CN215952750U - 一种无线振动诊断传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线振动诊断传感器，属于电子技术领域，包括振动传感器、一级放大器、积分器、二级放大器、有源滤波器、主控制器、指示灯、无线模块和电源模块，解决了电磁式振动传感器的抗干扰问题以及通过无线模块传输振动信号的技术问题,本实用新型可以有效的滤除小微信号，增强了有效振动信号的采集，本实用新型在采集振动信号时对无线模块所发出的无线信号干扰进行了滤波，使获取的振动信号更加稳定，方便后期AD处理，本实用新型采用双地线设计，使模拟地线独立，减小了电源干扰。

Description

一种无线振动诊断传感器

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种无线振动诊断传感器。

背景技术

电磁式振动传感器是一种应用广泛的振动传感器，其原理是导体做切割磁力线的运动后，产生一个与运动振动成正比的电动势，从而实现对振动的检测。

目前市场上的电磁式振动传感器多数采用无源两线制电磁式振动传感器，其电路连接简单，灵敏度高。但是无源两线制电磁式振动传感器所传输的信号非常容易受到外界干扰，其输出波形所包含的杂波较多，对后期AD采样造成不小的麻烦。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种无线振动诊断传感器，解决了电磁式振动传感器的抗干扰问题以及通过无线模块传输振动信号的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种无线振动诊断传感器，包括振动传感器、一级放大器、积分器、二级放大器、有源滤波器、主控制器、指示灯、无线模块和电源模块，振动传感器连接一级放大器，一级放大器连接积分器，积分器连接二级放大器，二级放大器连接有源滤波器，有源滤波器、指示灯和无线模块均与主控制器连接；

电源模块为振动传感器、一级放大器、积分器、二级放大器、有源滤波器、主控制器、指示灯和无线模块提供供电用的正电源；

振动传感器、一级放大器、积分器、二级放大器和有源滤波器共用同一个地线GND1，主控制器、指示灯、无线模块和电源模块共用同一个地线GND2，地线GND1和地线GND2之间通过磁珠R0连接。

优选的，所述振动传感器的型号为CZ810磁电式振动传感器，所述主控制器的型号为c8051f350，所述无线模块的型号为RFM119射频发射模块。

优选的，所述一级放大器包括放大器IC1、电阻R1、电阻R2、电阻R8和电阻R3，放大器IC1的正输入端通过电阻R1连接正电源，放大器IC1的正输入端还通过电阻R8连接地线GND1，电容C1与电阻R8并联，放大器IC1的负极通过电阻R2连接一个接线端子U1的1脚，接线端子U1的2脚连接地线，接线端子U1连接振动传感器，电阻R3连接在放大器IC1的负输入端和输出端之间，放大器IC1的输出端连接积分器。

优选的，所述积分器包括放大器IC2、放大器IC3、电阻R4、电阻R5、电容C2、电容C7、电阻R15、电阻R16、电容C4、电阻R6、电容C3、电容C6、电阻R7、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，放大器IC2的负输入端通过电阻R5和电阻R4连接所述放大器IC1的输出端，放大器IC1的输入端还通过电阻R4连接二极管D2的负极，电容C2连接在放大器IC2的负输入端和输出端之间，放大器IC2的正极连接地线，放大器IC2的输出端通过电阻R15连接放大器IC3的正输入端，放大器IC3的负输入端通过电阻R16连接地线GND1，放大器IC3的负输入端还通过电容C4和电阻R6连接二极管D2的负极，电容C4和电阻R6的连接节点通过电容C6连接放大器IC3的输出端，电容C4和电阻R6的连接节点还通过电容C5连接放大器IC3的1脚，放大器IC3的输出端还连接二极管D4的正极，电容C3一端连接二极管D2的负极、另一端连接二极管D4的正极，二极管D2的正极连接二极管D3的正极，二极管D3的负极连接二极管D4的负极，二极管D3的正极还通过电阻R7连接地线GND1，二极管D1的正极连接二极管D2的负极、负极通过电阻R7连接地线GND1，放大器IC3的输出端输出积分放大后的电压VOUT1。

