CN204241647U - 电机故障诊断测试仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电机故障诊断测试仪，振动传感器和温度传感器输出通过屏蔽线和接插件将信号送入仪表主机内，仪表主机正面有输入按钮和液晶屏，内部有ARM单片机、无线通信模块和液晶控制驱动芯片，仪表主机外有天线接口，按钮输入设置信号送入ARM单片机，ARM单片机采集振动传感器和温度传感器信号，ARM单片机将数据送液晶屏显示，无线通信模块的数据接口与ARM单片机的USART端口连接，外接天线通过主机的天线接口连接到无线通信模块上。可从多个方面对电机进行检测，使得诊断故障的类型有了很大增加；采用ZigBee无线网络通信方式可实现对多个电机的集中监测和诊断；传感器及仪表外形设计具有体积小、安装方便等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测试仪器，特别涉及一种电机故障诊断测试仪。
背景技术
电机是现代工农业生产中主要的动力设备，电机运行过程中由于不同因素起作用，有一些结构、部件会逐渐劣化，逐渐失去原有性能和功用，电动机会暴露出一些不正常的状态，诊断技术是要通过各种检测技术，测定出能反映故障隐患和趋向参数，从中得到预警信息。进一步通过信息分析对电机故障程度和起因有一个准确的判断，能及时有效地对电机进行维修、排除故障，从而不影响生产。
不同类型的电机具有不同的工作原理、运行方式和结构部件，也有着各种各样的故障机理，所以需要使用不同的检测技术，如电的、机械的、热力学的等等。另外检测的参数有些不是直接反映故障的一次参数，而是间接反映故障的二次参数。因此，故障辨别必须有大量的经验积累，形成一个数据库和专家系统后才有较高的可靠性，这方面需要依靠计算机软件来实现。
目前用于机械性故障的通用在线监测系统有很多，但这些系统要用于电机诊断存在监测项目单一、诊断软件不适用于电机系统、联网方式不够灵活等问题。
发明内容
本实用新型是针对现在电机诊断在线监测单一的问题，提出了一种电机故障诊断测试仪，能同时检测电机温度和振动频谱，并采用无线通信网络方式与上位计算机联网，使上位计算机能在一定区域内实现对多台电机进行集中监测和诊断的仪表。
本实用新型的技术方案为：一种电机故障诊断测试仪，包括振动传感器、温度传感器、仪表主机，振动传感器和温度传感器输出通过屏蔽线和接插件将信号送入仪表主机内，仪表主机正面有输入按钮和液晶屏，内部有ARM单片机、无线通信模块和液晶控制驱动芯片，仪表主机外壳上有天线接口，按钮输入设置信号送入ARM单片机，ARM单片机采集振动传感器和温度传感器信号，ARM单片机将数据送液晶屏显示，无线通信模块的数据接口与ARM单片机的USART端口连接，外接天线通过主机的天线接口连接到无线通信模块上。
所述振动传感器为带传感器信号调理电路板的振动传感器，被安装于圆柱形的铝壳体内，铝壳体底面为磁铁，可吸附在电机的外壳上测量其振动信号。
所述温度传感器采用1-Wire总线的数字温度传感器，封装于O型贴片内。
所述无线通信模块包括ZigBee协议标准的射频收发器和微处理器。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型电机故障诊断测试仪，可从多个方面对电机进行检测，使得诊断故障的类型有了很大增加；采用ZigBee无线网络通信方式与上位计算机联网，实现对多个电机的集中监测和诊断，组网方式灵活，无需布线，网络容量大、抗干扰能力强；应用层协议采用标准化的ModBus通信协议，方便上位计算机编程调试；传感器及仪表外形设计具有体积小、安装方便等优点。
附图说明
图1为本实用新型电机故障诊断测试仪结构示意图；
图2为本实用新型电机故障诊断测试仪的功能模块示意图。
具体实施方式
