輸入端與12V電壓輸入相連接,其輸出的5V電源連接到GPRS無(wú)線收發(fā)模塊為其供電，其輸出的3.3V電源連接到MCU控制器為其供電，MCU控制器通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換接口與信號(hào)調(diào)理電路相連接，該信號(hào)調(diào)理電路的輸入端與振動(dòng)傳感器相連接，信號(hào)調(diào)理電路對(duì)傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行處理后并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換功能將數(shù)字信號(hào)傳送給MCU控制器。MCU控制器通過(guò)串口連接串口通信單元并與GPRS無(wú)線收發(fā)模塊相連接，將采集的振動(dòng)信號(hào)向遠(yuǎn)程接收處理裝置進(jìn)行傳輸。MCU控制器通過(guò)I/O接口與實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元及FLASH存儲(chǔ)單元相連接。MCU控制器還可以通過(guò)I/O接口與JTAG下載調(diào)試接口、指示燈和復(fù)位鍵相連接實(shí)現(xiàn)調(diào)試、狀態(tài)指示以及復(fù)位功能。在本實(shí)施例中，MCU采集傳輸控制模塊集成在一塊電路板上。
[0023]GPRS無(wú)線收發(fā)模塊由GPRS芯片、外圍供電電路、SM卡插座電路、3.3V電源轉(zhuǎn)換器件、USART串行外設(shè)接口電路、電源指示燈連接構(gòu)成，該GPRS無(wú)線收發(fā)模塊集成在一個(gè)電路板上。在本實(shí)施例中，GPRS芯片采用的是MC55模塊，MCU控制器通過(guò)USART串口傳輸?shù)浇oGPRS無(wú)線收發(fā)模塊MC55中，并由MC55模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程接收處理裝置。
[0024]MCU采集傳輸控制模塊的具體電路如圖3、圖4所示，MCU控制器采用的STM32F103ZET6芯片，MCU控制器的PCO、PCU PC2端口為模擬信號(hào)輸入端口，STM32系列MCU控制器芯片內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換，無(wú)需外接AD轉(zhuǎn)換芯片即可高效工作，其中STM32F103ZET6芯片內(nèi)置12位高精度AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速率可達(dá)lus。MCU控制器的PA9、PAlO引腳為USART串行接口，通過(guò)交叉線與無(wú)線信號(hào)發(fā)射部分GPRS模塊的USART串口相連，在MCU控制器將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS無(wú)線收發(fā)模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程接收處理裝置。Β00Τ0為STM32MCU控制器啟動(dòng)方式引腳，Β00Τ0為用戶應(yīng)用程序空間啟動(dòng)方式，B00T1為從片內(nèi)loader空間啟動(dòng)，進(jìn)入ISP功能，本系統(tǒng)使用BOOTO方式啟動(dòng)。STM32系列MCU控制器模擬部分與數(shù)字部分分開(kāi)供電，既VDDA外接1uH電感后連接3.3V電壓源，VSSA外接1uH電感后接地，可以抑制數(shù)字電路對(duì)模擬電路部分干擾，提高模擬系統(tǒng)的抗噪性。Vref+與Vref-為參考電壓引腳。NRST引腳外接復(fù)位按鍵電路，通過(guò)JLINK對(duì)MCU控制器燒寫(xiě)程序后，按下復(fù)位按鍵，MCU控制器開(kāi)始工作。0SC_IN與0SC_0UT為MCU控制器外接晶振引腳，其中32.768KHz晶振作為RTC時(shí)鐘源，8MHz晶振為MCU主時(shí)鐘源。
[0025]如圖5所示，MCU采集傳輸控制模塊的供電方案為:12V直流電壓輸入，經(jīng)LM2596S芯片將12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓輸出，供GPRS模塊MC55工作，輸出的5V電壓經(jīng)LT1117芯片轉(zhuǎn)換成適用于MCU控制器芯片及其外部電路工作的3.3V電壓，MCU控制器芯片STM32F103ZET6具有獨(dú)立的模擬電源引腳，為了提高模擬系統(tǒng)的抗噪性，模擬部分與數(shù)字部分分開(kāi)供電，數(shù)字供電部分采用10nF的電容并聯(lián)，起到濾波作用，模擬部分供電電路VDDA引腳外接1uH的電感后連接到3.3V電平上，VSSA引腳外接1uH電感后接地，且VDDA引腳與VSSA引腳間串聯(lián)0.1uF電容。模擬部分與數(shù)字部分分開(kāi)供電，可以有效減小電磁干擾，提高AD轉(zhuǎn)換的精度。MCU控制器上所有VSS引腳接地，VDD引腳外接經(jīng)過(guò)電源轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換的3.3V電源，VBAT引腳外接RTC時(shí)鐘后備電池，當(dāng)主電源掉電時(shí)，RTC時(shí)鐘及后備寄存器區(qū)電池供電繼續(xù)運(yùn)行。