优选的，所述二级放大器包括放大器IC4、电阻R11、电阻R9、电阻R10、电阻R18、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电阻R19、场效应管Q1和电阻R12，放大器IC4的正输入端通过电阻R11连接地线GND1、负输入端通过电阻R10连接场效应管Q1的D极，长效应管Q1的S极连接地线GND1、G极通过电阻R18连接外部参考电压VK，长效应管Q1的G极还通过串联连接的二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8和电阻R19连接地线GND1，电阻R12连接在放大器IC4的负输入端和输出端之间，放大器IC4的负输入端通过串联连接的电阻R9和电阻R10连接所述电压VOUT1，放大器IC4的输出端连接有源滤波器。

优选的，所述有源滤波器包括电阻R13、电阻R14、电容C8、电容C9、电阻R17和放大器IC5，放大器IC5的正输入端通过电阻R14和电阻R13连接所述放大器IC4的输出端，放大器IC5的负输入端通过电容C8连接电阻R13和电阻R14的连接节点，放大器IC5的负输入端还连接放大器IC5的输出端，放大器IC5的正输入端还通过电容C9连接地线GND1，放大器IC5的输出端通过电阻R17输出振动采集信号V1，振动采集信号V1被输入到所述主控制器的一个AD接口。

本实用新型所述的一种无线振动诊断传感器，解决了电磁式振动传感器的抗干扰问题以及通过无线模块传输振动信号的技术问题,本实用新型可以有效的滤除小微信号，增强了有效振动信号的采集，本实用新型在采集振动信号时对无线模块所发出的无线信号干扰进行了滤波，使获取的振动信号更加稳定，方便后期AD处理，本实用新型采用双地线设计，使模拟地线独立，减小了电源干扰。

附图说明

图1是本实用新型的原理图方框图；

图2是本实用新型的一级放大器和积分器的电路图；

图3是本实用新型的二级放大器和有源滤波器的电路图。

具体实施方式

由图1-3所示的一种无线振动诊断传感器，包括振动传感器、一级放大器、积分器、二级放大器、有源滤波器、主控制器、指示灯、无线模块和电源模块，振动传感器连接一级放大器，一级放大器连接积分器，积分器连接二级放大器，二级放大器连接有源滤波器，有源滤波器、指示灯和无线模块均与主控制器连接；

电源模块为振动传感器、一级放大器、积分器、二级放大器、有源滤波器、主控制器、指示灯和无线模块提供供电用的正电源；

振动传感器、一级放大器、积分器、二级放大器和有源滤波器共用同一个地线GND1，主控制器、指示灯、无线模块和电源模块共用同一个地线GND2，地线GND1和地线GND2之间通过磁珠R0连接。

如图2所示，本实用新型采用的地线分为两个：一个是地线GND1即模拟地线，一个是地线GND2即数字地线，地线GND2是通过电源模块直接提供，而地线GND1则是独立出来的地线，与地线GND2之间通过磁珠R0连接，这样就减小了电源干扰，使模拟电路的信号更加稳定。

本实施例中，振动传感器采用的是CZ810磁电式振动传感器，其工作频响为10Hz到1kHz，其工作方式为两线制无源输出。

优选的，所述振动传感器的型号为CZ810磁电式振动传感器，所述主控制器的型号为c8051f350，所述无线模块的型号为RFM119射频发射模块。

本实用新型中，指示灯为发光二极管，主控制器通过一个IO口来控制其开关。

优选的，所述一级放大器包括放大器IC1、电阻R1、电阻R2、电阻R8和电阻R3，放大器IC1的正输入端通过电阻R1连接正电源，放大器IC1的正输入端还通过电阻R8连接地线GND1，电容C1与电阻R8并联，放大器IC1的负极通过电阻R2连接一个接线端子U1的1脚，接线端子U1的2脚连接地线，接线端子U1连接振动传感器，电阻R3连接在放大器IC1的负输入端和输出端之间，放大器IC1的输出端连接积分器。

