本實用新型屬于故障監(jiān)測裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：軸承作為機(jī)電設(shè)備中最易誘發(fā)故障配件之一，為保障其安全運(yùn)行，減少維修費用，增加運(yùn)行時間，必須對軸承故障檢測進(jìn)行深入研究，設(shè)計一套系統(tǒng)保障軸承在機(jī)電設(shè)備中安全運(yùn)行。但是現(xiàn)有的軸承故障診斷系統(tǒng)存在工業(yè)現(xiàn)場布線復(fù)雜，部署成本高，靈活性不強(qiáng)等問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了達(dá)到上述目的，本實用新型提供一種虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)布線復(fù)雜、部署成本高、靈活性不強(qiáng)的問題。本實用新型所采用的技術(shù)方案是，虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次連接的用于采集軸承故障振動信號的傳感器、用于將傳感器采集的信號通過藍(lán)牙傳出的無線傳感發(fā)射模塊、用于接收無線傳感發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)的無線傳感接收模塊、用于將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)腄AQ數(shù)據(jù)采集卡及利用虛擬儀器的用于實時顯示故障信號的上位機(jī)模塊，所述的無線傳感發(fā)射模塊包括采用STM32F103RET6單片機(jī)的主控模塊、采用ADS8344的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、采用SD1卡的存儲模塊、采用LMS2575s-5和AMS1117的電源模塊和藍(lán)牙發(fā)射模塊，所述的無線傳感接收模塊包括D/A轉(zhuǎn)換器DAC8531、采用STM32F103RET6單片機(jī)的主控模塊、采用LMS2575s-5和AMS1117的電源模塊和藍(lán)牙接收模塊。本實用新型的特征還在于，進(jìn)一步地，所述無線傳感發(fā)射模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括ADS8344、電容C1、電容C2、電容C3、電阻R2、二極管D1、二極管D2、電阻R4、電阻R5、電容C4、電阻R3、電阻R6、二極管D3，電阻R2與電容C1組成低通濾波器去除電源噪聲，再與電容C2和電容C3一起連接到ADS8344的VCC引腳；二極管D1、二極管D2、電容C4和電阻R3組成壓電式加速度傳感器的輸入通道，與ADS8344的CH0引腳相連；電阻R4和電阻R5用來監(jiān)控電壓，連接到ADS8344的CH4引腳；電阻R6和二極管D3組成參考電壓電路，連接到ADS8344的VREF引腳；所述無線傳感發(fā)射模塊的采用SD1卡的存儲模塊包括存儲卡SD1、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電容C5、電容C6、電阻R12、三極管Q1，電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11分別連接到SD1卡的D2引腳、D3引腳、CMD引腳、D0引腳、D1引腳，起到上拉電壓的作用；電容C5、電容C6、電阻R12、三極管Q1組成的電路與SD1卡的VDD引腳連接，控制SD1卡的電源通斷；所述無線傳感發(fā)射模塊的電源模塊包括LMS2575s-5、AMS1117、開關(guān)P1、開關(guān)P2、開關(guān)P6、開關(guān)P3、電容C7、電容C8、二極管D5、電感L1、開關(guān)P5、開關(guān)P4、電容C9、電容C11、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、二極管D4，開關(guān)P1與開關(guān)P2相連，并與LMS2575s-5連接，實現(xiàn)12V供電的通斷；開關(guān)P6與開關(guān)P3相連，并與LMS2575s-5連接，實現(xiàn)24V供電的通斷；電容C7接入LMS2575s-5的Vin引腳；電容C8連接到LMS2575s-5的FEEDBACK引腳；電感L1和二極管D5與LMS2575s-5的OUTPUT引腳連接；電容C9與AMS1117的Vout引腳連接；電容C11與AMS1117的Vin引腳連接；電阻R15和二極管D4組成電源指示電路，連接到AMS1117的Vout引腳；所述無線傳感發(fā)射模塊中STM32F103RET6的PC0引腳、PC1引腳、PC2引腳、PC3引腳、PC4引腳和PC5引腳分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的DCLK引腳、CS引腳、DIN引腳、BUSY引腳、DOUT引腳和SHDN引腳連接，存儲模塊的D2引腳、D3引腳、CMD引腳、VDD引腳、CLK引腳、D0引腳和D1引腳分別與STM32F103RET6的PC10引腳、PC11引腳、PD2引腳、PA8引腳、PC12引腳、PC8引腳和PC9引腳連接。