BRPI1104830A2 - montagem de sensor e sistema de potência - Google Patents

Abstract

montagem de sensor e sistema de potência.trata-se de uma montagem de sensor (11 o) para uso no monitoramento de um componente de máquina (1 04) que inclui um dispositivo de processamento de sinal (200) e ao menos uma sonda (202). a ao menos uma sonda inclui um emissor (206) configurado para gerar um campo eletromagnético a partir de ao menos um sinal de micro-ondas, em que o emissor é dessintonizado quando um componente de máquina for posicionado dentro do campo eletromagnético de modo que um sinal de carregamento seja gerado. a ao menos uma sonda também inclui um transmissor (210) acoplado ao emissor e configurado para transmitir de maneira sem fio o sinal de carregamento ao dispositivo de processamento de sinal.

Description

“MONTAGEM DE SENSOR E SISTEMA DE POTÊNCIA” Antecedentes Da Invenção O presente pedido refere-se geralmente a sistemas de potência e, mais particularmente, a uma montagem de sensor e métodos para medir a proximidade de um componente de máquina em relação a um sensor.

As máquinas conhecidas podem exibir vibrações e/ou outro comportamento anormal durante a operação. Um ou mais sensores podem ser usados para avaliar e/ou monitorar tal comportamento e para determinar, por exemplo, uma quantidade de vibração exibida em um eixo de transmissão de **K máquina, uma velocidade rotacional do eixo de transmissão de máquina, e/ou qualquer outra característica operacional de uma máquina ou motor de operação. Geralmente, tais sensores são acoplados a um sistema de monitoramento de máquina que inclui uma pluralidade de monitores. O sistema de monitoramento recebe sinais de um ou mais sensores, realiza ao menos uma etapa de processamento sobre os sinais, e transmite os sinais modificados para uma plataforma de diagnóstico que exibe as medidas a um usuário.

Ao menos algumas máquinas conhecidas utilizam sensores de corrente de Foucault para medir as vibrações e /ou uma posição relativa de um componente de máquina. Entretanto, o uso de sensores de corrente de Foucault conhecidos pode ,ser limitado, pois uma faixa de detecção de tais sensores é apenas aproximadamente metade de uma largura do elemento de detecção de corrente de Foucault. Outras máquinas conhecidas utilizam sensores ópticos para medir uma vibração e/ou uma posição de um componente de máquina. Entretanto, os sensores ópticos conhecidos podem ser afetados por contaminantes e fornecer medidas imprecisas, e com isso, podem ser inadequados para ambientes industriais. Ademais, os sensores ópticos conhecidos podem ser adequados para detectar uma vibração e/ou uma posição de a componente de máquina através de um meio líquido e/ou um meio que inclui particulados.

Ademais, ao menos alguns sensores de proximidade conhecidos incluem uma cabeça de sonda e um processador de sinal. As cabeças de sonda conhecidas incluem uma antena que gera um ou mais sinais e que recebe um ou mais sinais refletidos de um objeto que está em estreita proximidade à antena. A cabeça de sonda transmite os sinais refletidos para o processador de sinal para processamento e/ou para uso no cálculo de uma medida de proximidade. Tais sinais são tipicamente transmitidos através de um cabo de dados que se estende entre a cabeça de sonda e o processador de sinal. Entretanto, dependendo da distância entre a cabeça de sonda e o processador de sinal, os sinais transmitidos entre a cabeça de sonda e o processador de sinal podem se tornar atenuados em amplitude e/ou potência como resultado de uma impedância do cabo de dados. Tal atenuação pode fazer com que o processador de. sinal gere medidas de proximidade imprecisas. Com isso, o uso de proximidade sensores conhecidos pode ser limitado.

Breve Descrição Da Invenção Em uma realização, uma montagem de sensor par auso no monitoramento de um componente de máquina é fornecida para incluir um dispositivo de processamento de sinal e ao menos uma sonda. A ao menos uma sonda inclui um emissor configurado para gerar um campo eletromagnético a partir de ao menos um sinal de micro-ondas, em que o emissor é dessintonizado quando um componente de máquina for posicionado dentro do campo eletromagnético de modo que um sinal de carregamento seja gerado. A ao menos uma sonda também inclui um transmissor acoplado ao emissor e configurado para transmitir de maneira sem fio o sinal de carregamento para o dispositivo de processamento de sinal.

Em outra realização, um sistema de potência é fornecido para incluir uma máquina que inclui ao menos um componente e uma montagem de sensor posicionada próxima a ao menos um componente. A montagem de sensor inclui um dispositivo de processamento de sinal e ao menos uma sonda. A ao menos uma sonda inclui um emissor configurado para gerar um campo eletromagnético a partir de ao menos um sinal de micro-ondas, em que o emissor é dessintonizado quando um componente de máquina for posicionado dentro do campo eletromagnético de modo que um sinal de carregamento seja gerado. A ao menos uma sonda também inclui um transmissor acoplado ao emissor e configurado para transmitir de maneira sem fio o sinal de carregamento ao dispositivo de processamento de sinal.