本实施例中，放大器IC1、电阻R1、电阻R2、电阻R8和电阻R3构成了一个前级放大器，对振动传感器所传输的信号进行一级放大，一级放大后的信号被送至积分器中。

优选的，所述积分器包括放大器IC2、放大器IC3、电阻R4、电阻R5、电容C2、电容C7、电阻R15、电阻R16、电容C4、电阻R6、电容C3、电容C6、电阻R7、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，放大器IC2的负输入端通过电阻R5和电阻R4连接所述放大器IC1的输出端，放大器IC1的输入端还通过电阻R4连接二极管D2的负极，电容C2连接在放大器IC2的负输入端和输出端之间，放大器IC2的正极连接地线，放大器IC2的输出端通过电阻R15连接放大器IC3的正输入端，放大器IC3的负输入端通过电阻R16连接地线GND1，放大器IC3的负输入端还通过电容C4和电阻R6连接二极管D2的负极，电容C4和电阻R6的连接节点通过电容C6连接放大器IC3的输出端，电容C4和电阻R6的连接节点还通过电容C5连接放大器IC3的1脚，放大器IC3的输出端还连接二极管D4的正极，电容C3一端连接二极管D2的负极、另一端连接二极管D4的正极，二极管D2的正极连接二极管D3的正极，二极管D3的负极连接二极管D4的负极，二极管D3的正极还通过电阻R7连接地线GND1，二极管D1的正极连接二极管D2的负极、负极通过电阻R7连接地线GND1，放大器IC3的输出端输出积分放大后的电压VOUT1。

本实施例中，放大器IC2、放大器IC3、电阻R4、电阻R5、电容C2、电容C7、电阻R15、电阻R16、电容C4、电阻R6、电容C3、电容C6、电阻R7、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成了一个高速积分器，其中，二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4为积分器中的钳位电路，本实用新型采用高速积分器对无用的小弱电压信号以及较弱的杂乱信号进行初步的过滤，增加了模拟采集电路的抗干扰能力。

本实施例中，用户可以根据自身电源要求适当选择放大器IC1、放大器IC2、放大器IC3和放大器IC4的型号。

优选的，所述二级放大器包括放大器IC4、电阻R11、电阻R9、电阻R10、电阻R18、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电阻R19、场效应管Q1和电阻R12，放大器IC4的正输入端通过电阻R11连接地线GND1、负输入端通过电阻R10连接场效应管Q1的D极，长效应管Q1的S极连接地线GND1、G极通过电阻R18连接外部参考电压VK，长效应管Q1的G极还通过串联连接的二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8和电阻R19连接地线GND1，电阻R12连接在放大器IC4的负输入端和输出端之间，放大器IC4的负输入端通过串联连接的电阻R9和电阻R10连接所述电压VOUT1，放大器IC4的输出端连接有源滤波器。

本实施例中，放大器IC4、电阻R11、电阻R9、电阻R10、电阻R18、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电阻R19、场效应管Q1和电阻R12构成了一个压控增益放大器，通过控制输入到电阻R18上的外部参考电压VK，可以改变压控增益放大器的放大增益值，从而实现在信号采集时对量程的选择。

优选的，所述有源滤波器包括电阻R13、电阻R14、电容C8、电容C9、电阻R17和放大器IC5，放大器IC5的正输入端通过电阻R14和电阻R13连接所述放大器IC4的输出端，放大器IC5的负输入端通过电容C8连接电阻R13和电阻R14的连接节点，放大器IC5的负输入端还连接放大器IC5的输出端，放大器IC5的正输入端还通过电容C9连接地线GND1，放大器IC5的输出端通过电阻R17输出振动采集信号V1，振动采集信号V1被输入到所述主控制器的一个AD接口。

本实施例中，电阻R13、电阻R14、电容C8、电容C9、电阻R17和放大器IC5构成了一个有源低通滤波电路，放大器IC5采用LM102放大器，通过对高频信号的截止，有效的滤除了由RFM119射频发射模块产生的高频干扰。

本实用新型首先通过一级放大器对振动传感器的信号进行初步放大，然后在通过积分器滤除无用弱信号，再通过二极放大器进行可调增益放大，再通过有源滤波器滤除无线模块的高频串扰，最终将处理好的振动信号传输到主控制器的AD接口进行模数转换，然后通过无线模块发送转换结果。对电压信号的模数转换为现有技术，故不详细叙述，对RFM119射频发射模块的控制为现有技术，故不详细叙述。

本实用新型所述的一种无线振动诊断传感器，解决了电磁式振动传感器的抗干扰问题以及通过无线模块传输振动信号的技术问题,本实用新型可以有效的滤除小微信号，增强了有效振动信号的采集，本实用新型在采集振动信号时对无线模块所发出的无线信号干扰进行了滤波，使获取的振动信号更加稳定，方便后期AD处理，本实用新型采用双地线设计，使模拟地线独立，减小了电源干扰。

Claims (6)

