CN216050264U - 一种检测车辆振动噪声的报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种检测车辆振动噪声的报警装置，属于振动检测、噪声检测参数测量技术领域。其包括51单片机控制模块（5）、振动检测模块（10）、噪声测取模块、信号放大模块（2）、交直流转换模块（3）、压频转换模块（4）、输出显示模块（9）、报警模块（11）、电源模块，所述51单片机控制模块（5）分别与振动检测模块（10）、噪声测取模块、信号放大模块（2）、交直流转换模块（3）、压频转换模块（4）、输出显示模块（9）、报警模块（11）、电源模块连接并对其进行控制，其获得的检测信息结果通过输出显示模块（9）显示。该报警装置能够快速、简洁、准确地测量和监控车辆振动、噪声等参数变化。

Description

一种检测车辆振动噪声的报警装置

技术领域

本实用新型所属领域为振动检测、噪声检测参数测量技术，具体涉及一种检测车辆振动噪声的报警装置。

背景技术

随着近代工业以及相关电子产业的发展, 人们越来越关注汽车相关运行设备的安全性、操纵性,与其相关密切的因素表现在振动噪声等运行状态方面，当设备传动装置发生扭转、变形振动时会带来非常严重的问题，也会伴随着产生噪声。现有的振动噪声检测器，对振动幅度的测量相对欠缺，且振幅测量产品相对较少，或者成本较高，且频率都相对固定，几乎见不到频域范围广的传感器，且驱动电压较高，在很多低压设备上需要脉冲变压器升压，但也会随之带来一些复杂问题。因此我们还不能快速、及时地对当前设备的运行状态进行准确评估。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种能够快速、简洁、准确地检测振动噪声的报警装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种检测车辆振动噪声的报警装置，其包括噪声测取模块、51单片机控制模块、振动检测模块、输出显示模块、报警模块、电源模块，所述51单片机控制模块分别与振动检测模块、噪声测取模块、输出显示模块、报警模块、电源模块连接并对其进行控制，其获得的检测信息结果显示在输出显示模块上；

所述噪声测取模块包括声音传感器、信号放大模块、交直流转换模块、压频转换模块，所述信号放大模块、交直流转换模块、压频转换模块这三个模数转换器将声音传感器测量的声音数据输入到51单片机控制模块；

所述电源模块包括时钟电路、复位电路和电源电路；

所述振动检测模块采用MPU6050传感器，所述MPU6050传感器为六轴加速度传感器，所述MPU6050传感器的SCL、SDA端口分别与51单片机控制模块的P2.1、P2.0引脚连接；

所述信号放大模块的信号放大电路采用LM386芯片，

所述交直流转换模块的交直流转换电路采用AD536芯片，

所述压频转换模块的压频转换电路采用LM331AN芯片，

所述输出显示模块的显示器采用LCD1602显示屏，

所述电源电路采用供电DC接口电路进行供电，

所述报警模块采用闪灯进行报警。

可选地，所述51单片机控制模块采用STC89C51控制器或89c51系列单片机、89c52系列单片机的控制器。

可选地，所述声音传感器采用MK1声音拾取器。

可选地，所述MPU6050传感器通过I2C通信协议分别对寄存器写数据和读数据操作，精准测量振动信息，输出参数包括：6轴旋转矩阵值、四元数值和欧拉角格式计算值。

可选地，所述MPU6050通过其内置温度传感器对车辆设备进行温度测量。

可选地，所述 LM386芯片的1引脚和8引脚之间串联电阻R13与电容C8，R13=100K，C8=10uf，以获得电压增益为200倍的数值。

可选地，所述闪灯为LED发光二极管。

有益效果

本实用新型一种检测车辆振动噪声的报警装置，主要是基于51单片机控制模块，配合振动传感器、噪声传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器等多种传感器，将振动数值大小、振动等级、温度、噪声等数据进行读取、计算、输出，并扩大了振动的振幅测量范围，使用供电只需3-5V的低压驱动，使用简单方便；本实用新型能够快速、简洁、准确地测量和监控振动、噪声等参数变化，这对车辆设备的维护检测具有重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型一种检测车辆振动噪声的报警装置的整体结构框图；

