CN108981826A - 三轴振动及温度监测传感器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种三轴振动及温度监测传感器，通过设置微处理器、用于测量振动源的XYZ三个方向振动信息的振动芯片电路、用于测量温度的温度测量模块和无线通信模块；所述微处理器分别与所述振动芯片电路和温度测量模块电连接，用于接收所述振动芯片电路采集的振动信号和温度测量模块采集的温度信号；所述微处理器还与所述无线通信模块电连接，用于将所述振动信号和温度信号通过所述无线通信模块向外发送。达到了不需在所述旋转设备周围布线即可测量所述旋转设备的振动频率以及温度的目的，从而实现了适用于各种旋转设备上的便捷安装及参数监测，且使用时能够通过支架固定在被测物体上，具有安装简单的技术效果。
Description
技术领域
本申请涉及监测传感器技术领域，具体而言，涉及一种三轴振动及温度监测传感器。
背景技术
例如发动机、皮带机、风力发电机之类的振动、温度测量根据旋转设备周围存在不易布线的情况，现有的技术中无法获取上述装置中相关的温度或振动信息；因此，要求传感器能够方便安装、无线传输、电池供电，传感器要求低功耗设计，数据传输可靠，并确保监测数据能较完整的还原出监测点的振动温度情况。应用中能支持多点温度数据的采集。现有的无线振动传感器很难满足。
针对相关技术中旋转设备周围存在不易布线的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种三轴振动及温度监测传感器，以解决相关技术中旋转设备周围存在不易布线的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种三轴振动及温度监测传感器。
根据本申请的三轴振动及温度监测传感器包括：微处理器、用于测量振动源的XYZ三个方向振动信息的振动芯片电路、用于测量温度的温度测量模块和无线通信模块；所述微处理器分别与所述振动芯片电路和温度测量模块电连接，用于接收所述振动芯片电路采集的振动信号和温度测量模块采集的温度信号；所述微处理器还与所述无线通信模块电连接，用于将所述振动信号和温度信号通过所述无线通信模块向外发送。
进一步的，如前述的三轴振动及温度监测传感器，还包括：电源模块；所述电源模块包括：相互电连接的锂电池和电源管理电路；所述电源管理电路还与所述微处理器、振动芯片电路、温度测量模块和无线通信模块电连接。
进一步的，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述振动芯片电路中的振动传感器采样三轴加速度传感器。
进一步的，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述微处理器还包括：模数转换模块；所述模数转换模块分别与所述振动芯片电路以及无线通信模块电连接。
进一步的，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述振动芯片电路还包括：振动信号滤波电路，所述振动信号滤波电路设于所述三轴加速度传感器与所述微处理器之间，用于将所述振动信号滤波电路检测的振动信号放大后以电压方式传递给所述微处理器。
进一步的，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述温度测量模块采用数据温度传感器，所述数据温度传感器通过I2C总线与所述微处理器电连接，所述数据温度传感器支持多路扩展；所述温度测量模块还设有强磁铁，用于将所述温度测量模块吸附在被测物体表面。
进一步的，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述无线通信模块采用支持ZigBee通信协议，所述无线通信模块通过SPI串行总线与所述微处理器电连接。
进一步的，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述微处理器内部集成10路12位模数转换模块。
进一步的，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述振动信号滤波电路中的放大器采用型号为AD8629ARMZ的芯片。
进一步的，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述微处理器采用型号为STM32L432KBKCU6的芯片。
在本申请实施例中，采用一种可以无线通信的三轴振动及温度监测传感器的方式，通过设置微处理器、用于测量振动源的XYZ三个方向振动信息的振动芯片电路、用于测量温度的温度测量模块和无线通信模块；所述微处理器分别与所述振动芯片电路和温度测量模块电连接，用于接收所述振动芯片电路采集的振动信号和温度测量模块采集的温度信号；所述微处理器还与所述无线通信模块电连接，用于将所述振动信号和温度信号通过所述无线通信模块向外发送。达到了不需在所述旋转设备周围布线即可测量所述旋转设备的振动频率以及温度的目的，从而实现了适用于各种旋转设备上的便捷安装及参数监测，且使用时能够通过支架固定在被测物体上，具有安装简单的技术效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为根据本申请一种实施例的原理框图；
