CN109894285B - 离心机不平衡检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种离心机不平衡检测系统及方法，三轴数字加速度计检测离心机从启动至稳定运行之间的振动加速度；MCU周期性地读取三轴数字加速度计的振动加速度值并将其通过采集模块传至分析模块；分析模块从收到的该些振动加速度值中分析出最大加速度值，并将最大加速度值作为振动设定阈值通过采集模块传输至MCU；MCU将振动设定阈值写进三轴数字加速度计中；三轴数字加速度计分析检测到的振动加速度值是否超过该振动设定阈值，在为是时向MCU发送报警信号；MCU在收到报警信号后控制报警器发出警报。新的离心机不平衡检测系统具备自我管理能力，在一定程度上解放CPU资源，降低成本，同时具备更高的实时性、准确性、灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及离心机不平衡检测技术领域，特别是涉及一种离心机不平衡 检测系统及方法。
背景技术
离心机，因其高速运转的特点，要求其负载(离心杯或试管)必须对称 放置，否则将因偏载引起剧烈振动，造成机器损伤或人身伤害。不平衡检测 系统就是在离心机运行过程中，通过采集振动加速度值，来判断当前负载的 对称情况。现有的离心机不平衡检测系统结构如图1所示，ADXL78是单轴 模拟量加速度计，MCU通过AD接口周期性读取加速度值(模拟信号)，当 连续N次读取到的值都超出振动加速度阈值，则认为离心机处于偏载状态，离心机发出报警信息并且自动停止运行。该振动检测系统，由于采用模拟信 号，需要CPU有较高的采集速率，但是CPU同时要负责变频等其他控制工 作，而且变频控制的优先级是最高的，因此振动信号的采集速率无法大幅度 提高。同时，基于离心机的运动特点，其振动加速度值是随着转速呈正弦规 律变化的，当采样速率过低，会错过波峰和波谷的采集，导致振动报警判断 不准确。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种离心机不平衡检测系 统及方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种离心机不平衡检测系统，其特点在于，其包括三轴数字 加速度计、MCU、采集模块、分析模块和报警器，该三轴数字加速度计和该 MCU之间通过铜网屏蔽线通信，该MCU和该采集模块之间通过串口总线 通信；
该三轴数字加速度计用于检测该离心机从启动状态至稳定运行状态之 间的振动加速度；
该MCU用于周期性地读取该三轴数字加速度计的振动加速度值，并将 该振动加速度值通过该采集模块传输至该分析模块；
该分析模块用于从收到的该些振动加速度值中分析出最大加速度值，并 将该最大加速度值作为振动设定阈值通过该采集模块传输至该MCU；
该MCU用于将该振动设定阈值写进该三轴数字加速度计中；
该三轴数字加速度计还用于分析检测到的振动加速度值是否超过该振 动设定阈值，在为是时向该MCU发送一报警信号；
该MCU还用于在收到该报警信号后控制该报警器发出警报。
较佳地，该三轴数字加速度计为ADXL312。
本发明还提供一种离心机不平衡检测方法，其特点在于，其利用上述离 心机不平衡检测系统实现，该方法包括以下步骤：
S1、该三轴数字加速度计检测该离心机从启动状态至稳定运行状态之间 的振动加速度；
S2、该MCU周期性地读取该三轴数字加速度计的振动加速度值，并将 该振动加速度值通过该采集模块传输至分析模块；
S3、该分析模块从收到的该些振动加速度值中分析出最大加速度值，并 将该最大加速度值作为振动设定阈值通过该采集模块传输至该MCU；
S4、该MCU将该振动设定阈值写进该三轴数字加速度计中；
S5、该三轴数字加速度计分析检测到的振动加速度值是否超过该振动设 定阈值，若是则向该MCU发送一报警信号；
S6、该MCU在收到该报警信号后控制该报警器发出警报。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发 明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
新的离心机不平衡检测系统具备自我管理能力，在一定程度上解放CPU 资源，降低成本，同时具备更高的实时性、准确性、灵活性。
附图说明
图1为现有的不平衡检测系统的结构框图。
图2为本发明较佳实施例的不平衡检测系统的结构框图。
图3为本发明较佳实施例的离心机不平衡检测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所 获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，本实施例提供一种离心机不平衡检测系统，其包括三轴数 字加速度计1(例如ADXL312)、MCU 2、采集模块3、分析模块4和报警 器5，该三轴数字加速度计1和该MCU 2之间通过铜网屏蔽线通信，该MCU 2和该采集模块3之间通过串口总线(例如RS232)通信。
该三轴数字加速度计1用于检测该离心机从启动状态至稳定运行状态之 间的振动加速度。
