CN208238923U - 智能振动4-20ma信号变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供智能振动4‑20ma信号变送器，包括接口电路模块、滤波器模块、信号调理模块、信号转换模块、报警电路模块、电源模块和外壳。接口电路模块所接振动传感器采用IEPE型压电式加速度或速度传感器，振动传感器输出的正弦信号经过一系列模拟信号变换后转换成标准的4‑20mA电流信号，且内置电压比较电路能预先设定好报警值，输出开关量信号。本实用新型成本低、转换精度高、电路稳定，功能丰富、安装方便，可以对各类旋转机械进行连续在线测量，提供标准4‑20mA信号、报警的开关量信号,方便了用户的使用，降低了用户的经济成本。

Description

智能振动4-20ma信号变送器

技术领域

本实用新型涉及一种对旋转机械的健康指标进行监测判断并可将传感器信号转换成标准4-20mA信号的振动变送器，尤其涉及一种智能振动信号4-20ma变送器。用于将各类旋转机械上使用的振动传感器信号转换成标准电流型号传给工业现场控制器，并提供报警门限所需要的开关量信号，是一种带判断的智能振动信号转换装置。

背景技术

目前IEPE型加速度/速度传感器被广泛的应用于工业自动控制、设备健康诊断和设备安全预警等领域。但是这类传感器信号的后端处理比较复杂，需要外接数据采集器和上位机或者外接点检仪才能实现故障的诊断监测，但是对于一些成本敏感型企业和现场有工业现场控制器PLC、DCS或者通用仪表的企业来讲整套成本较高。且市面上存在的振动信号转4-20mA变送器存在转换误差较大，线性度不好，接口较少，没有预警功能等问题。因此，结合目前这种现状，并随着集成IC的发展，出现了能计算RMS值的IC，且转换精度高达99.5%，有效的提高了测量系统的精度且降低了硬件开发成本。基于这种技术，本实用新型提出智能振动信号4-20ma变送器。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种在线振动监测及故障预警的振动变送器，用于将各类旋转机械的在线振动的传感器信号传送至工业现场控制器，可以更有效的监测设备运行的重要状态参数，及时了解设备的运行状况，为事故征兆的预诊断提供多种重要的数据资料，对已发生的故障进行快速的诊断分析提供帮助，及时指出故障信息，提醒运行人员采取必要的措施，为设备的安全运行提供可靠的保障。可准确地估计设备继续运行的可靠时间，使设备使用寿命最长和意外停机事故最小，避免过剩维修，保证了设备的安全运行。

为实现上述目的，本实用新型提供一种智能振动信号4-20ma变送器，包括振动传感器接口模块、滤波器模块、信号调理模块、信号转换模块、报警模块、电源模块和外壳。所接振动传感器采用IEPE型加速度传感器或者IEPE型速度传感器，振动传感器输出的正弦信号经过一系列模拟变换后转换成标准的4-20mA信号，内置电压比较电路能预先设定好报警值输出开关量信号。本实用新型成本低、转换精度高、电路稳定，功能丰富、安装方便，可以对各类旋转机械进行连续在线测量，提供标准4-20mA信号、报警的开关量信号、极大程度的方便了用户的使用，降低了用户的经济成本。

智能振动信号4-20ma变送器，包括如下组成部分：其特征在外部DC24V电源经过电源模块的处理给整个系统供电，连接的传感器经过信号接口模块、滤波器模块、信号调理模块、信号转换模块、报警电路模块完成振动信号的采集变换和报警功能。

优选地，所述智能振动信号4-20ma变送器，其特征在于：所述信号接口模块包括振动传感器接口模块、传感器信号采集模块，所接入的振动传感器为IEPE型压电式加速度或者速度传感器。

优选地，所述智能振动信号4-20ma变送器，其特征在于：所述滤波器模块包括二阶切比雪夫高通滤波器、二阶切比雪夫低通滤波器；二阶切比雪夫高通滤波器和二阶切比雪夫低通滤波器相结合组成了带通滤波器对信号能进一步滤波。

优选地，所述智能振动信号4-20ma变送器，其特征在于：所述信号调理模块包括电压跟随器、比例放大器、RMS计算器、输出缓冲器、同向电压放大器；通过把经过滤波后的传感器信号进行处理得到一个直流电压信号。

优选地，所述智能振动信号4-20ma变送器，其特征在于：所述信号转换模块包括加法放大器、V/I变换电路模块、驱动电路模块；通过把调理后的传感器信号处理得到标准电流信号。

