CN212392872U - 一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器，该装置包括电源电路以及分别与电源电路连接的微控制器CPU、扭矩转速信号整形电路、无线数据通信电路，所述的微控制器CPU分别通过捕获比较接口与转速信号整形电路连接，通过异步串行接口和数字输出端口与无线数据通信电路连接，与现有技术相比，本实用新型采用无线方式实时传输测试数据，具备安装成本和功耗低、体积小、安装简便的特点，并可利用一台上位机同时对在不同安装位置的多台旋转设备的扭矩、转速测试数据进行实时远程监控。

Description

一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器

技术领域

本实用新型涉及汽车检测仪器仪表运用技术领域，尤其是涉及一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器。

背景技术

现有技术采用有线传输方式需在测试车间架设通信电缆或开挖电缆沟槽以敷设通信电缆，将一台被测旋转设备上的扭矩转速传感器的数字脉冲信号传输至一个扭矩转速测量仪进行数据处理。

如果测试车间的不同位置多台旋转设备要同时进行扭矩转速信号的测试，则每台被测旋转设备只能通过通信电缆连接至安装在被测旋转设备附近的一个扭矩转速测量仪，因而现有技术具有电缆安装成本高、多台旋转设备不便于集中监测。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器，该无线发送器包括电源电路以及分别与电源电路连接的微控制器CPU、扭矩转速信号整形电路、无线数据通信电路，所述的微控制器CPU通过捕获比较接口与转速信号整形电路连接，通过异步串行接口和数字输出端口与无线数据通信电路连接。

优选地，所述的电源电路包括电源输入插座、电源芯片、电源输入端滤波电容、电源输出端滤波电容、续流二极管、储能电感、+12V电源接口、+5V电源接口和PGND接地端，所述的电源芯片的IN电源输入端与所述+12V电源接口和所述电源输入插座的V+信号端连接，电源接地端GND与所述PGND接地端和所述电源输入插座的V-信号端连接，SHDN关断控制端与所述PGND接地端连接，FB反馈端与所述+5V电源接口连接，SW输出端通过所述储能电感与所述+5V电源接口连接，所述的电源输入端滤波电容并联在所述电源输入插座的输出端，所述的电源输出端滤波电容的正极与所述+5V电源接口连接，负极与所述PGND接地端连接，所述的续流二极管的正极与所述PGND接地端连接，负极连接在所述电源芯片的SW输出端与所述储能电感之间，所述的+5V电源接口分别与所述微控制器CPU、所述扭矩转速信号整形电路和所述无线数据通信电路连接，所述的PGND接地端分别与所述微控制器CPU、所述扭矩转速信号整形电路和所述无线数据通信电路的接地端连接并接地。

优选地，所述的扭矩转速信号整形电路包括双路施密特触发反向器、第一下拉电阻、第二下拉电阻、第一去耦电容、扭矩转速信号输入插座，所述的双路施密特触发反向器的VCC电源端和GND接地端分别与所述电源电路的+5V电源接口和所述PGND接地端连接，1A信号端、2A信号端分别与所述扭矩转速信号输入插座的1号引脚连接、3号引脚连接，1Y信号端、2Y信号端分别与所述微控制器CPU的两个捕获比较接口连接，所述的第一下拉电阻的1号引脚、所述的第二下拉电阻的1#引脚分别与所述双路施密特触发反向器的1Y信号端、1Y信号端连接，所述的第一下拉电阻的2号引脚、所述的第二下拉电阻的2号引脚与所述PGND接地端连接，所述的第一去耦电容的1号引脚和2号引脚分别与所述双路施密特触发反向器的GND接地端和VCC电源端连接，所述的扭矩转速信号输入插座的2号引脚、4号引脚与所述PGND接地端连接。

优选地，所述的无线数据通信电路包括Zigbee模块、第二去耦电容、天线，所述的Zigbee模块的VCC电源端和GND接地端分别与所述的电源电路的+5V电源接口和所述的PGND接地端连接，TX1信号端、RX1信号端与所述的微控制器CPU的异步串行接口连接，CFG信号端和RST信号端分别与所述的微控制器CPU的两个数字输出端口连接，SLP休眠控制信号端与所述的电源电路的+5V电源接口连接，所述的第二去耦电容的2号引脚和1号引脚分别与所述的Zigbee模块的VCC电源端和GND接地端连接，所述的天线通过螺栓安装在所述的Zigbee模块的SMA接头上。