Ainda em outra realização, proporciona-se um método para medir a proximidade de um componente de máquina. O método inclui gerar um campo eletromagnético a partir de ao menos um sinal de micro-ondas e gerar um sinal de carregamento representativo de uma perturbação do campo eletromagnético. O sinal de carregamento é transmitido sem fio a um dispositivo de processamento de sinal, e a proximidade do ao menos um componente de máquina é calculada com base no sinal de carregamento recebido.

Breve Descrição Dos Desenhos A Figura 1 é um diagrama de bloco de um sistema de potência exemplificativo. A Figura 2 é um diagrama de bloco de uma montagem de sensor exemplificativa que pode ser usada com o sistema de potência mostrado na Figura 1. ^ A Figura 3 é um diagrama de bloco de uma montagem de sensor alternativa que pode ser usada com o sistema de potência mostrado na Figura 1. A Figura 4 é um diagrama de bloco de outra montagem de sensor alternativa que pode ser usada com o sistema de potência mostrado na Figura 1.

Descrição Detalhada Da Invenção A Figura 1 mostra um sistema de potência exemplificativo 100 que inclui uma máquina 102. Na realização exemplificativa, a máquina 102 pode ser, porém não se limita apenas a isso, uma turbina eólica, uma turbina hidroelétrica, uma turbina a gás, ou um compressor. Alternativamente, a máquina 102 pode ser qualquer outra máquina usada em um sistema de -Ή potência. Na realização exemplificativa, a máquina 102 gira um eixo de transmissão 104 que é acoplado a uma carga 106, como um gerador.

Na realização exemplificativa, o eixo de transmissão 104 é ao menos parcialmente sustentado por um ou mais mancais (não mostrados) alojados dentro da máquina 102 e/ou dentro da carga 106. Alternativa ou adicionalmente, os mancais podem ser alojados dentro de uma estrutura de suporte 108, como uma caixa de mudança, ou dentro de qualquer estrutura ou componente adequado que permite que o sistema de potência 100 funcione como descrito aqui.

Na realização exemplificativa, o sistema de potência 100 inclui ao menos uma montagem de sensor 110 que mede e/ou monitora ao menos uma condição operacional de máquina 102, de eixo de transmissão 104, de carga 106, e/ou de qualquer outro componente de sistema de potência 100 que permite que o sistema 100 funcione como descrito aqui. Mais especificamente, na realização exemplificativa, a montagem de sensor 110 é uma montagem de sensor de proximidade 110 que fica posicionada em estreita proximidade ao eixo áe transmissão 104 para medir e/ou monitorar a distância (não mostrada na Figura 1) definida entre o eixo de transmissão 104 e a montagem de sensor 110. Ademais, na realização exemplificativa, a montagem de sensor 110 utiliza sinais de micro-ondas para medir a proximidade de um componente de sistema de potência 100 em relação à montagem de sensor 110. Como usado aqui, o termo “micro-ondas” se refere a um sinal ou um componente que recebe e/ou transmite sinais que possuem uma ou mais frequências entre cerca de 300 Megahertz (MHz) e cerca de 300 Gigahertz (GHz). Alternativamente, a montagem de sensor 110 pode medir e/ou monitorar qualquer outro componente de sistema de potência 100, e/ou pode ser qualquer outra montagem de sensor ou transdutor que permite que o sistema de potência 100 funcione como descrito aqui. Na realização exemplificativa, cada montagem de sensor 110 é posicionado em qualquer local dentro do sistema de potência 100. Ademais, na realização exemplificativa, ao menos uma montagem de sensor 110 é acoplada a um sistema de diagnóstico 112 para uso no processamento e/ou análise de um ou mais sinais gerados pelas montagens de sensor 110.

Durante a operação, na realização exemplificativa, a operação de máquina 102 pode fazer com que um ou mais componentes de sistema de potência 100, como o eixo de transmissão 104, mudem de posição em relação ao menos a uma montagem de sensor 110. Por exemplo, as vibrações podem ser induzidas aos componentes e/ou os componentes podem se expandir ou contrair à medida que a temperatura de operação dentro do sistema de potência 100 muda. Na realização exemplificativa, as montagens de sensor 110 medem e/ou monitoram a proximidade à posição, e/ou a quantidade de vibração dos componentes em relação a cada montagem de sensor 110 e transmitem um sinal representativo da proximidade medida, posição, e/ou quantidade de vibração dos componentes (mais adiante referido como um “sinal'1 de medida de proximidade”) ao sistema de diagnóstico 112 para processamento e/ou análise. A Figura 2 é um diagrama esquemático de uma montagem de sensor exemplificativa 110 que pode ser usada com o sistema de potência 100 (mostrado na Figura 1). Na realização exemplificativa, a montagem de sensor 110 inclui um dispositivo de processamento de sinal 200 e uma sonda 202 que se comunica com o dispositivo de processamento de sinal 200 através de uma conexão de dados 204, Na realização exemplificativa, a conexão de dados 204 é uma conexão de dados sem fio 204 que permite que a sonda 202 se comunique de maneira sem fio com o dispositivo de processamento de sinal 200. Ademais, na realização exemplificativa, a sonda 202 inclui um emissor 206 que é acoplado e/ou posicionado dentro de um alojamento de sonda 208. Mais especificamente, na realização exemplificativa, a sonda 202 é uma sonda de micro-ondas 202 que inclui um emissor de micro-ondas 206. Como tal, na realização exemplificativa, o emissor 206 possui uma frequência ressonante que está dentro de uma faixa de frequência de micro-ondas.