图2为本实用新型一种检测车辆振动噪声的报警装置的整体电路连接示意图；

图3以示例的方式示出了MPU6050模块电路连接示意图；

图4以示例的方式示出了电源供电电路的连接示意图；

图5以示例的方式示出了信号放大电路的连接示意图；

图6以示例的方式示出了交流直流转换电路的连接示意图；

图7以示例的方式示出了压频转换电路的连接示意图；

图8以示例的方式示出了显示模块电路连接示意图；

其中：

声音传感器1

信号放大模块2

交直流转换模块3

压频转换模块4

51单片机控制模块5

时钟电路6

复位电路7

电源电路8

输出显示模块9

振动检测模块10

报警模块11。

具体实施方式

本实用新型一种检测车辆振动噪声的报警装置，包括51单片机控制模块5、振动检测模块10、噪声测取模块、输出显示模块9、报警模块11、电源模块，所述振动检测模块10、噪声测取模块、输出显示模块9、报警模块11、电源模块分别与51单片机控制模块5连接。51单片机控制模块5可以采用STC89C51控制器，也可以使用89c51系列单片机或89c52系列单片机的控制器。如图1所示，示意了以STC89C51控制器作为整个装置的主控制器的检测车辆振动噪声的报警装置。

所述振动检测模块10采用MPU6050传感器，MPU6050传感器为六轴加速度传感器。所述噪声测取模块由声音传感器1、信号放大模块2、交直流转换模块3、压频转换模块4四部分组成。声音传感器1采用MK1声音拾取器。

所述信号放大模块2的信号放大电路采用LM386芯片，所述交直流转换模块3的交直流转换电路采用AD536芯片，所述压频转换模块4的压频转换电路采用LM331AN芯片，所述输出显示模块9的显示器采用LCD1602显示屏。所述电源模块包括时钟电路6、复位电路7，电源电路8，其中电源电路8采用供电DC接口电路进行供电。所述报警模块11采用闪灯进行报警。

在一可选实施例中，如图2所示，报警模块11的报警灯电路可采用LED发光二极管，该引脚与主控制器的P2.2口连接，而主控制器的I/O口P2.1、P2.0则与mpu6050芯片的SCL、SDA引脚连接，根据实际的应用需求通过控制P2.1、P2.0可以实现LED 报警灯的闪烁。

复位电路由外接10uf的电容EC1，按键S1和10k的接地电阻R2构成。手动按下按键S1，使STC89C51控制器的9号引脚复位端RST接通电源正极，便触发其引脚复位功能。时钟电路部分主要是利用12MHz晶振Y1与STC89C51控制器的18、19号脚并联，同时串联两个30Pf的负载电容C1、C2使晶振Y1开始起振，当通电时就可以正常运行给STC89C51控制器提供正常工作的时钟信号，来让整个控制系统电路能正常运行。

在一可选实施例中，如图4所示，电源电路8的供电电路采用DC接头，与主控制器的VCC、GND引脚连接，通过按电源开关可控制通断电，同时电源指示灯随之亮灭。根据实际的应用需求可采用便携的电池供电，或者采用电源适配器供电。

在一可选实施例中，如图3所示，振动检测模块10的振动检测电路采用MPU6050传感器，MPU6050传感器的SCL、SDA端口分别连接于主控制器的P2.1、P2.0引脚。MPU6050传感器为六轴加速度传感器，可以测加速度和角速度，提高了MPU6050传感器测量加速度数据的准确性，间接地，MPU6050传感器可以测量振动，从而拓宽了MPU6050传感器的测量裕度。采集振动数据时，使用信号放大模块2、交直流转换模块3、压频转换模块4这三个模数转换器将声音传感器1测量的声音数据输入到51单片机控制模块5。利用接口配置好存放数据的寄存器，MPU6050传感器通过I2C通信协议分别对寄存器写数据和读数据操作，精准测量振动信息，输出参数包括：6轴旋转矩阵值、四元数值和欧拉角格式计算值，主控制器对这些参数的原始数据进行计算得到振动数据，实现了对振动信息的精准测量。同时通过MPU6050的内置温度传感器对车辆设备进行温度测量。

