CN208383294U - 一种三轴式振动传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三轴式振动传感器，属于振动测量领域。本实用新型的滤波电路包括第一放大器、单轴电容、第三电阻、第三电容和第四电阻，单轴电容与第三电阻串联后接入第一放大器的同相输入端，第一放大器的反相输入端与电源地连接，第三电容与第四电阻并联后接入第一放大器的同相输入端和输出端之间。本实用新型在滤波过程中将直流响应消除，确保了放大电路不会出现饱和现象，进而提高振动的测量精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种三轴式振动传感器，属于振动测量领域。
背景技术
不同原理的振动传感器频率响应略有差异，一体化振动传感器从测量原理来分主要有压电式、电容式和压阻式。电容式一体化振动传感器频率响应一般为0Hz到几kHz，该类传感器具有直流响应，当测量环境中存在过载等低频信号时，容易造成振动信号限幅，特别是对于小量程的传感器，其敏感元件甚至可能出现饱和，影响振动测量精度。
对于电机检测领域，采用电容式三轴式振动传感器，其原理如图5所示，在工作时，固定极板11不动，通过移动极板10的移动，如图5中，将移动极板10移动至10’的位置，从而改变该轴电容大小，通过采集电容大小的变化而确定振动频率。在电机检测领域，需要将传感器固定在电机上，一般需要同时对三轴信号进行振动检测，这就需要检测电路比较小，否则会传感器体积大，则难以固定在电机上。且如果传感器较重，其也会影响电机的振动频率，降低测量的准确性。
中国实用新型专利《一种电容式三轴一体化振动传感器》《201521030234.7》公开了电容式传感器的电路图，改电路消除了直流等低频分量以及高频分量对振动测量的影响，提高了测量精度。但是该技术中电源电路和滤波电路中的八阶低通椭圆开关电容滤波器体积都较大，且电路的元器件总数较多，不利于传感器的小型化。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种三轴式振动传感器。本实用新型通过优化电源电路、滤波电路和放大电路，减少本实用新型电路的体积，从而减轻传感器的重量；且滤波过程中将直流响应消除，确保了放大电路不会出现饱和现象，进而提高振动的测量精度。
本实用新型的技术方案是：一种三轴式振动传感器，包括电源电路和3轴传感电路，每轴的传感电路结构相同，每轴传感电路包括滤波电路和放大电路，其特征在于：电源电路包括稳压电路和调压隔离电路，稳压电路与调压隔离电路并联后接入输入电源，稳压电路包括第一电阻、第一电容和二极管，其中第一电阻与第一电容并联后在与二极管串联；调压隔离电路包括可调电阻、光电耦合器和第二电阻，光电耦合器的阳极与可调电阻连接，光电耦合器的阴极与电源地连接，光电耦合器的发射极与第二电阻连接；光电耦合器的集电极与光电耦合器的阳极连接；滤波电路包括第一放大器、单轴电容、第三电阻、第三电容和第四电阻，单轴电容与第三电阻串联后接入第一放大器的同相输入端，第一放大器的反相输入端与电源地连接，第三电容与第四电阻并联后接入第一放大器的同相输入端和输出端之间；放大电路包括第二放大器、第四电容、第五电容和第五电阻，其中第四电容连接在滤波电路输出与第二放大器同相输入端之间，第五电容、第五电阻并联后接入第二放大器的同相输入端和输出端之间，第二放大器的反相输入端与电源地连接。
根据如上所述的一种三轴式振动传感器，其特征在于：第一电阻、可调电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻或第五电阻为贴片式封装电阻。
根据如上所述的一种三轴式振动传感器，其特征在于：第一电容、第三电容、第四电容或第五电容为贴片式封装电容。
根据如上所述的一种三轴式振动传感器，其特征在于：光电耦合器、二极管、第一放大器或第二放大器为贴片式封装器件。
根据如上所述的一种三轴式振动传感器，其特征在于：所述的3轴传感电路分别为X轴、Y轴和Z轴传感电路。
本实用新型的有益效果是：一是对电源的纹波进行滤除，提高本实用新型的测试精度；二是当输入电源长期过低时，系统自动切断电源；避免了不准确的测试数据被使用；三是滤波过程中将直流响应消除，确保了放大电路不会出现饱和现象，进而提高振动的测量精度；四是电阻、电容、光电耦合器和放大器最好都采用贴片式封装，可以减少本实用新型电路的体积，从而减轻传感器的重量。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图。
图2为本实用新型的电源电路图。
图3为本实用新型的滤波电路图。
图4为本实用新型的放大电路图。
图5为本实用新型的电容式振动传感器原理图。
附图标记说明：第一电阻R1、第一电容C1、二极管D1、可调电阻RX、光电耦合器U1、第二电阻R2、输入电源Vcc、Vo中间电压、电源输出电压Vin、输出电压Vout、单轴电容C2、第三电阻R3、第一放大器U2、第三电容C3、第四电阻R4、移动极板10、固定极板11、第四电容C4、第五电容C5、第五电阻R5、第二放大器U3。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1至图4所示，本实用新型的一种三轴式振动传感器，包括电源电路和3轴传感电路，3轴分别为X轴、Y轴和Z轴，每轴的传感电路结构相同，包括滤波电路和放大电路，电源电路分别对3轴传感电路供电。