1.一种无线振动诊断传感器，其特征在于：包括振动传感器、一级放大器、积分器、二级放大器、有源滤波器、主控制器、指示灯、无线模块和电源模块，振动传感器连接一级放大器，一级放大器连接积分器，积分器连接二级放大器，二级放大器连接有源滤波器，有源滤波器、指示灯和无线模块均与主控制器连接；

电源模块为振动传感器、一级放大器、积分器、二级放大器、有源滤波器、主控制器、指示灯和无线模块提供供电用的正电源；

振动传感器、一级放大器、积分器、二级放大器和有源滤波器共用同一个地线GND1，主控制器、指示灯、无线模块和电源模块共用同一个地线GND2，地线GND1和地线GND2之间通过磁珠R0连接。

2.如权利要求1所述的一种无线振动诊断传感器，其特征在于：所述振动传感器的型号为CZ810磁电式振动传感器，所述主控制器的型号为c8051f350，所述无线模块的型号为RFM119射频发射模块。

3.如权利要求1所述的一种无线振动诊断传感器，其特征在于：所述一级放大器包括放大器IC1、电阻R1、电阻R2、电阻R8和电阻R3，放大器IC1的正输入端通过电阻R1连接正电源，放大器IC1的正输入端还通过电阻R8连接地线GND1，电容C1与电阻R8并联，放大器IC1的负极通过电阻R2连接一个接线端子U1的1脚，接线端子U1的2脚连接地线，接线端子U1连接振动传感器，电阻R3连接在放大器IC1的负输入端和输出端之间，放大器IC1的输出端连接积分器。

4.如权利要求3所述的一种无线振动诊断传感器，其特征在于：所述积分器包括放大器IC2、放大器IC3、电阻R4、电阻R5、电容C2、电容C7、电阻R15、电阻R16、电容C4、电阻R6、电容C3、电容C6、电阻R7、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，放大器IC2的负输入端通过电阻R5和电阻R4连接所述放大器IC1的输出端，放大器IC1的输入端还通过电阻R4连接二极管D2的负极，电容C2连接在放大器IC2的负输入端和输出端之间，放大器IC2的正极连接地线，放大器IC2的输出端通过电阻R15连接放大器IC3的正输入端，放大器IC3的负输入端通过电阻R16连接地线GND1，放大器IC3的负输入端还通过电容C4和电阻R6连接二极管D2的负极，电容C4和电阻R6的连接节点通过电容C6连接放大器IC3的输出端，电容C4和电阻R6的连接节点还通过电容C5连接放大器IC3的1脚，放大器IC3的输出端还连接二极管D4的正极，电容C3一端连接二极管D2的负极、另一端连接二极管D4的正极，二极管D2的正极连接二极管D3的正极，二极管D3的负极连接二极管D4的负极，二极管D3的正极还通过电阻R7连接地线GND1，二极管D1的正极连接二极管D2的负极、负极通过电阻R7连接地线GND1，放大器IC3的输出端输出积分放大后的电压VOUT1。

5.如权利要求4所述的一种无线振动诊断传感器，其特征在于：所述二级放大器包括放大器IC4、电阻R11、电阻R9、电阻R10、电阻R18、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电阻R19、场效应管Q1和电阻R12，放大器IC4的正输入端通过电阻R11连接地线GND1、负输入端通过电阻R10连接场效应管Q1的D极，长效应管Q1的S极连接地线GND1、G极通过电阻R18连接外部参考电压VK，长效应管Q1的G极还通过串联连接的二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8和电阻R19连接地线GND1，电阻R12连接在放大器IC4的负输入端和输出端之间，放大器IC4的负输入端通过串联连接的电阻R9和电阻R10连接所述电压VOUT1，放大器IC4的输出端连接有源滤波器。

6.如权利要求5所述的一种无线振动诊断传感器，其特征在于：所述有源滤波器包括电阻R13、电阻R14、电容C8、电容C9、电阻R17和放大器IC5，放大器IC5的正输入端通过电阻R14和电阻R13连接所述放大器IC4的输出端，放大器IC5的负输入端通过电容C8连接电阻R13和电阻R14的连接节点，放大器IC5的负输入端还连接放大器IC5的输出端，放大器IC5的正输入端还通过电容C9连接地线GND1，放大器IC5的输出端通过电阻R17输出振动采集信号V1，振动采集信号V1被输入到所述主控制器的一个AD接口。

Images