CN215338781U - 一种三轴振动感应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三轴振动感应装置，包括，外壳，外壳内设有检测模块、处理模块、电源模块和通信模块；检测模块包括加速度传感器和存储器，加速度传感器设置为三个，三个加速度传感器分别两两正交设置，各加速度传感器内分别设有模数转换器；处理模块与检测模块连接；电源模块包括锂电池；通信模块包括物联网卡。本实用新型加速度传感器内设有模数转换器，能够在加速度传感器内完成模拟信号到数字信号的转换，无需其他设备，减少在施工现场安装设备的数量，加速度传感器设置为三个且两两正交，能够监测架桥机不同方向的振动，通信模块内设有物联网卡，使用锂电池作为供电电源，无需大规模布线，方便监测，实现施工现场无线传输数据。

Description

一种三轴振动感应装置

技术领域

本实用新型涉及振动监测技术领域，尤其涉及一种三轴振动感应装置。

背景技术

架桥机在桥梁建设中广泛使用，体积庞大，确保其安全运行十分必要，监测架桥机使用过程中的各种机械参数，可以有效确保不发生重大机毁人亡事故。振动是判断架桥机是否安全运行的重要指标。风等自然因素，以及加载的梁片的重量的不同，振动值也不同，通过对振动值的分析，可以得出架桥是否运行在安全状态下，因而方便有效获取架桥机运行时的振动数据就非常必要。获取架桥机运行时振动数据的方法主要是使用有线的振动传感器，振动传感器通过线缆连接到采集仪，采集仪通过RS232串行接口连接到数据传输单元(DTU)，利用DTU将数据远程传输到服务器。这种方法存在以下缺点：

（1）设备较多，至少需要振动传感器、数据采集仪、DTU三个主要设备，这些设备工作还需要电源等辅助设备，因而给工程应用增加了不小的麻烦，制约了工程使用的范围；

（2）振动传感器需要使用线缆连接采集仪，而施工环境大都恶劣不利于现场布线施工。

有鉴于此，急需对现有的三轴振动感应装置进行改进，减少在施工现场安装设备的数量，实现施工现场无线传输数据。

实用新型内容

本实用新型公开一种三轴振动感应装置，用于解决现有技术中，振动传感器需要有线连接且连接设备多的问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用下述技术方案：

提供一种三轴振动感应装置，包括，外壳，所述外壳内设有检测模块、处理模块、电源模块和通信模块；

所述检测模块，包括加速度传感器和存储器，所述加速度传感器设置为三个，分别为第一加速度传感器、第二加速度传感器和第三加速度传感器，三个所述加速度传感器分别两两正交设置，各所述加速度传感器内分别设有模数转换器；各所述加速度传感器被设置为：读取模拟信号形式的加速度信号并利用所述模数转换器转换为数字信号形式的加速度信号；所述存储器内能够存储数字信号形式的所述加速度信号；所述检测模块发送所述加速度信号；

所述处理模块，与所述检测模块连接；

所述电源模块包括锂电池，用于为所述三轴振动感应装置提供工作电源；

所述通信模块包括物联网卡。

在上述方案中，所述处理模块被设置为：用于接收所述加速度信号，并获取接收的所述加速度信号的最大值和最小值，并计算所述加速度信号的平均值，并将所述加速度信号的最大值、最小值和平均值上报至指定的云服务器。

在上述方案中，所述处理模块还包括寄存器。

在上述方案中，所述锂电池包括并联的1号锂亚电池和5号超级电容。

在上述方案中，所述电源模块与稳压芯片连接。

在上述方案中，所述外壳为金属外壳。

在上述方案中，所述外壳上设有RS485接口。

在上述方案中，所述通信模块使用中移物联M5311-LV模组通过NB-IOT物联网卡网络实现通信功能。

在上述方案中，加速度传感器为ADXL362芯片。

在上述方案中，处理模块为STM32L151。

本实用新型采用的技术方案能够达到以下有益效果：

加速度传感器内设有模数转换器，能够在加速度传感器内完成模拟信号到数字信号的转换，无需其他设备，减少在施工现场安装设备的数量，加速度传感器设置为三个且两两正交，能够监测架桥机不同方向的振动，通信模块内设有物联网卡，实现了无线传输，使用锂电池作为供电电源，在监测现场无需大规模布线，方便监测，实现施工现场无线传输数据。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例公开的三轴振动感应装置的主视图；