[0026]如圖6所示，遠(yuǎn)程接收處理裝置包括無(wú)線通信適配器和監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，該無(wú)線通信適配器通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)接收MCU采集傳輸控制模塊發(fā)送來(lái)的減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)，及時(shí)對(duì)減速機(jī)等大型機(jī)械工作狀態(tài)做出故障預(yù)警。遠(yuǎn)程接收處理裝置可以安裝在離現(xiàn)場(chǎng)五千米外的監(jiān)控室內(nèi)。
[0027]本實(shí)用新型所用的元器件、零部件和電路板均是本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員所熟知的，可以通過(guò)商購(gòu)獲得或自己焊接電路元件獲得，所有元器件之間的連接方式、模塊之間的連接方式以及電源線路的接線方式也是本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員所熟知的，本實(shí)用新型的整體安裝配置是本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以完成的。
[0028]需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型所述的實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因此本實(shí)用新型包括并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:包括振動(dòng)信號(hào)采集模塊、MCU采集傳輸控制模塊、GPRS無(wú)線收發(fā)模塊和遠(yuǎn)程接收處理裝置，所述的振動(dòng)信號(hào)采集模塊安裝在減速機(jī)上用于采集減速機(jī)的信號(hào)，所述的振動(dòng)信號(hào)采集模塊、MCU采集傳輸控制模塊、GPRS無(wú)線收發(fā)模塊依次相連接，GPRS無(wú)線收發(fā)模塊通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程接收處理裝置傳送數(shù)據(jù)； 所述的振動(dòng)信號(hào)采集模塊由振動(dòng)信號(hào)傳感器、同軸電纜、BNC接頭連接構(gòu)成，該振動(dòng)傳感器通過(guò)一個(gè)穩(wěn)壓電路為其供電，該振動(dòng)傳感器通過(guò)同軸電纜和BNC接頭連接到MCU采集傳輸控制模塊； 所述的MCU采集傳輸控制模塊包括供電模塊、信號(hào)調(diào)理電路、MCU控制器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、FLASH存儲(chǔ)單元和串口通信單元，所述的供電模塊包括穩(wěn)壓電路調(diào)節(jié)5V輸出模塊和穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)3.3V輸出模塊，供電模塊的輸入端與12V電壓輸入相連接，其輸出的5V電源連接到GPRS無(wú)線收發(fā)模塊為其供電，其輸出的3.3V電源連接到MCU控制器為其供電，MCU控制器通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換接口與信號(hào)調(diào)理電路相連接，該信號(hào)調(diào)理電路的輸入端與振動(dòng)傳感器相連接，信號(hào)調(diào)理電路對(duì)傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行處理后并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換功能將數(shù)字信號(hào)傳送給MCU控制器；MCU控制器通過(guò)串口連接串口通信單元并與GPRS無(wú)線收發(fā)模塊相連接，將采集的振動(dòng)信號(hào)向遠(yuǎn)程接收處理裝置進(jìn)行傳輸;MCU控制器通過(guò)I/O接口與實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元及FLASH存儲(chǔ)單元相連接； 所述的GPRS無(wú)線收發(fā)模塊由GPRS芯片及其外圍電路連接構(gòu)成，該GPRS芯片采用的是MC55模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的MCU控制器還通過(guò)I/O接口與JTAG下載調(diào)試接口相連接、指示燈和復(fù)位鍵相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的遠(yuǎn)程接收處理裝置由無(wú)線通信適配器和監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)連接構(gòu)成，該無(wú)線通信適配器通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)接收MCU采集傳輸控制模塊發(fā)送來(lái)的減速機(jī)振動(dòng)信號(hào)并傳送給監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK204007857SQ201420376336
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】趙全明, 趙強(qiáng), 安桂雪, 李石峰, 王雪瑩 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)