在一可选实施例中，如图5所示，信号放大模块2的信号放大电路采用LM386芯片，在LM386芯片的1引脚和8引脚之间增加一只外接100K电阻R13和10uf电容C8，并将电阻R13与电容C8串联，便可将电压增益调为200倍数值。声音传感器1采用MK1声音拾取器。由MK1声音拾取器拾取车辆振动噪声的声音信号，通过该信号放大电路后，声音信号将被放大200倍。

在6V电源电压下，LM386芯片的静态功耗仅为24mW,使得LM386芯片特别适用于电池供电，且频率响应好、输出功率大、总谐波失真小。通过5引脚将放大信号传输给交直流转换电路，并且在输出的上拉电阻，并串联电容构成阻容滤波电路，使输出信号稳定，避免高频杂波信号的干扰。

在一可选实施例中，如图6所示，交直流转换模块3的交直流转换电路采用AD536芯片，信号放大电路LM386芯片的5引脚信号输出端与AD536芯片的4引脚连接，通过输入的声音放大信号可以实现对交流电压进行测量，而测量交流电压就需要增加AC/DC转换电路。而此电路也是真有效值转换电路，能够实时测量各种电压波形的有效值，无须考虑波形参数和失真，可见通过测量信号的有效值即可知信号的峰值信息，从而可知振动的峰值。图中阻值20K的R1和阻值10K的R2为偏置电阻，两电阻的公共连接端接到AD536芯片的2引脚COM端口，C4为220uf的输入隔直电容，C3为平均电容，它与内部的电阻构成低通滤波器，以获得有效值电压并通过AD536芯片的8脚输出，且输出端接一个阻值10K下拉电阻R9。在此系统中采用有效值检测电路AD536测量信号的有效值，经过一系列的数据处理可得振动的振幅。

在一可选实施例中，如图7所示，压频转换模块4的压频转换电路采用LM331芯片，压频转换电路LM331芯片通过7引脚CMPR IN端口输入的有效电压值信号，并串联一个阻值为100K的限流电阻可以实现对直流电压进行频率转换。当CMPR IN端口输入正电压，输入到内部比较器并且输出高电平，使内部触发器置位且输出高电平，从而使内部驱动管导通，3引脚FREQ OUT端口输出逻辑低电平。同时电源VCC通过阻值为6.8K的R5电阻对电容C11进行充电，当电容C11充电电压大于VCC的三分之一时，内部定时比较器会输出高电平，使内部触发器复位且输出低电平，使驱动管截止，3引脚FREQ OUT端口输出逻辑高电平。当1uf电容C10放电电压等于输入电压时，输入比较器再次输出高电平，使触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡,而3引脚FREQ OUT端口输出脉冲频率与7引脚CMPR IN端口输入的有效电压成正比。电阻R7和电容C9组成低通滤波器，可减少输入的真有效电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。选取不同阻值的R5、R8、R10与不同电容值的C11可改变输入电压和输出频率的倍数关系，所以采取在2引脚IREF端口连接的R10电阻上串联一个最大10K的可调电阻R12，从而对输入与输出的倍数关系进行调节。

在一可选实施例中，如图8所示，主控制器的显示信号引脚端与显示电路的显示信号端连接。显示电路采用LCD1602液晶显示，可调对比度，并且能够显示最多三十二个字符，其内部也预设多种字符，并上电自动进行初始化。在本实用新型中，LCD1602的3引脚V0端口接一个可变的分压电阻，用来调节液晶屏的清晰度，使显示的效果最好，清晰度最高，提供丰富的控制指令。LCD1602的RS、RW、E端口接主控制器的P2.4、P2.5、P2.6引脚，来切换不同的寄存器、读写切换、传输使能信号。D0至D7端口接主控制器的P0.0至P0.7引脚，传输8位数据。