图2为本实用新型实施例公开的三轴振动感应装置的俯视图；

图3为本实用新型实施例公开的三轴振动感应装置的原理框图；

图4为本实用新型实施例公开的三轴振动感应装置的电路原理图；

图5为本实用新型实施例公开的三轴振动感应装置的流程图。

具体包括下述附图标记：

外壳-10；检测模块-20；处理模块-30；电源模块-40；通信模块-50。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～5所示，本实用新型提供的三轴振动感应装置，包括，外壳10，外壳内设有检测模块20、处理模块30、电源模块40和通信模块50。

检测模块20包括加速度传感器和存储器，加速度传感器设置为三个，分别为第一加速度传感器、第二加速度传感器和第三加速度传感器，三个加速度传感器分别两两正交设置，各加速度传感器内分别设有模数转换器；各加速度传感器被设置为：读取模拟信号形式的加速度信号并利用模数转换器转换为数字信号形式的加速度信号；存储器内能够存储数字信号形式的加速度信号；检测模块20发送加速度信号。

将模数转换器置于加速度传感器内，能够在加速度传感器内完成模拟信号到数字信号的转换，无需再外接模数转换器，减少在施工现场安装设备的数量，加速度传感器设置为三个且两两正交，能够监测架桥机不同方向的振动。

处理模块30，与检测模块20信号连接，具体的，处理模块30用于接收加速度信号，并获取接收的加速度信号的最大值和最小值，并计算加速度信号的平均值，并将加速度信号的最大值、最小值和平均值上报至指定的云服务器。

电源模块40，包括锂电池，为三轴振动感应装置提供工作电源，使用锂电池作为供电电源，在监测现场无需大规模布线，方便监测，实现施工现场无线传输数据。

通信模块50，包括物联网卡，实现了无线传输。

本实施例优选的，检测模块20包括休眠模式和非休眠模式，检测模块20被设置为：在休眠模式下，存储器存储加速度信号，至休眠结束后将存储器内的加速度信号发送至处理模块30；在非休眠模式下，检测模块20将每次转换的加速度信号发送至处理模块30。设置休眠模式，降低设备功耗，更加省电。

本实施例优选的，存储器可提供512个采样样本数据的缓存，完全满足架桥机振动监测的需求。

加速度信号包括第一加速度传感器转换的x轴加速度信号、第二加速度传感器转换的y轴加速度信号和第三加速度传感器转换的z轴加速度信号。

处理模块30还包括寄存器，寄存器内存储各个轴向的加速度信号的最大值、最小值、平均值以及各阶振动幅值和频率。

具体地，检测模块20处于休眠状态下，在每次休眠后醒来，处理器接收加速度信号，并将获取的x轴、y轴和z轴的加速度信号数据分别存放到3个4096深度整数类型的缓存中，分别求出本次获取的3个轴数据的最大值、最小值，并与各自寄存器中的对应值进行比较，若本次读取的最大值大于最大值寄存器中的值，则用本次值更新相应的最大值寄存器，若本次读取的最小值小于最小值寄存器中的值，则用本次值更新相应的最小值寄存器，待3个4096深度的缓存满后，计算出3个轴的平均值，放到相应的平均值寄存器中，接下来使用快速傅里叶算法对数据进行处理，计算出各阶振动幅值和频率信息，并把前50组数据放到寄存器中，完成这些工作后把寄存器的数据以MODBUS协议格式上报到指定的云服务器。