优选地，所述智能振动信号4-20ma变送器，其特征在于：所述报警电路模块包括电压比较电路、光耦驱动电路、继电器驱动电路；通过把调理后的传感器信号进行处理得到开关量报警信号。

优选地，所述智能振动信号4-20ma变送器，其特征在于：所述电源模块包括24V恒流源电路、24V转5V电路、5V转2.5V基准电路、、5V转±15V电路；整个电源模块通过接入24V电源为整个系统供电。

优选地，所述智能振动信号4-20ma变送器，其特征在于：所述外壳用于整个电路模块的安装。

本实用新型的主要特点是转换精度高、响应速度快、具有预警功能、且采用纯硬件电路设计可靠性高、成本低廉。通过对各类旋转机械进行连 续在线测量，转换成标准的4～20mA电流和开关量信号输出送给PLC、 DCS或其他的具备标准电流信号采集的其他仪表或者系统。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的整体电路原理框图。

图3是本实用新型的电源模块的原理框图。

图4是本实用新型的信号接口模块的原理框图。

图5是本实用新型的滤波器模块的原理框图。

图6是本实用新型的信号调理模块的原理框图。

图7是本实用新型的信号转换模块的原理框图。

图8是本实用新型的报警电路模块的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本实用新型安装在如图1所示结构框图采用上下壳卡勾连接，免工具安装POM注塑成型能快速而简单地安装在导轨上，完全绝缘保护、散热性好。

原理框图如图2所示，由信号接口模块，滤波器模块，信号调理模块、信号转换模块、报警电路模块和电源模块组成。

首先整个系统外接DC24V电源，经过图3电源模块处理后给整个系统供电，所述电源模块包括24V恒流源电路、24V转5V电路、5V转2.5V基准电路、5V转±15V电路；IEPE传感器接入图4信号接口模块后得到的正弦信号，所述信号接口模块包括：振动传感器接口、传感器信号采集模块；经过图5滤波器模块滤除无用杂波，所述滤波器模块包括二阶切比雪夫高通滤波器、二阶切比雪夫低通滤波器；经过图6所述信号调理模块包括电压跟随器、比例放大器、RMS计算器、输出缓冲器、同向电压放大器；具体为把正弦信号经过这一系列变换得到直流电压信号，所得到的直流电压信号接入图7信号转换模块，所述信号转换模块包括加法放大器、V/I变换电路模块、驱动电路模块；具体为：把直流电压信号经过一系列变换得到标准的4-20mA信号。所得到的的直流电压信号接入图8报警电路模块报警电路模块包括电压比较电路、光耦驱动电路、继电器驱动电路；经过一系列电路变换输出开关量信号。输出的4-20mA信号可接入现场工业控制器DCS、PLC等设备输出的开关量信号可接入中间继电器控制设备的运行停止，从而达到保护设备安全的目的。

本实用新型的一种实施案例的技术参数如下：

上述说明中，凡未加特别说明的，均采用现有技术中的技术手段。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.智能振动4-20ma信号变送器，其特征在于，包括如下组成部分：接口电路模块、滤波器模块、信号调理模块、信号转换模块、报警电路模块、电源模块和外壳，所述接口电路模块，用于接入传感器信号，所接的传感器类型为振动传感器；所述滤波器模块，用于对传感器信号进行滤波处理；所述信号调理模块，用于对所述滤波器模块处理完的信号进行二次处理；所述信号转换模块，用于信号变换得到标准电流信号；所述报警电路模块，用于得到开关量报警信号；所述电源模块用于为整个系统工作提供所需的电压。

2.根据权利要求1所述智能振动4-20ma信号变送器，其特征在于：所述接口电路模块所接入的振动传感器为IEPE型压电式加速度或者速度传感器。

3.根据权利要求1所述智能振动4-20ma信号变送器，其特征在于：所述滤波器模块为二阶切比雪夫高通滤波器和二阶切比雪夫低通滤波器所组成的带通滤波器模块。

4.根据权利要求1所述智能振动4-20ma信号变送器，其特征在于：所述信号调理模块包含电压跟随器、比例放大器、RMS计算器、输出缓冲器和同向电压放大器。

5.根据权利要求1所述智能振动4-20ma信号变送器，其特征在于：所述信号转换模块包含加法放大器、V/I变换电路模块和驱动电路模块。

6.根据权利要求1所述智能振动4-20ma信号变送器，其特征在于：所述报警电路模块包含电压比较电路模块、光耦驱动电路模块和继电器驱动电路模块。

7.根据权利要求1所述智能振动4-20ma信号变送器，其特征在于：所述电源模块包含24V恒流源电路模块、24V转5V电路模块、5V转±15V电路模块和5V转2.5V基准电路模块。