如图1所示结构示意图和图2所示功能模块示意图，一种电机故障诊断测试仪，其主要结构包括振动传感器、温度传感器、仪表主机3。振动传感器采用加速度传感器，它连同传感器信号调理电路板被安装于圆柱形的铝壳体1内，壳体底面为磁铁，可吸附在电机的外壳上测量其振动信号。温度传感器为采用1-Wire总线的数字温度传感器，它封装于O型贴片2内，温度传感器可使用并联方式进行多路扩展。振动传感器和温度传感器输出通过屏蔽线和接插件与仪表主机3相连。仪表主机3上的控制器采用32位ARM单片机，ARM单片机负责对振动信号进行采样、执行FFT算法、对各点温度传感器进行轮询、实现ModBus通信协议、控制人机界面等。仪表的人机界面采用按钮4输入、LCD段码式液晶屏5显示的方式，通过人机界面可设置仪表的本机地址、显示各点温度和最大幅度的频率值。段码式液晶屏由内存映射式的LCD控制芯片驱动，芯片的控制信号与ARM单片机的通用输入/输出端口连接。ZigBee无线通信模块安装在仪表主机3内部，它集成了符合ZigBee协议标准的射频收发器和微处理器，可实现点对点、一点对多点、多点对多点之间的设备间数据的透明传输，可组成星型、树型和蜂窝型网状网络结构。无线通信模块的数据接口与ARM单片机的USART端口连接，外接天线6通过主机的天线接口连接到无线通信模块上。
由于振动采样的结果是时域信号，而故障诊断需要对频谱进行分析，所以需要把时域信号转换到频域。转换公式为离散傅里叶变换（DFT）公式：
X(k) = ， k = 0, 1，... ，N - 1
式中 ，x(n)为采样序列，n为采样序列号，N为采样点数，X(k)为频谱值，k为频谱序号。
离散傅里叶变换的计算采用FFT算法，FFT算法是通过不断地把长序列的DFT逐次分解为几个短序列的DFT，并利用的周期性和对称性来减少DFT的运算次数，加快运算速度的一种算法。FFT算法的结果为复数，需要通过取模运算得到幅度频。
温度传感器采用1-Wire总线的数字温度传感器。每片1-Wire器件都有唯一的64位注册码用于主机寻址。仪表上电后要先进行器件搜索，得到总线上所有温度传感器的注册码。在搜索完成后，单片机发送转换温度命令，让总线上的温度传感器进行温度转换。转换结束后单片机逐个发送之前搜索到的注册码，不匹配的传感器就会自动进入高阻状态，而匹配的传感器则进入待命状态。然后主机发送读温度命令，被选中的传感器上传温度数据。单片机读到所有的传感器数据后启动下一次的温度转换。
上位计算机可使用两种方式读取频谱数据，一种是读取一定数量的最大幅值的频谱，另一种是读取指定频率点的频谱。频谱数据（包括幅值和频率）以浮点格式存放在单片机指定地址的内存单元中，上位计算机发送读取这些地址单元的命令即可得到需要的频谱数据。温度数据以整型格式存放在单片机指定地址的内存单元中，主机发送读取这些地址单元的命令即可得到所需的温度数据。
Claims (4)
1.一种电机故障诊断测试仪，其特征在于，包括振动传感器、温度传感器、仪表主机，振动传感器和温度传感器输出通过屏蔽线和接插件将信号送入仪表主机内，仪表主机正面有输入按钮和液晶屏，内部有ARM单片机、无线通信模块和液晶控制驱动芯片，仪表主机外壳上有天线接口，按钮输入设置信号送入ARM单片机，ARM单片机采集振动传感器和温度传感器信号，ARM单片机将数据送液晶屏显示，无线通信模块的数据接口与ARM单片机的USART端口连接，外接天线通过主机的天线接口连接到无线通信模块上。
2.根据权利要求1所述电机故障诊断测试仪，其特征在于，所述振动传感器为带传感器信号调理电路板的振动传感器，被安装于圆柱形的铝壳体内，铝壳体底面为磁铁，可吸附在电机的外壳上测量其振动信号。
3.根据权利要求1所述电机故障诊断测试仪，其特征在于，所述温度传感器采用1-Wire总线的数字温度传感器，封装于O型贴片内。
4.根据权利要求1所述电机故障诊断测试仪，其特征在于，所述无线通信模块包括ZigBee协议标准的射频收发器和微处理器。
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|---|---|---|---|---|
| CN105527569A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-04-27 | 苏州科技学院 | 嵌入式与无线传感网相结合的三相异步电机故障诊断装置 |
| CN107247230A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-10-13 | 浙江大学 | 一种基于支持向量机和数据驱动的旋转电机状态监测方法 |
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