优选地，所述的电源芯片型号为MIC4680-5.0BM，所述的电源输入端滤波电容为电解电容，其电容值和耐压值分别为100μF和50V，所述的电源输出端滤波电容为电解电容，其电容值和耐压值分别为47μF和16V，所述的续流二极管的型号为1N5819，所述的储能电感的电感值为68μH。

优选地，所述的微控制器CPU的芯片型号为Infineon XC2234L。

优选地，所述的双路施密特触发反向器的型号为SN74LVC2G14，所述的第一下拉电阻、第二下拉电阻的阻值均为10kΩ，所述的第一去耦电容的电容值和耐压值为0.1μF和16V。

优选地，所述的Zigbee模块的型号为SZ05-ADV-TTL，所述第二去耦电容的电容值和耐压值均为0.1μF和16V，所述天线采用工作频率为2.4G、带SMA接头的胶棒天线。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)安装成本低廉：有线通信方式的建立必须架设电缆，或挖掘电缆沟，因此需要大量的人力和物力，本实用新型通过ZigBee技术实现数据的无线传输，无需额外挖掘电缆沟、铺设通信线缆，节省了人力物力和投资。

(2)功耗低、体积小、安装简便。本实用新型结构紧凑，直接安装在被测旋转设备的扭矩转速传感器上，并取消了现有技术的扭矩转速测量仪，通过ZigBee技术将测试数据无线传输至上位机。

(2)多台旋转设备便于集中监测。本实用新型可以将测试车间不同安装位置的多台旋转设备的扭矩、转速测试数据发送至一台上位机，对多台旋转设备的扭矩、转速测试数据同时进行实时远程监控。

附图说明

为了进一步阐明本实用新型的各实施例的以上和其他优点和特征，将参考附图来呈现本实用新型的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本实用新型的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。并且，附图中示出的各个部分的相对位置和大小是示例性的，而不应当被理解成各个部分之间唯一确定的位置或尺寸关系。

图1为本实用新型的电路原理图；

图2为本实用新型电源电路的电路图；

图3为本实用新型扭矩转速信号整形电路的电路图；

图4为本实用新型无线数据通信电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

实施例

本实用新型的电路原理图如图1所示，本实用新型提供一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器，包括电源电路1、微控制器CPU、扭矩转速信号整形电路2、无线数据通信电路3。

电源电路1的电路图如图2所示，电源电路1包括电源输入插座J1、电源芯片U1、电源输入端滤波电容C1、电源输出端滤波电容C2、续流二极管D1、储能电感L1、+12V电源接口P0、+5V电源接口P1和PGND接地端P2，电源芯片U1型号为MIC4680-5.0BM，其IN电源输入端与+12V电源接口P0和电源输入插座J1的V+信号端连接，GND电源接地端与PGND接地端P2和电源输入插座J1的V-信号端连接，作为整个电路的电源地，电源芯片U1的关断控制端SHDN与PGND接地端P2连接，反馈端FB与+5V电源接口P1连接，电源输入端滤波电容C1并联在电源输入插座J1的输出端，电源输出端滤波电容C2的正极与+5V电源接口P1连接，负极与PGND接地端P2连接，储能电感L1的1脚和2脚分别与电源芯片U1的SW输出端和+5V电源接口P1相连，续流二极管D1的1脚和2脚分别与电源芯片U1的SW输出端和PGND接地端P2相连，+5V电源接口P1分别与微控制器CPU、扭矩转速信号整形电路2、无线数据通信电路3连接，PGND接地端P2分别与微控制器CPU、扭矩转速信号整形电路2、无线数据通信电路3的接地端连接并接地，电源输入端滤波电容C1为电解电容，其电容值和耐压值分别为100μF、耐压50V，电源输出端滤波电容C2为电解电容，其电容值和耐压值分别为47μF、16V，续流二极管D1的型号为1N5819，储能电感L1的电感值为68μH。