進(jìn)一步地，所述無線傳感接收模塊的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊包括DAC8531、電容C1、電容C2、電容C3、電阻R2、電阻R6、二極管D3。電阻R2與電容C1組成低通濾波器去除電源噪聲，再與電容C2和電容C3一起連接到DAC8531的VDD引腳；電阻R6和二極管D3組成參考電壓電路，連接到DAC8531的VREF引腳；端子的2引腳與DAC8531的VOUT引腳連接，起到與DAQ數(shù)據(jù)采集卡連接的作用；所述無線傳感接收模塊中STM32F103RET6的PC0引腳、PC1引腳、PC2引腳分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的DIN引腳、SCLK引腳和SYNC引腳連接；所述無線傳感接收模塊中電源模塊的AMS1117的Vout引腳與STM32F103RET6的VDD-1引腳、VDD-2引腳、VDD-3引腳、VDD-4引腳、VDDA引腳連接，提供3.3V電壓；所述無線傳感接收模塊中藍(lán)牙模塊P4連接到STM32F103RET6的USART1-TX引腳和USART1-RX引腳；電容C12、電容C13和晶振Y1組成晶振電路，與STM32F103RET6的OSC-IN引腳和OSC-OUT引腳連接；電阻R13、電阻R14、電阻R16和撥碼開關(guān)*4組成啟動選擇電路，連接到STM32F103RET6的BOOY0引腳和BOOT1引腳；電阻R17、電容C10、開關(guān)S1和二極管D6組成復(fù)位開關(guān)電路，與STM32F103RET6的RST引腳連接；JTAG接口P5的3引腳、4引腳、5引腳、6引腳、7引腳、9引腳分別與STM32F103RET6的JNTRST引腳、JTDI引腳、JTMS引腳、JTCK引腳、JTDO引腳、RST引腳連接，用來向主控芯片STM32F103RET6下載程序。進(jìn)一步地，所述上位機(jī)模塊包括時域模塊、波降噪后時域模塊、頻域模塊、小波降噪后頻域模塊和故障報警模塊。本實用新型的有益效果是：通過無線傳感實現(xiàn)振動信號的無線傳輸，并將振動信號傳入上位機(jī)，在上位機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)處理。該系統(tǒng)界面友好，操作簡單直觀，可以減少工業(yè)現(xiàn)場布線，降低監(jiān)測系統(tǒng)部署成本，增加監(jiān)測系統(tǒng)的靈活性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，特別適用于在中小型機(jī)電設(shè)備中推廣使用。附圖說明為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實用新型虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型的虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)的無線傳感發(fā)射模塊具體實施的電路圖；圖3是本實用新型的虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)的無線傳感接收模塊具體實施的電路圖；圖4是本實用新型的虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)的DAQ數(shù)據(jù)采集卡電路圖；圖5是本實用新型的虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)的上位機(jī)模塊的結(jié)構(gòu)框圖；圖6是本實用新型的虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)的上位機(jī)模塊的程序框圖。圖中，1.傳感器，2.無線傳感發(fā)射模塊，3.無線傳感接收模塊，4.DAQ數(shù)據(jù)采集卡，5.上位機(jī)模塊；501.時域模塊，502.小波降噪后時域模塊，503.頻域模塊，504.小波降噪后頻域模塊，505.故障報警模塊。具體實施方式下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。本實用新型虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1-5所示，包括依次連接的用于采集軸承故障振動信號的傳感器1、用于將傳感器1采集的信號通過藍(lán)牙傳出的無線傳感發(fā)射模塊2、用于接收無線傳感發(fā)射模塊2的數(shù)據(jù)的無線傳感接收模塊3、用于將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)腄AQ數(shù)據(jù)采集卡4及利用虛擬儀器的用于實時顯示故障信號的上位機(jī)模塊5，所述的無線傳感發(fā)射模塊2包括采用STM32F103RET6單片機(jī)的主控模塊、采用ADS8344的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、采用SD1卡的存儲模塊、采用LMS2575s-5和AMS1117的電源模塊和藍(lán)牙發(fā)射模塊，所述的無線傳感接收模塊3包括D/A轉(zhuǎn)換器DAC8531、采用STM32F103RET6單片機(jī)的主控模塊、采用LMS2575s-5和AMS1117的電源模塊和藍(lán)牙接收模塊。