CN220545098U - 一种多功能单总线振动传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种多功能单总线振动传感器，涉及传感器采集技术领域。该多功能单总线振动传感器，包括：传感器模块，所述传感器模块为集成振动、温度、频率采集的加速度传感器；传感器电路模块，所述传感器电路模块由控制处理单元、信号调制及功率放大单元、信号滤波单元、采集单元、编码单元、调制单元、耦合单元组成；用户设备模块，所述用户设备模块用于下发采集命令，通过单总线上的传输信号，再由通讯接口单元输入，本方案基于单总线技术的集成振动、温度、频率采集的加速度传感器，可以采集振动、温度、频率信号，通过一根总线将数据传输至接收单元。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器采集技术领域，特别的为一种多功能单总线振动传感器。
背景技术
振动传感器是指一种自带电量放大器或电压放大器的采集振动信号的传感器，目前广泛应用于工业现场设备的状态监测，具有灵敏度高、输出信号质量好的特点。
单总线(one-wire bus)通信技术是利用单根铜线作为通信介质，采用半双工模式，主要是采用主机轮询、设备应答的通信方法。单总线通信传输的数据以字节为单位，具体字节是由拉高拉低GPIO的方式驱动产生的二进制01信号，收端通过采样的方式判断接收的数据。单总线通信与标准的UART、SPI、IIC通讯相比，所需信号线芯数更少，成本更低，应用更简单。
实用新型内容
本实用新型提供的实用新型目的在于提供本实用新型提供一种基于单总线技术的集成振动、温度、频率采集的加速度传感器，可以采集振动、温度、频率信号，通过一根总线将数据传输至接收单元。
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种多功能单总线振动传感器，包括：
传感器模块，所述传感器模块为集成振动、温度、频率采集的加速度传感器；
传感器电路模块，所述传感器电路模块由控制处理单元、信号调制及功率放大单元、信号滤波单元、采集单元、编码单元、调制单元、耦合单元组成；
用户设备模块，所述用户设备模块用于下发采集命令，通过单总线上的传输信号，再由通讯接口单元输入。
进一步的，所述控制处理单元将接收到的数字信号进行滤波处理和放大处理，然后进行信号解调，得到需要采集的信号量，去控制对应的振动、温度或者频率元器件进行对应参数的采集。
进一步的，所述信号采集单元用于采集传感器模块输出的信号，所述编码单元对要采集发送的数据进行信道编码，将编码后的数据以电平形式发送给调制单元。
进一步的，所述调制单元将电平信号转换为频率信号，此频率信号经耦合单元发送给控制处理单元，控制处理单元通过通讯接口最终将发送信号输送到单总线上送达用户设备。
进一步的，所述通讯接口单元的单总线通讯接口核心在于产生和解调01电平信号，单总线高低电平产生和判断电路采用低功耗MOS管控制，控制单元负责采集收到的单总线信号进行解调和将需要发送的01电平信号转换为数据发送出去。
本实用新型提供了一种多功能单总线振动传感器。
具备以下有益效果：
采用低电压低功耗运放，实现了一种单总线技术的集成振动、温度、频率采集的加速度传感器，在传感器端仅需一根总线可以实现振动、温度、频率信号的采集，对于降低测量设备的连接具有很大方便作用。本实用新型具有体积小，重量轻，携带方便，等特点，实现了低功耗，高精度，操作使用方便快捷的检测目的，可广泛适用于工业现场检测。
附图说明
图1为本实用新型多功能单总线振动传感器的系统模块图；
图2为单总线信号收发电路原理图；
图3为功率放大单元电路原理图；
图4为解调单元电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明：
参照图1，多功能单总线振动传感器，设有传感器模块，传感器模块为集成振动、温度、频率采集的加速度传感器；
传感器电路模块，传感器电路模块由控制处理单元、信号调制及功率放大单元、信号滤波单元、采集单元、编码单元、调制单元、耦合单元组成；
用户设备模块，用户设备模块用于下发采集命令，通过单总线上的传输信号，再由通讯接口单元输入。
具体的，采集编码模块中设有中心控制电路，中心控制电路电信连接有数据组帧电路、二次抽样电路、AD转换电路，系统中的多个传感器将采集到的电信号送往信号调理电路，由信号调理电路是将来自各传感器的信号进行放大、滤波，将信号幅度、频率调整到AD转换电路要求的范围内，其中系统采用的传感器为IEPE型加速度传感器。
具体的，传感器电路模块默认处于接收状态，用户设备下发采集命令，单总线上的传输信号通过通讯接口单元输入，控制处理单元将接收到的数字信号进行滤波处理和放大处理，然后进行信号解调。得到需要采集的信号量，去控制对应的振动、温度或者频率元器件进行对应参数的采集。
具体的，具体实践中信号采集完成后，首先对要采集发送的数据进行信道编码，并将编码后的数据以电平形式发送给信号调制单元，由其将电平信号转换为频率信号，此频率信号经耦合单元发送给控制处理单元，控制处理单元通过通讯接口最终将发送信号输送到单总线上送达用户设备模块。
具体的，参考图2，通讯接口单元的单总线通讯接口核心在于产生和解调01电平信号，单总线高低电平产生和判断电路采用低功耗MOS管控制，控制单元负责采集收到的单总线信号进行解调和将需要发送的01电平信号转换为数据发送出去。
具体的，参考图3，功率放大单元的功率放大电路由电压调理、电流放大和发送禁止三部分组成。控制处理单元发送的信号经过电压调理调整输出电压为300mV，电流放大部分使输出驱动电流最大为100mA。当处于接收状态时，发送禁止端使能，防止接收信号及干扰信号对单总线及信号接收的影响。D1和D2用于限制输人和输出电平幅值。
具体的，参考图4，解调单元用于对滤波、放大后的载频信号进行解调得到原始信号。
具体实践中，单总线通过相应的处理单元进行滤波和放大后，接收到的信号耦合到锁相环CD54HC4046A的14脚输入端，环路的相位比较器采用比较器I，R1、R2、C1用于调解VC0振荡频率，R3、R4、C2用于调解VC0输入信号滤波参数，解调器输出幅度取决于源跟随器外接电阻R5值的大小。解调出来的信号控制对应的振动、温度、频率敏感元器件进行采集动作。
以上的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.一种多功能单总线振动传感器，其特征在于，包括：
传感器模块，所述传感器模块为集成振动、温度、频率采集的加速度传感器；
传感器电路模块，所述传感器电路模块由控制处理单元、信号调制及功率放大单元、信号滤波单元、采集单元、编码单元、调制单元、耦合单元组成，所述控制处理单元将接收到的数字信号进行滤波处理和放大处理，然后进行信号解调，得到需要采集的信号量，去控制对应的振动、温度或者频率元器件进行对应参数的采集，所述采集单元用于采集传感器模块输出的信号，所述编码单元对要采集发送的数据进行信道编码，将编码后的数据以电平形式发送给调制单元，所述调制单元将电平信号转换为频率信号，此频率信号经耦合单元发送给控制处理单元，控制处理单元通过通讯接口最终将发送信号输送到单总线上送达用户设备；
用户设备模块，所述用户设备模块用于下发采集命令，通过单总线上的传输信号，再由通讯接口单元输入。
2.根据权利要求1所述的一种多功能单总线振动传感器，其特征在于：所述通讯接口单元的单总线通讯接口核心在于产生和解调01电平信号，单总线高低电平产生和判断电路采用低功耗MOS管控制，控制单元负责采集收到的单总线信号进行解调和将需要发送的01电平信号转换为数据发送出去。
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