图2为根据本申请一种实施例的微处理器和周边电路的电路结构示意图；
图3为根据本申请一种实施例的振动芯片电路的电路结构示意图；以及
图4为根据本申请一种实施例的无线通信模块的电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请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，以便这里描述的本申请的实施例。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、系统、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。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，根据本申请的一个实施例，提供一种三轴振动及温度监测传感器，包括：微处理器1、用于测量振动源的XYZ三个方向振动信息的振动芯片电路2、用于测量温度的温度测量模块3和无线通信模块4；所述微处理器1分别与所述振动芯片电路2和温度测量模块3电连接，用于接收所述振动芯片电路2采集的振动信号和温度测量模块3采集的温度信号；所述微处理器1还与所述无线通信模块4电连接，用于将所述振动信号和温度信号通过所述无线通信模块4向外发送。
该装置工作原理如下所述：预先将本申请装置吸附或通过支架设于振动源装置上，然后通过所述振动芯片电路2采集所述振动源装置的振动信号；并通过所述温度测量模块3采集所述振动源装置的温度信号；在采集后传输至所述微处理器1，在微处理器1对所述振动信号或者温度信号进行模数转换等处理后通过所述无线通信模块4向外发送至与其通信的服务器或智能终端。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：达到了不需在所述旋转设备周围布线即可测量所述旋转设备的振动频率以及温度的目的，从而实现了适用于各种旋转设备上的便捷安装及参数监测的技术效果。
在一些实施例中，如前述的三轴振动及温度监测传感器，还包括：电源模块5；所述电源模块5包括：相互电连接的锂电池和电源管理电路；所述电源管理电路还与所述微处理器1、振动芯片电路2、温度测量模块3和无线通信模块4电连接。
具体的，所述电源模块5一方面向所述微处理器1进行供电，另一方面，所述微处理器1还获取所述电源模块5中所述可充电锂电池的电量信息；并将所述电量信息通过所述无线通信模块4向外发送至与其通信的服务器或智能终端。通信数据中含有无线通信信号强度、电池电量信息，方便现场维护。
如图3所示，在一些实施例中，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述振动芯片电路2中的振动传感器采用三轴加速度传感器。测量到振动信号经信号放大后，以电压方式传递给微处理器1进行数据采集转换处理；且采用三轴加速度传感器可以在预先不知道物体运动方向的场合下，检测加速度信号。三轴加速度传感器具有体积小和重量轻特点，可以测量空间加速度，能够全面准确反映物体的运动性质。
在一些实施例中，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述微处理器1还包括：模数转换模块；所述模数转换模块分别与所述振动芯片电路2以及无线通信模块4电连接。因而能够将所述振动芯片电路2检测的振动信号经信号放大后，以电压方式传递给微处理器1进行数据采集转换处理
在一些实施例中，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述振动芯片电路2还包括：振动信号滤波电路，所述振动信号滤波电路设于所述三轴加速度传感器与所述微处理器1之间，用于将所述振动信号滤波电路检测的振动信号放大后以电压方式传递给所述微处理器1。因而能够将所述振动芯片电路2检测的振动信号经所述振动信号滤波电路信号放大后，以电压方式传递给微处理器1，进行数据采集转换处理
在一些实施例中，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述温度测量模块3采用数据温度传感器，所述数据温度传感器通过I2C总线与所述微处理器1电连接，所述数据温度传感器支持多路扩展；所述温度测量模块3还设有强磁铁，用于将所述温度测量模块3吸附在被测物体表面。采用I2C总线通信连接的方式可以具有稳定性好、带宽高的优点；且采用强磁铁将所述温度测量模块3吸附在被测物体表面，易于装置的安装拆卸，操作便捷。
