JP3172814U - Small data collection device - Google Patents
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Abstract
【課題】限られた狭い空間でも設置でき、高速なFFT処理を実行しながら超音波領域のアナログデータを記録することのできる小型データ収集装置を提供する。
【解決手段】小型データ収集装置10は、振動や超音波を測定するセンサ21からの信号を受け入れる入力部と、トリガ入力を受け入れるトリガ回路14と、ユニバーサル・シリアル・バス(USB)ドライバを介して外部機器と通信可能なインターフェース部と、電源部と、これらを制御する信号処理プロセッサ(DSP)13と、を有している。インターフェース部は、A/D変換器12によって得られた測定データを記憶させるためにUSBメモリ16と接続され、USBドライバ15を介してパーソナル・コンピュータ(PC)22と特定小電力無線により通信可能な無線機17と接続されている。
【選択図】図1Provided is a small data collection device that can be installed even in a limited narrow space and can record analog data in an ultrasonic region while performing high-speed FFT processing.
A small data collection device 10 receives an input unit that receives a signal from a sensor 21 that measures vibration and ultrasonic waves, a trigger circuit 14 that receives a trigger input, and a universal serial bus (USB) driver. It has an interface unit that can communicate with an external device, a power source unit, and a signal processor (DSP) 13 that controls them. The interface unit is connected to the USB memory 16 in order to store the measurement data obtained by the A / D converter 12 and can communicate with the personal computer (PC) 22 via the USB driver 15 by specific low power radio. It is connected to the radio device 17.
[Selection] Figure 1
Description
本考案は、限られた狭い空間でも設置でき、超音波帯域のデータを収集して記録する小型データ収集装置に関する。 The present invention relates to a small data collection apparatus that can be installed in a limited narrow space and collects and records ultrasonic band data.
従来の小型データ収集装置では、比較的変化の遅いアナログ入力に対応したものが知られている。例えば、特許文献1には、1台の小型データ収集装置に複数のアナログセンサを接続可能として構成し、複数の異なるアナログ量を計測・収集することができる小型データ収集装置が開示されている。 A conventional small data acquisition apparatus is known that supports analog inputs that change relatively slowly. For example, Patent Document 1 discloses a small data collection device that is configured such that a plurality of analog sensors can be connected to a single small data collection device, and can measure and collect a plurality of different analog quantities.
この小型データ収集装置は、他からの電源供給を必要とせず、限られた狭い空間でも設置ができ、例えば、空気調和機の電子制御装置の内部に設置することができる。この小型データ収集装置は、複数のアナログ量を同時に計測し、検出した複数のアナログデータをまとまったデータとして構成して収集することができ、レベル変換部を通じてアナログデータを入力すると共にスイッチ入力をアナログデータと同様に一つのデータに変換して記憶することが可能である。 This small data collection device does not require any other power supply and can be installed in a limited space. For example, it can be installed inside an electronic control device of an air conditioner. This small data collection device can measure a plurality of analog quantities at the same time, and configure and collect a plurality of detected analog data as a set of data. Like data, it can be converted into a single data and stored.
特許文献1に記載されている小型データ収集装置は、比較的変化の遅いアナログデータやスイッチなどのデジタルデータを入力することが可能であるが、例えば、水中では船舶用プロペラの先端部で発生するキャビテーションノイズや魚群探知器が発生する超音波、空中ではコウモリの鳴き声や物体が損傷する時に発生する超音波であるアコーステックエミッション等の超音波領域のアナログデータを記録することは困難であった。これは、サンプリング周波数が数百kHzと高く、入力フィルタアンプのバンドパス特性を調整する必要があると共に高速なFFT処理を実行できるCPU処理能力が要求されるからである。また、回転する船舶用プロペラのキャビテーションノイズを測定する場合では、プロペラシャフトにスリップリングを取付け、スリップリングを介して信号を取り出す必要があり、実験装置が大型化していた。 The small data collection device described in Patent Document 1 can input analog data that is relatively slow in change or digital data such as a switch. For example, it occurs at the tip of a marine propeller underwater. It has been difficult to record cavitation noise, ultrasonic waves generated by a fish finder, and acoustic data such as acoustic noise, which is an ultrasonic wave generated when a bat crys or an object is damaged in the air. This is because the sampling frequency is as high as several hundred kHz, and it is necessary to adjust the bandpass characteristics of the input filter amplifier, and CPU processing capability capable of executing high-speed FFT processing is required. Further, in the case of measuring cavitation noise of a rotating marine propeller, it is necessary to attach a slip ring to the propeller shaft and to extract a signal through the slip ring, and the experimental apparatus has been enlarged.