微控制器CPU的芯片型号为Infineon XC2234L，微控制器CPU为捕获比较接口、数字输出端口、异步串行接口的芯片，所使用的微控制器CPU的捕获比较接口为CC20捕获比较信号端、CC21捕获比较信号端，它们分别是微控制器CPU的P2.7管脚、P2.8管脚，所使用的微控制器CPU的数字输出端口共计2个，包括P1-CFG数字输出端口、P1-RST数字输出端口，P1-CFG数字输出端口、P1-RST数字输出端口分别为微控制器CPU的P2.7管脚、P2.8管脚，微控制器CPU的异步串行接口包括U0C1-TxD发送端、U0C1-RxD接收端，U0C1-TxD发送端、U0C1-RxD接收端分别为微控制器CPU的P10.15管脚、P10.14管脚，微控制器CPU的VCC信号端和GND信号端分别与电源电路的+5V电源接口P1和PGND接地端P2相连。

扭矩转速信号整形电路2的电路图如图3所示，包括双路施密特触发反向器U2、第一下拉电阻R1、第二下拉电阻R2、第一去耦电容C3、扭矩转速信号输入插座Z1，所述的双路施密特触发反向器U2的芯片型号为SN74LVC2G14，其VCC电源端和GND接地端分别与所述电源电路1的+5V电源接口P1和所述PGND接地端P2连接，1A信号端、2A信号端分别与所述扭矩转速信号输入插座Z1的1号引脚连接、3号引脚连接，1Y信号端、2Y信号端分别与所述微控制器CPU的CC20捕获比较信号端、CC21捕获比较信号端连接，所述的第一下拉电阻R1的1号引脚、所述的第二下拉电阻R2的1号引脚分别与所述双路施密特触发反向器U2的1Y信号端、1Y信号端连接，所述的第一下拉电阻R1的2号引脚、所述的第二下拉电阻R2的2号引脚与所述PGND接地端P2连接，所述的第一去耦电容C3的1号引脚和2号引脚分别与所述双路施密特触发反向器U2的GND接地端和VCC电源端连接，所述的扭矩转速信号输入插座Z1的2号引脚、4号引脚与所述PGND接地端P2连接。

无线数据通信电路3的电路图如图4所示，无线数据通信电路3包括Zigbee模块U3、第二去耦电容C4、天线T1，Zigbee模块U3采用上海顺舟电子科技有限公司生产的型号为SZ05-ADV-TTL的嵌入式无线数传模块，其VCC电源端和GND接地端分别与电源电路1的+5V电源接口P1和PGND接地端P2连接，TX1发送端和RX1接收端分别与微控制器CPU的U0C1-RxD接收端、U0C1-TxD发送端连接，CFG信号端和RST信号端分别与微控制器CPU的P1-CFG数字输出端口、P1-RST数字输出端口连接，SLP休眠控制信号端和与电源电路1的+5V电源接口P1连接，第二去耦电容C4的2号引脚和1号引脚分别与Zigbee模块U3的VCC电源端和GND接地端连接，天线T1通过螺栓安装在Zigbee模块的SMA接头上，第二去耦电容C4的电容值和耐压值均为0.1μF、16V，天线T1采用工作频率为2.4G、带SMA接头的胶棒天线。

本实用新型的工作过程如下：

(1)将电源输入插头J1连接外购的+12V的直流稳压电源。

(2)将被测旋转设备的扭矩转速传感器的信号插头与转速整形信号输出插座Z1连接。

(3)通过扭矩转速信号整形电路2对被测旋转设备的扭矩转速传感器输出的扭矩信号和转速信号整形后，分别送至微控制器CPU的CC20捕获比较信号端、CC21捕获比较信号端，由微控制器CPU内置的外购测控软件测量、计算得到扭矩值、转速值。

(4)通过无线数据通信电路3将扭矩值、转速值发送至上位机。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器，其特征在于，该无线发送器包括电源电路(1)以及分别与所述电源电路(1)相连接的微控制器CPU、扭矩转速信号整形电路(2)和无线数据通信电路(3)，所述微控制器CPU通过捕获比较接口与所述扭矩转速信号整形电路(2)相连接，所述微控制器CPU还通过异步串行接口和数字输出端口与所述无线数据通信电路(3)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器，其特征在于，所述电源电路(1)包括电源输入插座(J1)、电源芯片(U1)、电源输入端滤波电容(C1)、电源输出端滤波电容(C2)、续流二极管(D1)、储能电感(L1)、+12V电源接口(P0)、+5V电源接口(P1)和PGND接地端(P2)，其中，所述电源芯片(U1)的IN电源输入端与所述+12V电源接口(P0)和所述电源输入插座(J1)的V+信号端连接，电源接地端(GND)与所述PGND接地端(P2)和所述电源输入插座(J1)的V-信号端连接，SHDN关断控制端与所述PGND接地端(P2)连接，FB反馈端与所述+5V电源接口(P1)连接，SW输出端通过所述储能电感(L1)与所述+5V电源接口(P1)连接，所述电源输入端滤波电容(C1)并联在所述电源输入插座(J1)的输出端，所述电源输出端滤波电容(C2)的正极与所述+5V电源接口(P1)连接，负极与所述PGND接地端(P2)连接，所述续流二极管(D1)的正极与所述PGND接地端(P2)连接，负极连接在所述电源芯片(U1)的SW输出端与所述储能电感(L1)之间，所述+5V电源接口(P1)分别与所述微控制器CPU、所述扭矩转速信号整形电路(2)和所述无线数据通信电路(3)连接，所述PGND接地端(P2)分别与所述微控制器CPU、所述扭矩转速信号整形电路(2)和所述无线数据通信电路(3)的接地端连接并接地。

