CN207833286U - 一种iepe传感器信号采集卡 - Google Patents

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陈平平
张志坚
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    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors

Abstract

本实用新型公开了一种IEPE传感器信号采集卡，所述采集卡包括依次连接的恒流源模块、用于与IEPE传感器连接的IEPE接口、滤波电路、ADC采集模块、FPGA以及通信接口，所述采集卡还包括有电源模块，该电源模块与所述FPGA、通信接口、恒流源模块、以及滤波电路均连接。本实用新型提供的采集卡，可以方便地将采集到的数据通过USB接口或网络接口上传到电脑上，或者可以通过网络接口方便地上传到电脑或服务器中，具有体积小，数据传输方便等优点。

Description

一种IEPE传感器信号采集卡
技术领域
本实用新型涉及一种IEPE传感器信号采集卡。
背景技术
近年来，随着人类科技发展与各行各业生产力的不断提高，机械设备行业也在不断前进，并且设备正在往越来越大型、越来越智能的方向不断发展。国民经济各个部门和工业领域都广泛使用各种高效、多功能、大功率的大型复杂机电一体化系统。这些复杂的机电一体化系统是各部门的关键设备，一旦发生故障，需要停机检修，轻者影响产量，重者将会导致整个生产线乃至整个工厂停产，甚至出现人员伤亡的事故。此时，机械设备诊断这门以前没有的学科应运而生。机械设备诊断是多种技术和理论的综合运用，能主动发现及报警有隐患故障设备，及时发现在生产事故出现之前的种种症状，并采取相应的预防措施。
随着科技发展,特别是随着PC机的大量推广使用和数学计算理论方法的结合,特别是FFT算法的引入，振动信号的处理分析和设备诊断技术前进了一大步。传感器和计算机技术的快速发展，利用各种传感器、多通道的数据采集卡以及高性能的计算机，来替代昂贵的专用监测仪器成为一种潮流，而IEPE(Integrated Electronics Piezo Electric压电集成电路，是指一种自带电量放大器或电压放大器的加速度传感器)传感器，是目前主要用于测量机械振动的传感器。
目前，现有的IEPE传感器信号采集卡存在着数据传输不便，体积较大等缺陷。因此，有必要提供一种新的信号采集卡，以有效克服现有IEPE传感器信号采集卡的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种传输数据方便，体积较小的IEPE传感器信号采集卡。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种IEPE传感器信号采集卡，所述采集卡包括依次连接的恒流源模块、用于与IEPE传感器连接的IEPE接口、滤波电路、ADC采集模块、FPGA以及通信接口，所述采集卡还包括有电源模块，该电源模块与所述FPGA、通信接口、恒流源模块、以及滤波电路均连接。
优选地，所述通信接口为USB接口或网络接口；当所述通信接口为USB接口时，所述采集卡具有8个采集通道；当所述通信接口为网络接口时，所述采集卡具有16个采集通道。
优选地，所述滤波电路为由相互连接的放大电路和程控低通滤波电路组成，其中放大电路的主控芯片为精密运放OPA4192，程控低通滤波电路的主控芯片为CD4051。
优选地，所述ADC采集模块通过隔离控制模块与所述FPGA连接，且所述隔离控制模块还与所述滤波电路以及电源模块均连接。
优选地，所述隔离控制模块包括有光耦隔离模块和ADC驱动信号隔离模块。
优选地，所述FPGA的芯片型号为EP3C16F484C6N；所述恒流源模块中的主控芯片为LM334Z。
本实用新型提供的采集卡，可以方便地将采集到的数据通过USB接口或网络接口上传到电脑上，或者可以通过网络接口方便地上传到电脑或服务器中，具有体积小，数据传输方便等优点。
附图说明
图1是本实用新型所述采集卡的电路结构示意框图。
图2是本实用新型其中一实施例的所述采集卡的电路结构示意框图。
图3是本实用新型实施例所述滤波电路的电路结构示意图。
图4是本实用新型实施例所述恒流源模块的电路结构示意图。