Ademais, na realização exemplificativa, a sonda 202 inclui um transmissor 210 e um gerador de sinal 212 que são integrados dentro do alojamento de sonda 208 e/ou que são posicionados dentro do alojamento de sonda 208. Alternativamente, o transmissor 210 e/ou o gerador de sinal 212 podem ser posicionados dentro de qualquer outro alojamento ou estrutura (não mostrado) acoplado ao alojamento de sonda 208. O transmissor 210, o gerador de sinal 212, e/ou qualquer outro componente de sonda 202 pode receber potência de uma bateria (não mostrada), de um conduto de potência (não mostrado), e/ou de qualquer outra fonte de potência que permite que a montagem de sensor 110 funcione como descrito aqui. Na realização exemplificativa, o transmissor 210 é um transmissor sem fio 210 que transmite dados ao dispositivo de processamento de sinal 200 através da conexão de dado! 204. Mais especificamente, na realização exemplificativa, o transmissor 210 transmite dados ao dispositivo de processamento de sinal 200 através de qualquer protocolo sem fio e/ou mecanismo de transporte. Tais protocolos sem fio e/ou mecanismos de transporte podem incluir, porém sem caráter limitativo, Ethernet sem fio, ZigBee, Bluetooth, comunicação por infravermelho, comunicação por micro-ondas, e/ou qualquer outra frequência ou protocolo e/ou meio de comunicação sem fio.

Ademais, na realização exemplificativa, o transmissor 210 inclui uma memória 214 para uso no armazenamento de dados de sinal. Por exemplo, a memória 214 pode incluir, porém sem caráter limitativo, memória de acesso aleatório (RAM), memória flash, e/ou qualquer outro circuito e/ou dispositivo de armazenamento que permite que a montagem de sensor 110 funcione como descrito aqui. Na realização exemplificativa, a memória 214 recebe sinais do emissor 206 e armazena dados representativos dos sinais para transmissão ao dispositivo de processamento de sinal 200. Mais especificamente, na realização exemplificativa, a memória 214 armazena dados em buffer se um link de comunicação, como conexão de dados 204, for interrompido. Quando a conexão de dados 204 for restaurada, o transmissor 210 recupera os dados da memória 214 e transmite os dados ao dispositivo de processamento de sinal 200. Com isso, a memória 214 e o transmissor 210 ajudam a impedir uma perda de dados do emissor 206 durante uma interrupção de conexão de dados 204.

Na realização exemplificativa, o gerador de sinal 212 é um oscilador que gera ao menos um sinal elétrico que possui uma frequência de micro-ondas (mais adiante referido como um “sinal de micro-ondas”) que é igual ou aproximadamente igual à frequência ressonante de emissor 206. Alternativamente, o gerador de sinal 212 pode ser qualquer circuito e/ou dispositivo que gera um sinal de micro-ondas. O gerador de sinal 212 transmite o sinál de micro-ondas ao emissor 206 para uso na geração de um campo eletromagnético 216.

Na realização exemplificativa, um receptor 218 é integrado e/ou posicionado dentro do dispositivo de processamento de sinal 200. O receptor 218, na realização exemplificativa, é acoplado de maneira comunicativa ao transmissor 210. Mais especificamente, na realização exemplificativa, o receptor 218 é um receptor sem fio 218 que recebe dados do transmissor 210 através da conexão de dados 204.

Ademais, na realização exemplificativa, a sonda 202 inclui um dispositivo de acoplamento direcional 220 que é integrado dentro do alojamento de sonda 208. Mais especificamente, o dispositivo de acoplamento direcional 220 é acoplado à antena 206, ao transmissor 210, e ao gerador de sinal 212. Na realização exemplificativa, o gerador de sinal 212 transmite o sinal de micro-ondas ao emissor 206 através do dispositivo de acoplamento direcional 220, e o dispositivo de acoplamento direcional 220 transmite uma reflexão do sinal de micro-ondas ao transmissor 210, como descrito de forma mais completa aqui. O transmissor 210 transmite o sinal de micro-ondas refletido, ou os dados representativos do sinal de micro-ondas refletido, ao receptor 218. Em uma realização alternativa, o dispositivo de acoplamento direcional 220 é posicionado dentro do dispositivo de processamento de sinal 200. Em tal realização, o sinal de micro-ondas refletido pode ser transmitido ao receptor 218 e o receptor 218 transmite o sinal de micro-ondas refletido ao dispositivo de acoplamento direcional 220.