3.根据权利要求2所述的一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器，其特征在于，所述扭矩转速信号整形电路(2)包括双路施密特触发反向器(U2)、第一下拉电阻(R1)、第二下拉电阻(R2)、第一去耦电容(C3)和扭矩转速信号输入插座(Z1)，其中，所述双路施密特触发反向器(U2)的VCC电源端和GND接地端分别与所述电源电路(1)的+5V电源接口(P1)和PGND接地端(P2)连接，1A信号端和2A信号端分别与所述扭矩转速信号输入插座(Z1)的1号引脚连接和3号引脚连接，1Y信号端和2Y信号端分别与所述微控制器CPU的CC20捕获比较信号端和CC21捕获比较信号端连接，所述第一下拉电阻(R1)的1号引脚和所述第二下拉电阻(R2)的1号引脚分别与所述双路施密特触发反向器(U2)的1Y信号端和1Y信号端连接，所述第一下拉电阻(R1)的2号引脚和所述第二下拉电阻(R2)的2号引脚与所述PGND接地端(P2)连接，所述第一去耦电容(C3)的1号引脚和2号引脚分别与所述双路施密特触发反向器(U2)的GND接地端和VCC电源端连接，所述扭矩转速信号输入插座(Z1)的2号引脚和4号引脚与所述PGND接地端(P2)连接。

4.根据权利要求2所述的一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器，其特征在于，所述无线数据通信电路(3)包括Zigbee模块(U3)、第二去耦电容(C4)和天线(T1)，其中，所述Zigbee模块(U3)的VCC电源端和GND接地端分别与所述电源电路(1)的+5V电源接口(P1)和PGND接地端(P2)连接，TX1信号端和RX1信号端均与所述微控制器CPU的异步串行接口连接，CFG信号端和RST信号端分别与所述微控制器CPU的数字输出端口连接，SLP休眠控制信号端与所述电源电路(1)的+5V电源接口(P1)连接，所述第二去耦电容(C4)的2号引脚和1号引脚分别与所述Zigbee模块(U3)的VCC电源端和GND接地端连接，所述天线(T1)通过螺栓安装在所述Zigbee模块(U3)的SMA接头上。

5.根据权利要求1所述的一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器，其特征在于，所述微控制器CPU的芯片型号为Infineon XC2234L。

6.根据权利要求2所述的一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器，其特征在于，所述电源芯片(U1)型号为MIC4680-5.0BM，所述续流二极管(D1)的型号为1N5819。

7.根据权利要求2所述的一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器，其特征在于，所述电源输入端滤波电容(C1)为电解电容，其电容值和耐压值分别为100μF和50V，所述电源输出端滤波电容(C2)为电解电容，其电容值和耐压值分别为47μF和16V，所述储能电感(L1)的电感值为68μH。

8.根据权利要求3所述的一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器，其特征在于，所述双路施密特触发反向器(U2)的型号为SN74LVC2G14，所述第一下拉电阻(R1)、第二下拉电阻(R2)的阻值均为10kΩ，所述第一去耦电容(C3)的电容值和耐压值分别为0.1μF和16V。

9.根据权利要求4所述的一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器，其特征在于，所述Zigbee模块(U3)的型号为SZ05-ADV-TTL，所述第二去耦电容(C4)的电容值和耐压值分别为0.1μF和16V。

10.根据权利要求4所述的一种旋转设备扭矩转速信号无线发送器，其特征在于，所述天线(T1)采用工作频率为2.4G、带SMA接头的胶棒天线。

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