采用本实用新型提出的一种检测车辆振动噪声的报警装置，如图1所示，通过STC89C51控制器对振动检测模块10、噪声测取模块、信号放大模块2、交直流转换模块3、压频转换模块4、输出显示模块9、报警模块11、电源模块的控制，最后振动数值大小、振动等级、温度、噪声等信息结果显示在LCD1602显示屏上。当我们要得知设备的运行状态时，测量和监控上述这些参数变化对改进相关服务或设计具有关键的意义。

本实用新型一种检测车辆振动噪声的报警装置主要是基于STC89C51，配合多种传感器，将不同数据进行读取、计算、输出。显示模块采用显示屏LCD1602，此模块反应迅速、便捷等特点；传感器具有用于电阻器的电阻测量模块和温度测量模块。通过单片机的简单电路连接，可以实时检测湿度和温度；声音测量是通过对声音传感器1输出的模拟信号进行测量计算获得的，其输出的模拟信号要进行信号放大、交直流转换、压频转换，从而计算出对应噪声大小；振动信号通过MPU6050加速度计测量，并且此传感器也具有温度测量功能。本实用新型一种检测车辆振动噪声的报警装置包括数据测取、信号放大、交直流转换、压频转换、输出显示各部分工作过程。先分别实现每个功能，进行程序和硬件连接优化，完成对车辆振动噪声检测的报警装置。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，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实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种检测车辆振动噪声的报警装置，

其特征在于，其包括噪声测取模块、51单片机控制模块（5）、振动检测模块（10）、输出显示模块（9）、报警模块（11）、电源模块，所述51单片机控制模块（5）分别与振动检测模块（10）、噪声测取模块、输出显示模块（9）、报警模块（11）、电源模块连接并对其进行控制，其获得的检测信息结果显示在输出显示模块（9）上；

所述噪声测取模块包括声音传感器（1）、信号放大模块（2）、交直流转换模块（3）、压频转换模块（4），所述信号放大模块（2）、交直流转换模块（3）、压频转换模块（4）这三个模数转换器将声音传感器（1）测量的声音数据输入到51单片机控制模块（5）；

所述电源模块包括时钟电路（6）、复位电路（7）和电源电路（8）；

所述振动检测模块（10）采用MPU6050传感器，所述MPU6050传感器为六轴加速度传感器，所述MPU6050传感器的SCL、SDA端口分别与51单片机控制模块（5）的P2.1、P2.0引脚连接；

所述信号放大模块（2）的信号放大电路采用LM386芯片，

所述交直流转换模块（3）的交直流转换电路采用AD536芯片，

所述压频转换模块（4）的压频转换电路采用LM331AN芯片，

所述输出显示模块（9）的显示器采用LCD1602显示屏，

所述电源电路（8）采用供电DC接口电路进行供电，

所述报警模块（11）采用闪灯进行报警。

2.如权利要求1所述的报警装置，其特征在于，所述51单片机控制模块（5）采用STC89C51控制器或89c51系列单片机、89c52系列单片机的控制器。

3.如权利要求1所述的报警装置，其特征在于，所述声音传感器（1）采用MK1声音拾取器。

4.如权利要求1所述的报警装置，其特征在于，所述MPU6050传感器通过I2C通信协议分别对寄存器写数据和读数据操作，精准测量振动信息，输出参数包括：6轴旋转矩阵值、四元数值和欧拉角格式计算值。

5.如权利要求1或4所述的报警装置，其特征在于，所述MPU6050通过其内置温度传感器对车辆设备进行温度测量。

6.如权利要求1所述的报警装置，其特征在于，所述 LM386芯片的1引脚和8引脚之间串联电阻R13与电容C8，R13=100K，C8=10uf，以获得电压增益为200倍的数值。

7.如权利要求1所述的报警装置，其特征在于，所述闪灯为LED发光二极管。

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