Na realização exemplificativa, o receptor 218 recebe dados representativos do sinal de micro-ondas refletido do transmissor 210. Ademais, na realização exemplificativa, o receptor 218 reproduz o sinal de micro-ondas refletido dos dados, e transmite o sinal de micro-ondas refletido a um detector de potência de recepção 224. Alternativamente, o receptor 218 transmite um ou mais 'Sinais representativos de uma ou mais características do sinal de microondas refletido ao detector de potência de recepção 224, como uma quantidade de potência contida no sinal de micro-ondas refletido, uma frequência do sinal de micro-ondas refletido, uma amplitude do sinal de microondas refletido, e/ou qualquer outra característica do sinal de micro-ondas refletido. O dispositivo de processamento de sinal 200, na realização exemplificativa, também inclui um detector de potência de transmissão 222 e um dispositivo de condicionamento de sinal 226. Na realização exemplificativa, o dispositivo de condicionamento de sinal 226 inclui uma referência de sinal 228, um subtrator 230, e um linearizador 232. O detector de potência de transmissão 222 é acoplado à referência de sinal 228 e ao subtrator 230. Ademais, o subtrator 230 é acoplado ao detector de potência de recepção 224 e ao linearizador 232.

Durante a operação, na realização exemplificativa, o gerador de sinal 212 gera ao menos um sinal de micro-ondas e transmite o sinal de microondas ao emissor 206. À medida que o sinal de micro-ondas é transmitido através do emissor 206, um campo eletromagnético 216 é emitido do emissor 206 e sai do alojamento de sonda 208. Se um objeto, como um eixo de transmissão 104 ou outro componente de máquina 102 (mostrado na Figura 1) e/ou de sistema de potência 100 entrar e/ou alterar uma posição relativa dentro do campo eletromagnético 216, um acoplamento eletromagnético pode ocorrer entre o objeto e o campo 216. Mais especificamente, devido à presença do objeto e/ou devido ao movimento de tal objeto, o campo eletromagnético 216 pode ser interrompido, por exemplo, devido a um efeito de indução e/ou capacitivo induzido dentro do objeto que pode fazer com que ao menos uma parte do campo eletromagnético 216 seja acoplada de maneira indutiva e/ou capacitiva ao componente como uma corrente e/ou carga elétrica. Em tal caso, o emissor 206 é dessintonizado (ou seja, a frequência ressonante de emissor 206 é reduzida e/ou alterada) e um carregamento é induzido até o emissor 206. O carregamento induzido até o emissor 206 faz com que uma reflexão do sinal de micro-ondas (mais adiante referido como um “sinal de carregamento dessintonizado”), e/ou de dados representativos do sinal de carregamento dessintonizado, seja transmitida ao receptor 218 através do dispositivo de acoplamento direcional 220, do transmissor 210, e da conexão de dados 204. Na realização exemplificativa, o sinal de carregamento dessintonizado possui uma amplitude de potência inferior e/ou uma fase diferente da amplitude de potência e/ou fase do sinal de micro-ondas. Ademais, na realização exemplificativa, a amplitude de potência do sinal de carregamento dessintonizado é dependente da proximidade do objeto ao emissor 206. Com isso, na realização exemplificativa, o transmissor 210 transmite o sinal de carregamento dessintonizado e/ou dados representativos do sinal de carregamento dessintonizado ao receptor 218 antes de uma medida de proximidade ser calculada. Consequentemente, a sonda 202 e/ou alojamento de sonda 208 inclui apenas componentes mínimos que permitem que a sonda 202 e/ou o alojamento de sonda 208 possuam tamanhos menores quando comparados com uma sonda que inclui componentes de processamento de sinal adicionais. O receptor 218, na realização exemplificativa, transmite o sinal de carregamento dessintonizado, ou os dados representativos do sinal de carregamento dessintonizado, ao detector de potência de recepção 224. Na realização exemplificativa, o detector de potência de recepção 224 determina uma quantidade de potência baseada e/ou contida dentro do sinal de carregamento dessintonizado e transmite um sinal representativo da potência de sinal de carregamento dessintonizado determinada ao dispositivo de condicionamento de sinal 226. ^ Na realização exemplificativa, a referência de sinal 228 transmite um sinal de micro-ondas (mais adiante referido como um “sinal de referência”) quei é substancialmente similar ao sinal de micro-ondas gerado pelo gerador de sinal 212 ao detector de potência de transmissão 222, Mais especificamente, na realização exemplificativa, a referência de sinal 228 transmite um sinal de referência que possui uma ou mais características, como uma frequência, uma amplitude, uma quantidade de potência, e/ou qualquer outra característica, que é substancialmente igual a uma ou mais características do sinal de microondas gerado pelo gerador de sinal 212. O detector de potência de transmissão 222 determina uma quantidade de potência baseada e/ou contida dentro do sinal de referência e transmite um sinal representativo da potência de sinal de referência ao dispositivo de condicionamento de sinal 226. Na realização exemplificativa, o subtrator 230 recebe a potência de sinal de referência e a potência de sinal de carregamento dessintonizado, e calcula a diferença entre a potência de sinal de referência e a potência de sinal de carregamento. O subtrator 230 transmite um sinal representativo da diferença calculada (mais adiante referido como um “sinal de diferença de potência”) ao linearizador 232. Na realização exemplificativa, uma amplitude do sinal de diferença de potência é proporcional, como inversa e/ou exponencialmente proporcional, a uma distância 234 definida entre o objeto dentro do campo eletromagnético 216 e a sonda 202 (ou seja, a distância 234 é conhecida como a proximidade de objeto). Dependendo das características de emissor 206, como, por exemplo, a geometria de emissor 206, a amplitude do sinal de diferença de potência pode exibir ao menos parcialmente uma relação não-linear com respeito à proximidade de objeto.