该MCU 2用于周期性地读取该三轴数字加速度计1的振动加速度值， 并将该振动加速度值通过该采集模块3传输至该分析模块4。
该分析模块4用于从收到的该些振动加速度值中分析出最大加速度值， 并将该最大加速度值作为振动设定阈值通过该采集模块3传输至该MCU 2。
该MCU 2用于将该振动设定阈值写进该三轴数字加速度计1中。
该三轴数字加速度计1还用于分析检测到的振动加速度值是否超过该振 动设定阈值，在为是时向该MCU发送一报警信号；该MCU 2还用于在收 到该报警信号后控制该报警器5发出警报。
如图3所示，本实施例还提供一种离心机不平衡检测方法，其利用上述 离心机不平衡检测系统实现，该方法包括以下步骤：
步骤101、该三轴数字加速度计检测该离心机从启动状态至稳定运行状 态之间的振动加速度；
步骤102、该MCU周期性地读取该三轴数字加速度计的振动加速度值， 并将该振动加速度值通过该采集模块传输至分析模块；
步骤103、该分析模块从收到的该些振动加速度值中分析出最大加速度 值，并将该最大加速度值作为振动设定阈值通过该采集模块传输至该MCU；
步骤104、该MCU将该振动设定阈值写进该三轴数字加速度计中；
步骤105、该三轴数字加速度计分析检测到的振动加速度值是否超过该 振动设定阈值，若是则向该MCU发送一报警信号；
步骤106、该MCU在收到该报警信号后控制该报警器发出警报。
ADXL312是三轴(X、Y、Z)数字加速度计，与原有的单轴加速度计 相比，增加了两个方向的振动判断，并且具有“自动报警”功能，也就是说 MCU可以向ADXL312写入一个振动阈值，ADXL312自动分析测试到的振 动加速度值，一旦检测到振动加速度值超过设定好的阈值，就会通过INT引 脚向MCU发出信号，MCU接收到该报警信号后，控制报警器发出报警并且停止电机的动作。可见，新的离心机不平衡检测系统具有更高的实时性、 准确性、灵活性。
由上可见，只要振动阈值确定了，MCU把该阈值写入到ADXL312中， 就可以实现离心机的不平衡检测。因此，振动阈值的选取是很关键的。一般 情况下，不同的离心机型号、同一离心机不同的转子型号、同一转子不同的 转速等因素，都会影响振动阈值的选取。
以某型号离心机某型号转子为例，在不偏载的情况下，X轴振动加速度 最大值约0.68g，在极限偏载情况下，X轴振动加速度最大值约2.4g，因此， 可以设定X轴的振动阈值为2.5g-3g。同理可获得Y轴和Z轴的振动阈值。
需要说明的是，MCU采集振动加速度，是用于选取振动阈值，振动阈 值一旦确定，MCU就不需要再读取振动加速度值，只需要检测ADXL312 发来的报警信号即可。也就是说振动数据采集系统与不平衡检测系统是两个 独立的控制系统，数据采集系统为不平衡检测系统的振动阈值的选取服务。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理 解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本 领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方 式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种离心机不平衡检测系统，其特征在于，其包括三轴数字加速度计、MCU、采集模块、分析模块和报警器，该三轴数字加速度计和该MCU之间通过铜网屏蔽线通信，该MCU和该采集模块之间通过串口总线通信；
该三轴数字加速度计用于检测该离心机从启动状态至稳定运行状态之间的振动加速度；
该MCU用于周期性地读取该三轴数字加速度计的振动加速度值，并将该振动加速度值通过该采集模块传输至该分析模块；
该分析模块用于从收到的该些振动加速度值中分析出最大加速度值，并将该最大加速度值作为振动设定阈值通过该采集模块传输至该MCU；
该MCU用于将该振动设定阈值写进该三轴数字加速度计中；
该三轴数字加速度计还用于分析检测到的振动加速度值是否超过该振动设定阈值，在为是时向该MCU发送一报警信号；
该MCU还用于在收到该报警信号后控制该报警器发出警报。
2.如权利要求1所述的离心机不平衡检测系统，其特征在于，该三轴数字加速度计为ADXL312。
3.一种离心机不平衡检测方法，其特征在于，其利用如权利要求1或2的离心机不平衡检测系统实现，该方法包括以下步骤：
S1、该三轴数字加速度计检测该离心机从启动状态至稳定运行状态之间的振动加速度；
S2、该MCU周期性地读取该三轴数字加速度计的振动加速度值，并将该振动加速度值通过该采集模块传输至分析模块；
S3、该分析模块从收到的该些振动加速度值中分析出最大加速度值，并将该最大加速度值作为振动设定阈值通过该采集模块传输至该MCU；
S4、该MCU将该振动设定阈值写进该三轴数字加速度计中；
S5、该三轴数字加速度计分析检测到的振动加速度值是否超过该振动设定阈值，若是则向该MCU发送一报警信号；
S6、该MCU在收到该报警信号后控制该报警器发出警报。
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