所述無線傳感發(fā)射模塊2的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括ADS8344、電容C1、電容C2、電容C3、電阻R2、二極管D1、二極管D2、電阻R4、電阻R5、電容C4、電阻R3、電阻R6、二極管D3，電阻R2與電容C1組成低通濾波器去除電源噪聲，再與電容C2和電容C3一起連接到ADS8344的VCC引腳；二極管D1、二極管D2、電容C4和電阻R3組成壓電式加速度傳感器的輸入通道，與ADS8344的CH0引腳相連；電阻R4和電阻R5用來監(jiān)控電壓，連接到ADS8344的CH4引腳；電阻R6和二極管D3組成參考電壓電路，連接到ADS8344的VREF引腳；所述無線傳感發(fā)射模塊2的采用SD1卡的存儲模塊包括存儲卡SD1、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電容C5、電容C6、電阻R12、三極管Q1，電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11分別連接到SD1卡的D2引腳、D3引腳、CMD引腳、D0引腳、D1引腳，起到上拉電壓的作用；電容C5、電容C6、電阻R12、三極管Q1組成的電路與SD1卡的VDD引腳連接，控制SD1卡的電源通斷；所述無線傳感發(fā)射模塊2的電源模塊包括LMS2575s-5、AMS1117、開關(guān)P1、開關(guān)P2、開關(guān)P6、開關(guān)P3、電容C7、電容C8、二極管D5、電感L1、開關(guān)P5、開關(guān)P4、電容C9、電容C11、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、二極管D4，開關(guān)P1與開關(guān)P2相連，并與LMS2575s-5連接，實現(xiàn)12V供電的通斷；開關(guān)P6與開關(guān)P3相連，并與LMS2575s-5連接，實現(xiàn)24V供電的通斷；電容C7接入LMS2575s-5的Vin引腳；電容C8連接到LMS2575s-5的FEEDBACK引腳；電感L1和二極管D5與LMS2575s-5的OUTPUT引腳連接；電容C9與AMS1117的Vout引腳連接；電容C11與AMS1117的Vin引腳連接；電阻R15和二極管D4組成電源指示電路，連接到AMS1117的Vout引腳；所述無線傳感發(fā)射模塊2中STM32F103RET6的PC0引腳、PC1引腳、PC2引腳、PC3引腳、PC4引腳和PC5引腳分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的DCLK引腳、CS引腳、DIN引腳、BUSY引腳、DOUT引腳和SHDN引腳連接，存儲模塊的D2引腳、D3引腳、CMD引腳、VDD引腳、CLK引腳、D0引腳和D1引腳分別與STM32F103RET6的PC10引腳、PC11引腳、PD2引腳、PA8引腳、PC12引腳、PC8引腳和PC9引腳連接。所述無線傳感接收模塊3的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊包括DAC8531、電容C1、電容C2、電容C3、電阻R2、電阻R6、二極管D3。電阻R2與電容C1組成低通濾波器去除電源噪聲，再與電容C2和電容C3一起連接到DAC8531的VDD引腳；電阻R6和二極管D3組成參考電壓電路，連接到DAC8531的VREF引腳；端子的2引腳與DAC8531的VOUT引腳連接，起到與DAQ數(shù)據(jù)采集卡連接的作用；所述無線傳感接收模塊3中STM32F103RET6的PC0引腳、PC1引腳、PC2引腳分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的DIN引腳、SCLK引腳和SYNC引腳連接；所述無線傳感接收模塊3中電源模塊的AMS1117的Vout引腳與STM32F103RET6的VDD-1引腳、VDD-2引腳、VDD-3引腳、VDD-4引腳、VDDA引腳連接，提供3.3V電壓；所述無線傳感接收模塊3中藍(lán)牙模塊P4連接到STM32F103RET6的USART1-TX引腳和USART1-RX引腳；電容C12、電容C13和晶振Y1組成晶振電路，與STM32F103RET6的OSC-IN引腳和OSC-OUT引腳連接；電阻R13、電阻R14、電阻R16和撥碼開關(guān)*4組成啟動選擇電路，連接到STM32F103RET6的BOOY0引腳和BOOT1引腳；電阻R17、電容C10、開關(guān)S1和二極管D6組成復(fù)位開關(guān)電路，與STM32F103RET6的RST引腳連接；JTAG接口P5的3引腳、4引腳、5引腳、6引腳、7引腳、9引腳分別與STM32F103RET6的JNTRST引腳、JTDI引腳、JTMS引腳、JTCK引腳、JTDO引腳、RST引腳連接，用來向主控芯片STM32F103RET6下載程序。所述上位機(jī)模塊5包括時域模塊501、波降噪后時域模塊502、頻域模塊503、小波降噪后頻域模塊504和故障報警模塊505。圖2為本實用新型的虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)的無線傳感發(fā)射模塊2具體實施的電路圖。