Na realização exemplificativa, o linearizador 232 transforma o sinal de diferença de potência em um sinal de saída de tensão (ou seja, o “sinal de medida de proximidade”) que exibe uma relação substancialmente linear entre' a proximidade de objeto e a amplitude do sinal de medida de proximidade. Ademais, na realização exemplificativa, o linearizador 232 transmite o sinal de medida de proximidade ao sistema de diagnóstico 112 (mostrado na Figura 1) com um fator de escala que é adequado para processamento e/ou análise dentro do sistema de diagnóstico 112. Na realização exemplificativa, o sinal de medida de proximidade possui um fator de escala de volts por milímetro. Alternativamente, o sinal de medida de proximidade pode possuir qualquer outro fator de escala que permite que o sistema de diagnóstico 112 e/ou sistema de potência 100 funcione como descrito aqui.

Em uma realização alternativa, o dispositivo de processamento de sinal 200 não inclui um detector de potência de transmissão 222. De preferência, em tal realização, a referência de sinal 228 armazena os dados representativos de uma quantidade de potência contida dentro do sinal de micro-ondas gerado pelo gerador de sinal 212. Em tal realização, a referência de sinal 228 transmite os dados de potência de sinal de micro-ondas determinados diretamente ao subtrator 230, e o subtrator 230 compara os dados de potência de sinal de micro-ondas com os dados de potência de sinal de carregamento dessintonizado para calcular o sinal de diferença de potência. O sinal de diferença de potência é transmitido ao linearizador 232 como descrito acima.

Em outra realização, o detector de potência de transmissão 222 e/ou o detector de potência de recepção 224 podem ser posicionados dentro da sonda 202 em vez de dentro do dispositivo de processamento de sinal 200. Em tal realização, a referência de sinal 228 é omitida e o detector de potência de transmissão 222 transmite os dados representativos da potência contida no sinal de micro-ondas (recebido do gerador de sinal 212 e/ou o dispositivo de acoplamento direcional 220) ao receptor 218 através do transmissor 210. Aderrtais, o detector de potência de recepção 224 transmite os dados representativos da potência contida no sinal de carregamento dessintonizado ao receptor 218 através do transmissor 210. Os dados de potência de sinal de micro-ondas e os dados de potência de sinal de carregamento dessintonizado são comparados pelo subtrator 230 e o sinal de diferença de potência é transmitido ao linearizador 232 como descrito acima. Alternativamente, o subtrator 230 também pode ser posicionado dentro da sonda 202 e a referência de sinal 228 pode ser omitida de modo que apenas o receptor 218 e o linearizador 232 sejam posicionados dentro do dispositivo de processamento de sinal 200.

Ademais, em uma realização, a sonda 202 e/ou o dispositivo de processamento de sinal podem incluir um sistema de gerenciamento de potência (não mostrado) que desenergiza um ou mais componentes dentro da sonda 202 e/ou do dispositivo de processamento de sinal, por exemplo, após um período predeterminado de inatividade ou após um primeiro período de tempo predeterminado transcorrer. O primeiro período de tempo predeterminado pode ser cerca de 1 segundo, cerca de 1 minuto, ou qualquer outro período de tempo que permita que a sonda 202 e/ou o dispositivo de processamento de sinal 200 meça a proximidade, a posição, e/ou a quantidade de vibração de um objeto em relação ao emissor 206 e/ou à sonda 202. Em tal realização, o sistema de gerenciamento de potência pode energizar os componentes de sonda 202 e/ou de dispositivo de processamento de sinal, por exemplo, após um segundo período de tempo predeterminado transcorrer e/ou mediante a ocorrência de outro evento, como um evento de despertar iniciador por usuário. O segundo período de tempo predeterminado pode ser cerca de 1 hora, cerca de 15 minutos, cerca de 1 minuto, cerca de 30 segundos, ou qualquer outro período de tempo que permita que a sonda 202 e/ou o dispositivo de processamento de sinal 200 funcione como descrito aqui. ' A Figura 3 é um diagrama de bloco de uma montagem de sensor alternativa 300 que pode ser usada com o sistema de potência 100 (mostrado na Figura 1). A montagem de sensor 300 é substancialmente similar à montagem de sensor 110 (mostrada na Figura 2), e componentes idênticos são classificados com as mesmas referências numéricas na Figura 3 conforme usado na Figura 2. Na realização exemplificativa, a montagem de sensor 300 inclui uma pluralidade de sondas 202, como uma primeira sonda 302, uma segunda sonda 304, e uma terceira sonda 306. Embora três sondas 202 sejam ilustradas na Figura 3, deve ser reconhecido que qualquer número de sondas 202 pode ser incluído na montagem de sensor 300.