そこで、本考案に係る小型データ収集装置は、限られた狭い空間でも設置でき、高速なFFT処理を実行しながら超音波領域のアナログデータを記録することのできる小型データ収集装置を提供することを目的とする。 Therefore, the small data collection device according to the present invention provides a small data collection device that can be installed even in a limited narrow space and can record analog data in the ultrasonic region while performing high-speed FFT processing. Objective.
以上のような目的を達成するために、本考案に係る小型データ収集装置は、被測定物に取付け可能な小型データ収集装置において、センサからの信号を受け入れるフィルタアンプと、フィルタアンプからの信号を変換する超音波周波数帯のA/D変換器と、A/D変換器からのデータを処理する信号処理プロセッサと、信号処理プロセッサと通信を行うシリアルインターフェース回路と、シリアルインターフェース回路に接続されたメモリと、これらの電子部品を電気的に接続する基板と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a small data collection device according to the present invention is a small data collection device that can be attached to an object to be measured, and a filter amplifier that receives a signal from a sensor, and a signal from the filter amplifier A / D converter for converting ultrasonic frequency band, signal processor for processing data from A / D converter, serial interface circuit for communicating with signal processor, and memory connected to serial interface circuit And a board for electrically connecting these electronic components.
また、本考案に係る小型データ収集装置において、外部トリガによりデータ収集の開始又は停止を信号処理プロセッサに入力するトリガ回路と、シリアルインターフェース回路に接続された特定小電力無線機と、充電可能な二次電池と、電磁誘導により電源用コイルを介して二次電池を充電することが可能な電源と、を有することを特徴とする。 Further, in the small data collection device according to the present invention, a trigger circuit that inputs start or stop of data collection to the signal processor by an external trigger, a specific low-power radio device connected to the serial interface circuit, and a chargeable second And a power source capable of charging the secondary battery via a power source coil by electromagnetic induction.
また、本考案に係る小型データ収集装置において、基板は、名刺サイズであることを特徴とする。このような形状にすることにより、機器内部に容易に設置することが可能となる。 In the small data collection device according to the present invention, the substrate is a business card size. By adopting such a shape, it can be easily installed inside the device.
また、本考案に係る小型データ収集装置において、シリアルインターフェース回路は、ユニバーサル・シリアル・バス(USB)であることを特徴とする。USB接続にすることで複数のポートを設けることができ、USBメモリや特定小電力無線機などを接続することが可能となる。 In the small data collection device according to the present invention, the serial interface circuit is a universal serial bus (USB). By using USB connection, a plurality of ports can be provided, and a USB memory, a specific low-power radio device, or the like can be connected.
また、本考案に係る小型データ収集装置において、基板は、フレキシブル基板で形成され、矩形又は円筒形のケースに収納可能であることを特徴とする。このような構成にすることで、基板を折り畳むことにより、更なる限られた空間への設置が可能となる。 In the small data collection device according to the present invention, the substrate is formed of a flexible substrate and can be stored in a rectangular or cylindrical case. By adopting such a configuration, it is possible to install in a more limited space by folding the substrate.
本考案に係る小型データ収集装置を用いることにより、名刺サイズの小型データ収集装置を制御装置の内部に配置して必要なデータを収集することができる。また、船舶用のプロペラシャフト内に収容できるようにフレキシブル基板で構成されている小型データ収集装置を折り畳んで収容し、プロペラのキャビテーションノイズを測定するためにスリップリングを用いることなくプロペラシャフト内の配線のみにより実験装置の小型化が可能となるという効果がある。 By using the small data collection device according to the present invention, a small data collection device of a business card size can be arranged inside the control device to collect necessary data. Also, a small data collection device composed of a flexible board is accommodated by folding so that it can be accommodated in a ship propeller shaft, and the wiring in the propeller shaft is used without using a slip ring to measure the cavitation noise of the propeller. Only by this, the experimental apparatus can be downsized.
以下、本考案を実施するための最良の形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.