由圖可知，所述的無線傳感發(fā)射模塊2選用STM32F103RET6單片機(jī)做為主控模塊，采用ADS8344為模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，表1是對ADS8344芯片各個引腳的介紹，引腳DCLK，CS，DIN，BUSY，DOUT與單片機(jī)連接，CH0為傳感器信號的輸入通道。儲存利用的是SD卡，引腳D0，D1，D2，D3，CMD與單片機(jī)連接。電源模塊采用是LMS2575s-5和AMS1117，LMS2575s-5將12V電壓轉(zhuǎn)為5V，AMS1117將5V轉(zhuǎn)為3.3V。藍(lán)牙發(fā)射模塊通過引腳USART1_TX和USART1_RX與單片機(jī)相連。引腳引腳名定義1-8CH0-CH7模擬電壓輸入通道9COM模擬輸入的參考地10SHDN功耗管理，為低電壓則進(jìn)入低功耗狀態(tài)11VREF參考電壓輸入引腳12,20VCC供電引腳，電壓范圍2.7V-5V13,14GND地15DOUT串行數(shù)據(jù)輸出16BUSY忙信號17DIN串行數(shù)據(jù)輸入18CS片選信號線，低電平有效19DCLK串行時鐘有效表1圖3為本實用新型的虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)的無線傳感接收模塊3具體實施的電路圖，所述的無線傳感接收模塊3選用STM32F103RET6單片機(jī)做為主控模塊，采用DAC8531為數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，表2是對DAC8531芯片各個引腳的介紹，引腳DIN，SCLK，SYNC與單片機(jī)連接，VOUT是DAQ數(shù)據(jù)采集卡的輸入端。電源模塊和藍(lán)牙接收模塊同上面的無線傳感發(fā)射模塊。引腳引腳名定義1VDD供電引腳，電壓范圍2.7V-5.5V2VREF參考電壓輸入引腳3VFB輸出放大器反饋連接4VOUT模擬電壓輸出通道5SYNC電平觸發(fā)控制輸入6SCLK串行時鐘輸入7DIN串行數(shù)據(jù)輸入8GND地表2圖4為本實用新型的虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)的DAQ數(shù)據(jù)采集卡4具體實施的電路圖。NI9234模擬輸入通道通過一個50Ω的電阻連接至機(jī)箱地。每個通道均具有過壓保護(hù)功能。每個通道的輸入信號經(jīng)緩沖、調(diào)理后，由24位Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器對其采樣?？赏ㄟ^軟件將通道配置為AC或DC耦合。對于配置為AC耦合的通道，可開啟或關(guān)閉IEPE激勵電流。圖5為本實用新型的虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)的上位機(jī)模塊5的結(jié)構(gòu)框圖。由圖可知，上位機(jī)模塊5包括時域模塊501、頻域模塊502、小波降噪后時域模塊503、小波降噪后頻域模塊504和故障報警模塊505。時域模塊501是從通過時間與信號幅值的關(guān)系來實時顯示故障信號，頻域模塊503是從頻率與信號幅值的關(guān)系來呈現(xiàn)故障特征，小波降噪后時域模塊502是信號經(jīng)過小波降噪后信號的時域圖形，小波降噪后頻域模塊504是信號經(jīng)過小波降噪后信號的頻域圖形，故障報警模塊505是對軸承的故障進(jìn)行實時報警。圖6為本實用新型的虛擬式軸承故障無線實時監(jiān)測系統(tǒng)的上位機(jī)模塊5的程序框圖。由圖可知，DAQmx創(chuàng)建通道VI、DAQmx定時VI、DAQmx開始任務(wù)VI和DAQmx讀取VI組成模擬信號輸入通道。時域模塊501是信號直接通過波形圖VI顯示；小波降噪后時域模塊502中，信號先經(jīng)過小波降噪VI進(jìn)行降噪，然后通過波形圖VI來進(jìn)行顯示；頻域模塊503通過快速傅里葉變換VI將信號從時域變換到頻域顯示在波形圖VI中；小波降噪后頻域模塊504使用小波降噪VI來進(jìn)行降噪，再運(yùn)用快速傅里葉變換VI變換到頻域，最后利用波形圖VI呈現(xiàn)信號。故障報警模塊505利用標(biāo)準(zhǔn)差和方差VI，與設(shè)定的閾值來進(jìn)行比較，從而實現(xiàn)故障報警。本實用新型使用時，傳感器1采集的軸承信號，通過CH0引腳傳入到ADS8344進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)過DOUT引腳進(jìn)入無線傳感發(fā)射模塊2中的STM32F103RET6，STM32F103RET6使用USART1-TX引腳和USART1-RX引腳與藍(lán)牙模塊連接，信號在藍(lán)牙技術(shù)下進(jìn)行無線傳輸；之后信號再通過USART1-TX引腳和USART1-RX引腳傳入無線傳感接收模塊3中的STM32F103RET6，STM32F103RET6利用PC0引腳把信號送入DAC8531的DIN引腳進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)DAC8531的VOUT引腳接到DAQ數(shù)據(jù)采集卡4的AI0通道；DAQ數(shù)據(jù)采集卡4將處理后的信號通過USB接口連接到上位機(jī)模塊5進(jìn)行處理顯示。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3