Na realização exemplificativa, cada sonda 202 é acoplada ao dispositivo de processamento de sinal 200, e mais especificamente, ao receptor 218, através da conexão de dados 204. Alternativamente, cada sonda 202 pode ser acoplada a um dispositivo de processamento de sinal separado 200 através de uma conexão de dados separada 204. Ademais, na realização exemplificativa, o gerador de sinal 212 de cada sonda 202 gera um sinal de micro-ondas que é substancialmente similar ao sinal de micro-ondas das outras sondas 202. Mais especificamente, na realização exemplificativa, cada gerador de sinal de sonda 212 gera um sinal de micro-ondas que possui uma ou mais características, como uma frequência, uma amplitude, uma quantidade de potência, e/ou qualquer outra característica, que seja aproximadamente igual a uma ou mais características do sinal de micro-ondas gerado pelo gerador de sinal 212 de cada outra sonda 202. Com isso, o receptor 218 e a referência de sinal 228 podem ser sintonizados em uma única frequência e/ou a um sinal de micro-ondas de modo que um único dispositivo de processamento de sinal 200 possa calcular uma proximidade de um ou mais objetos utilizando a pluralidade de sondas 202. A Figura 4 é um diagrama de bloco de outra montagem de sensor alternativa 400 que pode ser usada com o sistema de potência 100 (mostrado na Figura 1). A montagem de sensor 400 é substancialmente similar à montagem de sensor 110 (mostrada na Figura 2), e componentes idênticos são classificados com as mesmas referências numéricas na Figura 4 como usado na Figura 2. Na realização exemplificativa, a montagem de sensor 400 inclui uma pluralidade de sondas 202, como uma primeira sonda 402, uma segunda sonda 404, e uma terceira sonda 406. Embora três sondas 202 sejam ilustradas na Figura 4, deve ser reconhecido que qualquer número de sondas 202 pode ser incluído na montagem de sensor 400. Ademais, embora um único detector de potência de transmissão 222, o detector de potência de recepção 224, o dispositivo de condicionamento de sinal 226, a referência de sinal 228, o subtrator 230, e o linearizador 232 sejam ilustrados na Figura 4, deve ser reconhecido que qualquer número de detectores de potência de transmissão 222, detectores de potência de recepção 224, dispositivos de condicionamento de sinal 226, referências de sinal 228, subtratores 230, e/ou linearizadores 232 pode ser incluído no dispositivo de processamento de sinal 200. Com isso, um caminho de processamento de sinal separado pode ser fornecido para cada sonda 202, por exemplo, fornecendo um detector de potência de transmissão separado 222, o detector de potência de recepção 224, o dispositivo de condicionamento de sinal 226, a referência de sinal 228, subtrator 230, e/ou o linearizador 232 para cada sonda 202.

Na realização exemplificativa, o dispositivo de processamento de sinal 200 inclui uma pluralidade de receptores 218. Mais especificamente, na realização exemplificativa, cada sonda 202 é acoplada a um respectivo receptor 218 através de uma respectiva conexão de dados 204. Por exemplo, a primeira sonda 402 é acoplada a um primeiro receptor 408 através de uma primeira conexão de dados 410, a segunda sonda 404 é acoplada a um segundo receptor 412 através de uma segunda conexão de dados 414, e a terceifa sonda 406 é acoplada a um terceiro receptor 416 através de uma terceira conexão de dados 418. Ademais, na realização exemplificativa, o gerador de sinal 212 de ao menos uma sonda 202 gera um sinal de micro- ondas que é substancialmente diferente do sinal de micro-ondas de ao menos outra sonda 202. Mais especificamente, na realização exemplificativa, o gerador de sinal 212 de ao menos uma sonda 202 gera um sinal de microondas que possui uma ou mais características, como uma frequência, uma amplitude, uma quantidade de potência, e/ou qualquer outra característica, que seja substancialmente diferente de uma ou mais características do sinal de micro-ondas gerado pelo gerador de sinal 212 de ao menos outra sonda 202. Em uma realização, o gerador de sinal 212 de cada sonda 202 gera um sinal de micro-ondas que é substancialmente diferente do sinal de micro-ondas gerado pelo gerador de sinal 212 de cada outra sonda 202. Ademais, na realização exemplificativa, o sinal de carregamento dessintonizado gerado dentro de cada sonda 202 possui uma frequência substancialmente similar e/ou outras características como o sinal de micro-ondas transmitido ao emissor 206 de cada sonda 202, embora um deslocamento de fase possa ocorrer de modo que o sinal de carregamento dessintonizado possa possuir uma fase diferente daquela do sinal de micro-ondas. Com isso, na realização exemplificativa, cada sonda 202 transmite ao dispositivo de processamento de sinal 200 um sinal de carregamento dessintonizado que é substancialmente diferente do sinal de carregamento dessintonizado de uma ou mais sondas 202.