図1は小型データ収集装置10の構成を示している。小型データ収集装置10は、振動や超音波を測定するセンサ21からの信号を受け入れる入力部と、トリガ入力を受け入れるトリガ回路14と、ユニバーサル・シリアル・バス(USB:登録商標)ドライバを介して外部機器と通信可能なインターフェース部と、電源部と、これらを制御する信号処理プロセッサ(DSP)13と、を有している。入力部はセンサの超音波特性に合わせて信号を受け入れることができ、フィルタアンプの機能を有するバンドパスフィルタ(BPF)11と、192kHzのサンプリング周波数でA/D変換可能なA/D変換器12と、を有している。トリガ部はトリガ回路とトリガ信号を出力するトリガアウト33とを有し、トリガ回路14は測定開始の信号を受け入れることで、イベントベースの測定事象におけるデータ収集を可能にしている。インターフェース部は、A/D変換器12によって得られた測定データを記憶させるためにUSBメモリ16と接続され、USBドライバ15を介してパーソナル・コンピュータ(PC)22と特定小電力無線により通信可能な無線機17と接続されている。電源部は、5Vの電圧を供給するバッテリ19に接続された電源18と、バッテリ19を充電するための電源用コイル23と、を有し、電源用コイル23を有する外部電源24と電磁誘導により電気的に接続することができる。
FIG. 1 shows the configuration of a small
DSP11は、RS−232C等のシリアルインターフェースによってPC22と接続され、小型データ収集装置10の設定情報や測定を行うだけでなく、測定したデータをシリアルインターフェースによってPC21へ送信することができる。また、DS11は、USBドライバ15に接続された無線機17を介してPC22と無線通信することができる。また、DSP11は、タイマを内蔵しており、予め決められた時刻に測定を開始・終了することや測定データを予め決められた時刻にPC21へ送信することもできる。さらに、DSP11は、PC22からの制御を無線通信にて行うと共に、バッテリ19の充電を電磁誘導にて行うことで余分な配線を無くすことが可能となり、実験装置の大型化を防止することができる。
The DSP 11 is connected to the PC 22 through a serial interface such as RS-232C, and can not only perform setting information and measurement of the small
図2は小型データ収集装置10を構成する基板及び部品の実装状態の一例を示している。小型データ収集装置10は、図1に示した構成を名刺サイズの基板25上に有し、基板25の裏面は絶縁フィルムで覆われている。本考案で特徴的な事項の一つは、超音波帯域のデータ収集を可能とすべく、サンプリング周波数を32kHz,48kHz,96kHz,192kHzまで設定可能としている。このサンプリング周波数により、バンドパスフィルタによるアンチエリアジング処理後の周波数において、96kHzの最高記録周波数にて測定することができる。
FIG. 2 shows an example of the mounting state of the board and components that constitute the small
小型データ収集装置10は、8GバイトのUSBメモリを使用し、サンプリング32kHzにおいて約32時間の連続データ収集を可能にしている。このような長時間測定を可能にすべく、小型データ収集装置10の消費電流を待機時において50mAとし、トリガモード待機時において150mAとし、メモリ記録時において200mAとなるように省電力設計とした。図2のバッテリ19は、供給電圧5V,約18000mAhのリチウム・イオンバッテリを使用することで約90時間の作動を実現している。また、データ収集におけるダイナミックレンジを確保するため、セットノイズを約−100dbに押さえている。図2の小型データ収集装置10は、トリガ入力を有していることから、通常の測定モードとして、フリーラン測定,タイマ測定の他に、イベントベースの測定や他の小型データ収集装置と同期して測定を実行することも可能である。
The small
図3はフレキシブル基板26を用いた小型データ収集装置20の実装状態の一例を示して、図4は図3に示した小型データ収集装置を折り畳んだ状態を示している。名刺サイズの小型データ収集装置20を制御装置内に配置することは比較的容易であるが、更なる狭い空間に設置することを可能にするため、フレキシブル基板26上に電子部品を配置して折り畳むことができるようにした。また、USBメモリ16の抜き差しを考慮し、フレキシブル基板26の端部を粘着テープ36で固定し、小型データ収集装置20にストラップ34を設けると共に長手方向にUSBメモリ16を配置することで、矩形や円筒形の限られた空間に小型データ収集装置20を設置した後でも容易にUSBメモリを交換することができる。なお、フレキシブル基板26の裏面は絶縁フィルムで覆われている。
FIG. 3 shows an example of a mounting state of the small
図5は図4に示した小型データ収集装置20を船舶用プロペラシャフト32内に収納して船舶用プロペラ31のキャビテーションノイズ測定のための実験装置を示している。プロペラシャフト32内には、2個の小型データ収集装置20と、1個のバッテリ19を設置し、船舶用プロペラ31に取り付けたセンサ21からのケーブルを各小型データ収集装置20に接続している。また、2個の小型データ収集装置20を同期して測定させるためにトリガライン35で接続している。
FIG. 5 shows an experimental apparatus for measuring the cavitation noise of the
船舶用プロペラ31を水中に配置し、図示しないモータでプロペラシャフト32を回転させることでプロペラ先端部にて発生するキャビテーションノイズを小型データ収集装置20で測定することができる。測定の制御はPC21からの無線通信により行い、各小型データ収集装置20で測定した測定データを無線通信にてPC21で受信する。また、外部電源24を使用して小型データ収集装置20に取り付けられている電源用コイルを介してバッテリ19を充電することができるため、充電のために小型データ収集装置20を取り外す手間を省くことができる。
The small-sized
以上、上述したように、本実施形態に係る小型データ収集装置を用いることにより、名刺サイズの小型データ収集装置を制御装置の内部に配置して必要なデータを収集することができ、超音波帯域のデータロガーとして使用することが可能である。また、船舶用のプロペラシャフト内に収容できるようにフレキシブル基板で構成されている小型データ収集装置を折り畳んで収容し、プロペラのキャビテーションノイズを測定するためにスリップリング等の接続器具を用いることなくプロペラシャフト内の配線だけで済み、実験装置の大型化を防止できる。 As described above, by using the small data collection device according to the present embodiment, the business card size small data collection device can be arranged inside the control device, and necessary data can be collected. It can be used as a data logger. In addition, a small-sized data collection device composed of a flexible substrate is accommodated by being folded so that it can be accommodated in a propeller shaft for a ship, and a propeller is used without using a connecting device such as a slip ring to measure cavitation noise of the propeller. Only the wiring in the shaft is required, and the enlargement of the experimental apparatus can be prevented.