如图2所示，电源电路包括稳压电路1和调压隔离电路2，稳压电路1与调压隔离电路2并联后接入输入电源Vcc，稳压电路1包括第一电阻R1、第一电容C1、二极管D1，其中第一电阻R1与第一电容C1并联后在与二极管D1串联。这样当电源输入Vcc出现低压时，第一电容C1通过R1放电，当第一电容C1电压过低时，光电耦合器U1截止，即电源输入Vcc断电或长期出现低压情况，则发明的电源可自动断电。可对电源的纹波进行初步滤除，提高本实用新型的测试精度。
如图2所示，调压隔离电路2包括可调电阻RX、光电耦合器U1和第二电阻R2，光电耦合器U1的阳极与可调电阻RX连接，光电耦合器U1的阴极与电源地连接，光电耦合器U1的发射极与第二电阻R2连接，且光电耦合器U1的发射极即为电源输出电压Vin；光电耦合器U1的集电极与光电耦合器U1的阳极连接。电源输出电压Vin＝Vcc*Rx/R2，通过可调电阻RX即可实现对电源输出电压Vin大小的调节，同时当输入电源Vcc过低时，则系统自动切断电源。
如图3所示，本实用新型的滤波电路包括第一放大器U2、单轴电容C2、第三电阻R3、第三电容C3和第四电阻R4，单轴电容C2与第三电阻R3串联后接入第一放大器U2的同相输入端，第一放大器U2的反相输入端与电源地连接，第三电容C3与第四电阻R4并联后接入第一放大器U2的同相输入端和输出端之间，这样本实用新型的中心频率为该滤波电路噪声小，结构简单。本实用新型的单轴电容C2为其中一个轴的电容值，三轴传感器共包括3个单轴电容C2，分别为X轴、Y轴和Z轴的电容。
如图4所示，本实用新型的放大电路包括第二放大器U3、第四电容C4、第五电容C5和第五电阻R5，其中第四电容C4连接在滤波电路输出与第二放大器U3同相输入端之间，第五电容C5、第五电阻R5并联后接入第二放大器U3的同相输入端和输出端之间，第二放大器U3的反相输入端与电源地连接，这样输出电压Vout＝-C4*Vo/C5,这样，通过第四电容C4、第五电容C5的电容设置，可以确保输出电压与单轴电容C2呈正比例，且由于本实用新型的电路图先滤波后方法，在先滤波过程中将直流响应消除，确保了放大电路不会出现饱和现象，进而提高振动的测量精度。
本实用新型的所有的电阻、电容、光电耦合器和放大器最好都采用贴片式封装，这样可以减少本实用新型电路的体积，从而减轻传感器的重量。
Claims (5)
1.一种三轴式振动传感器，包括电源电路和3轴传感电路，每轴的传感电路结构相同，每轴传感电路包括滤波电路和放大电路，其特征在于：电源电路包括稳压电路和调压隔离电路，稳压电路与调压隔离电路并联后接入输入电源，稳压电路包括第一电阻、第一电容和二极管，其中第一电阻与第一电容并联后在与二极管串联；调压隔离电路包括可调电阻、光电耦合器和第二电阻，光电耦合器的阳极与可调电阻连接，光电耦合器的阴极与电源地连接，光电耦合器的发射极与第二电阻连接；光电耦合器的集电极与光电耦合器的阳极连接；滤波电路包括第一放大器、单轴电容、第三电阻、第三电容和第四电阻，单轴电容与第三电阻串联后接入第一放大器的同相输入端，第一放大器的反相输入端与电源地连接，第三电容与第四电阻并联后接入第一放大器的同相输入端和输出端之间；放大电路包括第二放大器、第四电容、第五电容和第五电阻，其中第四电容连接在滤波电路输出与第二放大器同相输入端之间，第五电容、第五电阻并联后接入第二放大器的同相输入端和输出端之间，第二放大器的反相输入端与电源地连接。
2.根据权利要求1所述的一种三轴式振动传感器，其特征在于：第一电阻、可调电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻或第五电阻为贴片式封装电阻。
3.根据权利要求1所述的一种三轴式振动传感器，其特征在于：第一电容、第三电容、第四电容或第五电容为贴片式封装电容。
4.根据权利要求1所述的一种三轴式振动传感器，其特征在于：光电耦合器、二极管、第一放大器或第二放大器为贴片式封装器件。
5.根据权利要求1所述的一种三轴式振动传感器，其特征在于：所述的3轴传感电路分别为X轴、Y轴和Z轴传感电路。
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| CN201820976642.9U CN208383294U (zh) | 2018-06-22 | 2018-06-22 | 一种三轴式振动传感器 |
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| CN111537061A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-08-14 | 江苏理工学院 | 一种电梯曳引电机振动在线检测系统 |
| CN114089249A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-02-25 | 广东美的暖通设备有限公司 | 滤波电路、电涡流传感器、调试方法和调试装置 |
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