CN211347066U - 一种便携式振动信号采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种便携式振动信号采集装置，包括，压电式加速度传感器，用于测量振动，并输出模拟信号；信号调理电路，与压电式加速度传感器连接，用于对压电式加速度传感器输出的模拟信号进行放大；单片机，与信号调理电路连接，用于将模拟信号转换为数字信号；通信电路，与单片机连接，所述通信电路还连接有USB接口电路，用于将单片机发送的串口协议数据转换为USB格式数据，并可以通过USB接口电路将转换后的数据发送至上位机；存储电路，与单片机连接，用于对采集的数据进行本地保存。本实用新型电路结构简单，集成度高，并且采用低成本单片机对采集信号进行转换，整体造价低，设备即插即用，使用方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及振动信号采集装置，尤其是一种便携式振动信号采集装置。
背景技术
工程测量领域常常使用压电式振动传感器来测量振动信号，该传感器输出信号为微弱的模拟信号，只有对信号进行调理、采集、并转换为数字信号才能被计算机等数字设备所用，这就需要一个设备完成上述操作，即压电式振动信号采集器。目前现有的测量系统主要由压电式加速度传感器、信号调理器、数据采集卡组成，并连接到电脑实时采集和传输数据，上述设备连线复杂，体积大，而且信号调理器和数据采集卡的成本的价格昂贵，导致采集装置的整体价格偏高。
鉴于此提出本实用新型。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种体积小、成本低的便携式振动信号采集装置。
为了实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种便携式振动信号采集装置，包括，
压电式加速度传感器，用于测量振动，并输出模拟信号；
信号调理电路，与压电式加速度传感器连接，用于对压电式加速度传感器输出的模拟信号进行放大；
单片机，与信号调理电路连接，用于将模拟信号转换为数字信号；
通信电路，与单片机连接，所述通信电路还连接有USB接口电路，用于将单片机发送的串口协议数据转换为USB格式数据，并可以通过USB接口电路将转换后的数据发送至上位机；
存储电路，与单片机连接，用于对采集的数据进行本体保存。
进一步，所述信号调理电路为反相比例放大电路，其信号输入端与压电式加速度传感器连接，信号输出端与单片机连接。
进一步，所述信号调理电路为同相比例放大电路，并连接有带通滤波电路；所述信号调理电路的信号输入端与压电式加速度传感器连接，信号输出端与单片机连接。
进一步，所述单片机的型号为S9KEAZ128AMLK芯片。
进一步，所述通信电路包括CP2102芯片，所述CP2102芯片连接单片机与USB接口电路。
采用本实用新型所述的技术方案后，带来以下有益效果：
本实用新型电路结构简单，集成度高，只需要一块电路板即可实现所有功能，并且采用低成本单片机对采集信号进行转换，整体造价低，采集的数据可以进行保存，能够实现离线采集功能，设备即插即用，使用方便。
附图说明
图1：本实用新型的系统框图；
图2：本实用新型单片机的引脚说明图；
图3：本实用新型单片机外围的保护电路；
图4：本实用新型单片机外围的电源滤波电路；
图5：本实用新型单片机外围的时钟电路；
图6：本实用新型单片机外围的蜂鸣器驱动电路；
图7：本实用新型实施例一的信号调理电路图；
图8：本实用新型的通信电路图；
图9：本实用新型的USB接口电路图；
图10：本实用新型Flash存储芯片的供电电路图；
图11：本实用新型压电式加速度传感器的供电电路图；
图12：本实用新型实施例二的信号调理电路图。
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作进一步详细的描述。
实施例一
如图1所示，一种便携式振动信号采集装置，包括，压电式加速度传感器、信号调理电路、单片机、通信电路，以及存储电路。所述压电式加速度传感器称压电加速度计，用来测量振动信号。它也属于惯性式传感器。它是利用某些物质如石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。用于测量振动，并输出模拟信号；所述信号调理电路与压电式加速度传感器连接，用于对压电式加速度传感器输出的模拟信号进行放大。所述单片机与信号调理电路连接，经信号调理电路放大后的模拟信号输入单片机，然后由单片机内部ADC模块将模拟信号转换为数字信号，所述单片机还用于控制采样频率、采样点数等参数。