10,20 小型データ収集装置、11 BPF、12 A/D変換器、14 トリガ回路、15 USBドライバ、16 USBメモリ、17 無線機、18 電源、19 バッテリ、21 センサ、23 電源用コイル、24 外部電源、25 基板、26 フレキシブル基板、31 船舶用プロペラ、32 船舶用プロペラシャフト、33 トリガアウト、34 ストラップ、35 トリガライン、36 粘着テープ。 10, 20 Small data collection device, 11 BPF, 12 A / D converter, 14 Trigger circuit, 15 USB driver, 16 USB memory, 17 Radio, 18 Power supply, 19 Battery, 21 Sensor, 23 Power supply coil, 24 External Power supply, 25 substrate, 26 flexible substrate, 31 marine propeller, 32 marine propeller shaft, 33 trigger out, 34 strap, 35 trigger line, 36 adhesive tape.
Claims (5)
センサからの信号を受け入れるフィルタアンプと、
フィルタアンプからの信号を変換する超音波周波数帯のA/D変換器と、
A/D変換器からのデータを処理する信号処理プロセッサと、
信号処理プロセッサと通信を行うシリアルインターフェース回路と、
シリアルインターフェース回路に接続されたメモリと、
これらの電子部品を電気的に接続する基板と、
を有することを特徴とする小型データ収集装置。 In a small data collection device that can be attached to a device under test,
A filter amplifier that accepts the signal from the sensor;
An A / D converter in an ultrasonic frequency band for converting a signal from the filter amplifier;
A signal processor for processing data from the A / D converter;
A serial interface circuit for communicating with the signal processor;
A memory connected to a serial interface circuit;
A board for electrically connecting these electronic components;
A small-sized data collection device characterized by comprising:
外部トリガによりデータ収集の開始又は停止を信号処理プロセッサに入力するトリガ回路と、
シリアルインターフェース回路に接続された特定小電力無線機と、
充電可能な二次電池と、
電磁誘導により電源用コイルを介して二次電池を充電することが可能な電源と、
を有することを特徴とする小型データ収集装置。 The small data collection device according to claim 1,
A trigger circuit for inputting start or stop of data collection to the signal processor by an external trigger;
A specific low power radio connected to the serial interface circuit;
Rechargeable secondary battery,
A power supply capable of charging a secondary battery via a power supply coil by electromagnetic induction;
A small-sized data collection device characterized by comprising:
基板は、名刺サイズであることを特徴とする小型データ収集装置。 In the small data collection device according to claim 1 or 2,
A small-sized data collection device, wherein the substrate is a business card size.
シリアルインターフェース回路は、ユニバーサル・シリアル・バス(USB)であることを特徴とする小型データ収集装置。 In the small data collection device according to claim 1 or 2,
A small-sized data collection device, wherein the serial interface circuit is a universal serial bus (USB).
基板は、フレキシブル基板で形成され、矩形又は円筒形のケースに収納可能であることを特徴とする小型データ収集装置。 The small data collection device according to claim 1,
A small-sized data collection device, wherein the substrate is formed of a flexible substrate and can be stored in a rectangular or cylindrical case.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011006209U JP3172814U (en) | 2011-10-24 | 2011-10-24 | Small data collection device |
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JP3172814U true JP3172814U (en) | 2012-01-12 |
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JP2011006209U Expired - Lifetime JP3172814U (en) | 2011-10-24 | 2011-10-24 | Small data collection device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104678809A (en) * | 2015-02-25 | 2015-06-03 | 刘彤 | Universal sensor control equipment and system |
JP2016148552A (en) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | Strain measurement system and strain measurement apparatus of railway vehicle |
-
2011
- 2011-10-24 JP JP2011006209U patent/JP3172814U/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
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