Cada receptor 218 é sintonizado em uma frequência do sinal de micro-ondas e/ou uma frequência do sinal de carregamento dessintonizado gerado por uma respectiva sonda 202 que é acoplada ao receptor 218 de modo que se permita que cada receptor 218 receba o sinal de carregamento dessintonizado gerado pela respectiva sonda 202. Ademais, a referência de sinal 228 fornece um sinal de referência e/ou dados que são substancialmente similáfes ao sinal de micro-ondas gerado dentro de cada sonda 202. Alternativamente, uma referência de sinal separada 228 é incluída dentro do dispositivo de condicionamento de sinal 226 para cada sonda 202 de modo que cada referência de sinal 228 forneça uma sinal de referência e/ou dados que sejam substancialmente similares ao sinal de micro-ondas gerado por uma respectiva sonda 202.

Os sinais de carregamento dessintonizados e os sinais de referência e/ou dados são transmitidos ao detector de potência de recepção 224, ao detector de potência de transmissão 222, e/ou ao subtrator 230 para uso na geração de um sinal de diferença de potência para cada comparação. Um sinal de medida de proximidade de cada sonda 202 é gerado de maneira similar como descrito acima com referência à Figura 2. Com isso, cada receptor 218 e cada referência de sinal 228 associada ao receptor 218 podem ser sintonizados em uma frequência comum e/ou podem ser fornecidos com um sinal de micro-ondas similar de modo que um único dispositivo de processamento de sinal 200 possa calcular a proximidade de um ou mais objetos utilizando a pluralidade de sondas 202.

Em uma realização, cada sonda 202 transmite os dados de identificação juntamente com o sinal de carregamento dessintonizado a um respectivo receptor 218 para uso na identificação da sonda 202 a partir da qual o sinal de carregamento dessintonizado foi gerado. Os dados de identificação podem ser transmitidos à referência de sinal 228, ao detector de potência de transmissão 222, ao subtrator 230, e/ou a qualquer outro componente de dispositivo de processamento de sinal 200 para permitir que o dispositivo de processamento de sinal 200 associe o sinal de carregamento dessintonizado ao sinal e/ou dado de referência. Com isso, o subtrator 230 pode comparar os sinais de carregamento dessintonizados de uma pluralidade de sondas 202 com um sinal e/ou dado de referência correspondente para calcular um sinal de diferelnça de potência para cada sonda 202. Consequentemente, o dispositivo de processamento de sinal 200 e as sondas 202 ajudam a gerar as medidas de proximidade de uma pluralidade de sondas 202 com uma ou mais frequências e/ou características de sinal de micro-ondas diferentes utilizando um único dispositivo de processamento de sinal 200.

Ao contrário de sensores de micro-ondas conhecidos, as montagens de sensor descritas aqui incluem um transmissor sem fio que é integrado dentro de uma sonda de micro-ondas, e um receptor sem fio que é integrado dentro de um dispositivo de processamento de sinal. Os receptores e transmissores sem fio permitem que as montagens de sensor transmitam sinais de micro-ondas com uma quantidade inferior de perda de sinal quando comparado com sensores conhecidos que utilizam cabos de dados físicos. As montagens de sensor descritas aqui geram um campo eletromagnético a partir de um gerador de sinal de micro-ondas integrado dentro de cada sonda, e cada um gera um sinal de carregamento dessintonizado baseado na presença de um objeto dentro de cada campo. As sondas transmitem os sinais representativos do sinal de carregamento dessintonizado aos dispositivos de processamento de sinal. Os dispositivos de processamento de sinal comparam uma quantidade de potência contida nos sinais de micro-ondas usada para gerar os campos eletromagnéticos com uma quantidade de potência contida dentro dos sinais de carregamento dessintonizados. Os dispositivos de processamento de sinal utilizam o resultado da comparação de potência para gerar uma medida de proximidade. A transmissão sem fio dos sinais de carregamento dessintonizados ajuda a reduzir as perdas de sinal durante a transmissão, ajudando assim a permitir que os dispositivos de processamento de sinal forneçam medidas de proximidade mais precisas e robustas quando comparado com sensores conhecidos que utilizam um cálculo de medida de proximidade diferente e/ou que utilizam cabos de dados físicos. ■% As realizações exemplificativas de uma montagem de sensor e métodos para medir a proximidade de um componente de máquina a um sensor são descritas acima em detalhes. Os métodos e a montagem de sensor não são limitados às realizações específicas descritas aqui, porém, de preferência, os componentes da montagem de sensor e/ou etapas dos métodos podem ser utilizados de maneira independente e separada de outros componentes e/ou etapas descritos aqui. Por exemplo, a montagem de sensor também pode ser usada em combinação com outros sistemas e métodos de medida, e não se limita à prática apenas com o sistema de potência como descrito aqui. De preferência, a realização exemplifícativa pode ser implementada e utilizada em conjunto com muitas outras aplicações de medida e/ou monitoramento.