结合图9所示，所述通信电路与单片机连接，所述通信电路还连接有USB接口电路，通信电路用于将单片机发送的串口协议数据转换为USB格式数据，并可以通过USB接口电路将转换后的数据发送至上位机，以便于上位机对采集的数据进行分析。所述存储电路与单片机连接，用于保存单片机上运行的数据或者其它需要保存的数据，优选地，所述存储电路为Flash存储芯片。
结合图2、图3、图4、图5、图6所示，具体地，所述单片机的型号为S9KEAZ128AMLK芯片，具有80个引脚，在S9KEAZ128AMLK芯片的外围连接有保护电路、电源滤波电路、时钟电路和蜂鸣器驱动电路。具体地，所述保护电路中的L3为500mA自恢复保险丝，D3为稳压二极管，这两个都是为了防止单片机烧毁的，LED用于查看单片机是否供正常供电，蜂鸣器驱动电路用于发出蜂鸣提醒。所述电源滤波电路用于对输入单片机的电源和ADC模块参考电压进行滤波，避免单片机因为电压不稳定而跑死。
结合图7所示，具体地，所述信号调理电路为反相比例放大电路，其信号输入端与压电式加速度传感器连接，信号输出端与单片机连接。该电路使用TLV2462运放芯片，采用反相比例放大电路，可调放大倍数，无硬件信号滤波电路。
结合图2、图8和图9所示，具体地，所述通信电路包括CP2102芯片，所述CP2102芯片的4、5引脚与接USB接口电路的2、3引脚，CP2102芯片的25、26引脚连接S9KEAZ128AMLK芯片的41、42引脚。
结合图9、图10、图11所示，优选地，本实用新型采用上位机供电，并利用USB线从上位机处获取5V直流电，用于单片机、信号调理电路和通信电路供电，所述Flash存储芯片通过LM1117-3.3低压差线性稳压器芯片将5V直流电转换为3.3V直流电进行供电，所述压电式加速度传感器通过SB6286开关电源芯片组成DC-DC开关电路，将5V直流电转换为24V直流电进行供电。
实施例二
如图12所示，本实施例与实施例一的区别在所述信号调理电路不同，本实用新型的信号调理电路为同相比例放大电路，并连接有硬件滤波电路；该电路同样使用TLV2462运放芯片，采用同相比例放大电路，可调放大倍数，使用截止频率为62Hz的一阶高通滤波电路和截至频率为19.825KHz的二阶低通滤波电路组合为带通滤波电路，该滤波电路能够有效的滤除工频信号干扰和超量程的无效信号干扰。
以上所述为本实用新型的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种便携式振动信号采集装置，其特征在于：包括，
压电式加速度传感器，用于测量振动，并输出模拟信号；
信号调理电路，与压电式加速度传感器连接，用于对压电式加速度传感器输出的模拟信号进行放大；
单片机，与信号调理电路连接，用于将模拟信号转换为数字信号；
通信电路，与单片机连接，所述通信电路还连接有USB接口电路，用于将单片机发送的串口协议数据转换为USB格式数据，并可以通过USB接口电路将转换后的数据发送至上位机；
存储电路，与单片机连接，用于对采集的数据进行本体保存。
2.根据权利要求1所述的一种便携式振动信号采集装置，其特征在于：所述信号调理电路为反向比例放大电路，其信号输入端与压电式加速度传感器连接，信号输出端与单片机连接。
3.根据权利要求1所述的一种便携式振动信号采集装置，其特征在于：所述信号调理电路为同相比例放大电路，并连接有滤波电路；所述信号调理电路的信号输入端与压电式加速度传感器连接，信号输出端与单片机连接。
4.根据权利要求1所述的一种便携式振动信号采集装置，其特征在于：所述单片机的型号为S9KEAZ128AMLK芯片。
5.根据权利要求1所述的一种便携式振动信号采集装置，其特征在于：所述通信电路包括CP2102芯片和接地电路，所述CP2102芯片连接单片机与USB接口电路。
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| CN202020388243.8U CN211347066U (zh) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | 一种便携式振动信号采集装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114115058A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-01 | 成都逐飞智能设备有限公司 | 一种多协议传感器模拟装置 |
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2020
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