图5是本实用新型实施例所述ADC采集模块的电路结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如附图1所示，一种IEPE传感器信号采集卡，所述采集卡包括依次连接的恒流源模块、用于与IEPE传感器连接的IEPE接口、滤波电路、ADC采集模块、FPGA以及通信接口，所述采集卡还包括有电源模块，该电源模块与所述FPGA、通信接口、恒流源模块、以及滤波电路均连接。
作为优选的实施例，所述ADC采集模块通过隔离控制模块与所述FPGA连接，且所述隔离控制模块还与所述滤波电路以及电源模块均连接，具体附图2所示。所述通信接口为USB接口或网络接口；当所述通信接口为USB接口时，所述采集卡具有8个采集通道；当所述通信接口为网络接口时，所述采集卡具有16个采集通道。每个采集通道包括恒流源模块、IEPE接口、滤波电路、ADC采集模块以及隔离控制模块。其中，在附图2中，只画出了其中一个采集通道的电源模块，其余采集通道的电源模块均省略。本实施例中的电源模块属于现有技术可实现的功能模块，在此不再详述。
在其中一个优选的实施例中，所述滤波电路为由相互连接的放大电路和程控低通滤波电路组成，其中放大电路的主控芯片为精密运放OPA4192，程控低通滤波电路的主控芯片为CD4051。所述滤波电路的具体电路结构如附图3所示，在附图3中，其只是画出了其中一组放大电路和程控低通滤波电路的电路结构，实际应用中可以根据具体需要增加放大电路和程控低通滤波电路的数量。本实施例中，所述滤波电路具有500Hz、1KHz、2KHz、5KHz、10KHz、20KHz、50KHz和全通等8种滤波状态。本实施例中，所述IEPE接口负责连接IEPE传感器，并把传感器的压电信号进行隔直，去直流后只保留交流信号给后面的滤波电路。
在其中一个较佳的实施例中，所述隔离控制模块包括有光耦隔离模块和ADC驱动信号隔离模块。其中，光耦隔离模块负责FPGA控制模拟开关的信号隔离，而ADC驱动信号隔离模块负责ADC驱动信号的隔离。
作为优选的实施例，所述FPGA的芯片型号为EP3C16F484C6N，所述FPGA负责控制多个采集通道的ADC采集数据并进行缓存，然后通过总线发送给通信接口；所述FPGA芯片EP3C16F484C6N，其在本实用新型实现的功能属于现有技术，在此不再详述。所述恒流源模块中的主控芯片为LM334Z，所述恒流源模块中的具体电路结构如附图4所示。本实施例中，ADC采集模块由MAX11168组成，这个是16位的500K的采样率精密ADC，其负责将模拟的传感器信号转换为数字信号，其中一个采集通道的ADC采集模块的具体电路如附图5所示。
与现有技术相比，本实用新型提供的采集卡具有体积小，数据传输方便等优点，其可以方便地将采集到的数据通过USB接口或网络接口上传到电脑上，或者可以通过网络接口方便地上传到电脑或服务器中。
上述实施例为本实用新型的较佳的实现方式，并非是对本实用新型的限定，在不脱离本实用新型的发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种IEPE传感器信号采集卡，其特征在于：所述采集卡包括依次连接的恒流源模块、用于与IEPE传感器连接的IEPE接口、滤波电路、ADC采集模块、FPGA以及通信接口，所述采集卡还包括有电源模块，该电源模块与所述FPGA、通信接口、恒流源模块、以及滤波电路均连接。
2.根据权利要求1所述的采集卡，其特征在于：所述通信接口为USB接口或网络接口。
3.根据权利要求2所述的采集卡，其特征在于：当所述通信接口为USB接口时，所述采集卡具有8个采集通道；当所述通信接口为网络接口时，所述采集卡具有16个采集通道。
4.根据权利要求3所述的采集卡，其特征在于：所述滤波电路为由相互连接的放大电路和程控低通滤波电路组成，其中放大电路的主控芯片为精密运放OPA4192，程控低通滤波电路的主控芯片为CD4051。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的采集卡，其特征在于：所述ADC采集模块通过隔离控制模块与所述FPGA连接，且所述隔离控制模块还与所述滤波电路以及电源模块均连接。
6.根据权利要求5所述的采集卡，其特征在于：所述隔离控制模块包括有光耦隔离模块和ADC驱动信号隔离模块。
7.根据权利要求6所述的采集卡，其特征在于：所述FPGA的芯片型号为EP3C16F484C6N。
8.根据权利要求7所述的采集卡，其特征在于：所述恒流源模块中的主控芯片为LM334Z。
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