Embora as características específicas de várias realizações da invenção possam ser mostradas em alguns desenhos e não em outros, essas servem apenas para conveniência. De acordo com os princípios da invenção, qualquer característica de um desenho pode ser mencionada e/ou reivindicada em combinação com qualquer característica de qualquer outro desenho.

Essa descrição realizada utiliza exemplos para descrever a invenção, incluindo o melhor modo, e também para permitir que qualquer elemento versado na técnica pratique a invenção, inclusive fabrique e utilize quaisquer dispositivos ou sistemas e realize quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorrem aos elementos versados na técnica. Tais outros exemplos pretendem ser incluídos no escopo das reivindicações se esses possuírem elementos estruturais que não se diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se esses incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstancial da linguagem literal das reivindicações.

Claims (10)

1. MONTAGEM DE SENSOR (110), para uso no monitoramento de um componente de máquina (104), sendo que a dita montagem de sensor compreende: um dispositivo de processamento de sinal (200); e ao menos uma sonda (202) que compreende: um emissor (206) configurado para gerar um campo eletromagnético a partir de ao menos um sinal de micro-ondas, em que o dito emissor é dessintonizado quando um componente de máquina for posicionado dentro do campo eletromagnético de modo que um sinal de carregamento seja gerado; e um transmissor (210) acoplado ao dito emissor, sendo que o dito transmissor é configurado para transmitir de maneira sem fio o sinal de carregamento ao dito dispositivo de processamento de sinal.

2. MONTAGEM DE . SENSOR (110), de acordo com a reivindicação 1, em que o dito dispositivo de processamento de sinal (200) calcula a diferença entre a quantidade de potência contida dentro do ao menos um sinal de micro-ondas e a quantidade de potência contida dentro do sinal de carregamento recebido do dito transmissor (210).

3. MONTAGEM DE SENSOR (110), de acordo com a reivindicação 1, e que o dito dispositivo de processamento de sinal (200) calcula a proximidade do componente de máquina (104) em relação à dita ao menos uma sonda (202).

4. MONTAGEM DE SENSOR (110), de acordo com a reivindicação 1, em que a dita ao menos uma sonda (202) compreende uma pluralidade de sondas que transmitem de maneira sem fio ao menos um sinal de carregamento ao dito dispositivo de processamento de sinal (200).

5. MONTAGEM DE SENSOR (110), de acordo com a reivindicação 4, em que o dito dispositivo de processamento de sinal (200) compreende uma pluralidade de receptores (218) que recebem ao menos um sinal de carregamento de uma entre a respectiva dita de pluralidade de sondas (202).

6. MONTAGEM DE SENSOR (110), de acordo com a reivindicação 1, em que o dito transmissor (210) compreende um dispositivo de memória (214) configurado para armazenar os dados representativos do sinal de carregamento em buffer se a comunicação entre o dito transmissor e o dito dispositivo de processamento de sinal (200) for interrompida.

7. MONTAGEM DE SENSOR (110), de acordo com a reivindicação 1, em que a dita ao menos uma sonda (202) compreende um gerador de sinal (212) configurado para transmitir ao menos um sinal de microondas ao dito emissor (206).

8. SISTEMA DE POTÊNCIA (100), que compreende: uma máquina (102) que compreende ao menos um componente (104); e uma montagem de sensor (110) posicionada próxima ao dito ao menos um componente, sendo que a dita montagem de sensor compreende: um dispositivo de processamento de sinal (200); e ao menos uma sonda (202) que compreende um emissor (206) e um transmissor (210), sendo que o dito emissor é configurado para gerar um campo eletromagnético a partir de ao menos um sinal de micro-ondas, em que o dito emissor é dessintonizado quando o dito ao menos um componente for posicionado dentro do campo eletromagnético de modo que um sinal de carregamento seja gerado, sendo que o dito transmissor é acoplado ao dito emisáor e configurado para transmitir de maneira sem fio o sinal de carregamento ao dito dispositivo de processamento de sinal.

9. SISTEMA DE POTÊNCIA (100), de acordo com a reivindicação 8, em que o dito dispositivo de processamento de sinal (200) calcula uma diferença entre a quantidade de potência contida dentro de ao menos um sinal de micro-ondas e a quantidade de potência contida dentro do sinal de carregamento recebido do dito transmissor (210).

10. SISTEMA DE POTÊNCIA (100), de acordo com a reivindicação 8, em que o dito dispositivo de processamento de sinal (200) calcula a proximidade do componente de máquina (104) em relação à dita ao menos uma sonda (202).