检测模块20处于非休眠状态下，接收加速度信号并将计算出的最大值、最小值、平均值和各阶振动幅值和频率信息以设定的时间间隔主动上报到云服务器。本实施例优选的上报时间间隔为：最大值和最小值是两次上报之间的3个轴分别的最大值和最小值。各阶幅值和频率信息是最近一次3个4096深度的缓存满后计算出的对应值。

本实用新型提供的装置还包括定时器，与检测模块20连接，用于设置休眠时间。

本实施例优选的，锂电池采用一节1号锂亚电池并联一节5号超级电容。

通信模块50使用中移物联M5311-LV模组通过NB-IOT物联网卡网络实现通信功能，本实施例优选的，使用中国移动NB-IOT卡，数据既可以上报到移动的OneNet平台，也可以通过TCP/IP协议上报到指定服务器。优选的，传输层使用TCP/IP协议，应用层使用MODBUS协议，上报数据到云服务器。方便处理，减少中间环节。

本实施例优选的，外壳10为金属材质，保护等级IP30。金属外壳和系统安全隔离，适合工控现场的应用。另外。外壳10上还设有RS485接口，用于与pc端连接，对加速度传感器进行配置。

本实施例优选的，加速度传感器包括ADXL362芯片，功耗低，用电量低，保证锂电池能够提供充足的电量。

本实施例优选的，处理模块30包括STM32L151，功耗低，用电量低，保证锂电池能够提供充足的电量。

本实施例优选的，电源模块40与稳压芯片连接，优选的，采用LDO线性稳压器，稳压精度高，适用于输入电压和输出电压接近的电路。

本实用新型加速度传感器内设有模数转换器，能够在加速度传感器内完成模拟信号到数字信号的转换，无需其他设备，减少在施工现场安装设备的数量，加速度传感器设置为三个且两两正交，能够监测架桥机不同方向的振动，通信模块内设有物联网卡，实现了无线传输，使用锂电池作为供电电源，在监测现场无需大规模布线，方便监测，实现施工现场无线传输数据。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种三轴振动感应装置，其特征在于，包括，外壳，所述外壳内设有检测模块、处理模块、电源模块和通信模块；

所述检测模块，包括加速度传感器和存储器，所述加速度传感器设置为三个，分别为第一加速度传感器、第二加速度传感器和第三加速度传感器，三个所述加速度传感器分别两两正交设置，各所述加速度传感器内分别设有模数转换器；各所述加速度传感器被设置为：读取模拟信号形式的加速度信号并利用所述模数转换器转换为数字信号形式的加速度信号；所述存储器内能够存储数字信号形式的所述加速度信号；所述检测模块发送所述加速度信号；

所述处理模块，与所述检测模块连接；

所述电源模块包括锂电池，用于为所述三轴振动感应装置提供工作电源；

所述通信模块包括物联网卡。

2.根据权利要求1所述的三轴振动感应装置，其特征在于，所述处理模块被设置为：用于接收所述加速度信号，并获取接收的所述加速度信号的最大值和最小值，并计算所述加速度信号的平均值，并将所述加速度信号的最大值、最小值和平均值上报至指定的云服务器。

3.根据权利要求1所述的三轴振动感应装置，其特征在于，所述处理模块还包括寄存器。

4.根据权利要求1所述的三轴振动感应装置，其特征在于，所述锂电池包括并联的1号锂亚电池和5号超级电容。

5.根据权利要求1所述的三轴振动感应装置，其特征在于，所述电源模块与稳压芯片连接。

6.根据权利要求1所述的三轴振动感应装置，其特征在于，所述外壳为金属外壳。

7.根据权利要求1所述的三轴振动感应装置，其特征在于，所述外壳上设有RS485接口。

8.根据权利要求1所述的三轴振动感应装置，其特征在于，所述通信模块使用中移物联M5311-LV模组通过NB-IOT物联网卡网络实现通信功能。

9.根据权利要求1所述的三轴振动感应装置，其特征在于，加速度传感器为ADXL362芯片。

10.根据权利要求1所述的三轴振动感应装置，其特征在于，处理模块为STM32L151。

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