如图4所示，在一些实施例中，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述无线通信模块4采用支持ZigBee通信协议，所述无线通信模块通过SPI串行总线与所述微处理器1电连接。采用ZigBee通信协议具有如下优点：
低功耗:由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW，而且采用了休眠模式，功耗低，因此ZigBee设备非常省电；
成本低：ZigBee模块成本低；更易于本申请的推广使用；
时延短:通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms，休眠激活的时延是15ms，活动设备信道接入的时延为15ms；因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用；
网络容量大：一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备，一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络,而且网络组成灵活，因而适配于大批量装置的监测；
以及稳定性高，安全的技术特点。
在一些实施例中，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述微处理器1内部集成10路12位模数转换模块；因而能够实现支持多温度传感器扩展，因此同一个所述微处理器1能够连接多个所述温度测量模块3，可以监测多个待监测的振动源装置或者同一个振动源装置上设置多个所述温度测量模块3，进而使测量的温度信息更为完整。
在一些实施例中，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述振动信号滤波电路中的放大器采用型号为AD8629ARMZ的芯片。AD8629ARMZ的芯片，具有稳定性高、功耗低且价格较低的优点，有益于产品的推广使用。
如图2所示，在一些实施例中，如前述的三轴振动及温度监测传感器，所述微处理器1采用型号为STM32L432KBKCU6的芯片。STM32L432KBKCU6型号的处理芯片，具有处理能力强，稳定性高、功耗低且价格较低的优点，有益于产品的推广使用。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三轴振动及温度监测传感器，其特征在于，包括：微处理器(1)、用于测量振动源的XYZ三个方向振动信息的振动芯片电路(2)、用于测量温度的温度测量模块(3)和无线通信模块(4)；所述微处理器(1)分别与所述振动芯片电路(2)和温度测量模块(3)电连接，用于接收所述振动芯片电路(2)采集的振动信号和温度测量模块(3)采集的温度信号；所述微处理器(1)还与所述无线通信模块(4)电连接，用于将所述振动信号和温度信号通过所述无线通信模块(4)向外发送。
2.根据权利要求1所述的三轴振动及温度监测传感器，其特征在于，还包括：电源模块(5)；所述电源模块(5)包括：相互电连接的锂电池和电源管理电路；所述电源管理电路还与所述微处理器(1)、振动芯片电路(2)、温度测量模块(3)和无线通信模块(4)电连接。
3.根据权利要求1所述的三轴振动及温度监测传感器，其特征在于，所述振动芯片电路(2)中的振动传感器采样三轴加速度传感器。
4.根据权利要求1所述的三轴振动及温度监测传感器，其特征在于，所述微处理器(1)还包括：模数转换模块；所述模数转换模块分别与所述振动芯片电路(2)以及无线通信模块(4)电连接。
5.根据权利要求3所述的三轴振动及温度监测传感器，其特征在于，所述振动芯片电路(2)还包括：振动信号滤波电路，所述振动信号滤波电路设于所述三轴加速度传感器与所述微处理器(1)之间，用于将所述振动信号滤波电路检测的振动信号放大后以电压方式传递给所述微处理器(1)。
6.根据权利要求1所述的三轴振动及温度监测传感器，其特征在于，所述温度测量模块(3)采用数据温度传感器，所述数据温度传感器通过I2C总线与所述微处理器(1)电连接，所述数据温度传感器支持多路扩展；所述温度测量模块(3)还设有强磁铁，用于将所述温度测量模块(3)吸附在被测物体表面。
7.根据权利要求1所述的三轴振动及温度监测传感器，其特征在于，所述无线通信模块(4)采用支持ZigBee通信协议，所述无线通信模块(4)通过SPI串行总线与所述微处理器(1)电连接。
8.根据权利要求4所述的三轴振动及温度监测传感器，其特征在于，所述微处理器(1)内部集成10路12位模数转换模块。
9.根据权利要求5所述的三轴振动及温度监测传感器，其特征在于，所述振动信号滤波电路中的放大器采用型号为AD8629ARMZ的芯片。
10.根据权利要求8所述的三轴振动及温度监测传感器，其特征在于，所述微处理器(1)采用型号为STM32L432KBKCU6的芯片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181211 |