[发明专利]一种风机信号采集器

摘要

本发明公开了一种风机信号采集器，它包括传感器信号调理模块、信号采集处理模块和数据通信传输模块；传感器信号调理模块送出的模拟信号与音频、视频信号，送到信号采集处理模块，被转换为数字信息，并做预处理，然后经由数据通信传输模块传输到控制中心供进一步分析处理和故障处理。本信号采集器将风机传动链部分的振动信号、转速信号、温度信号以16位ADC多通道进行同步采集，并通过以太网和GPRS进行传输，提高了采集精度的同时提升了数据传输的实时性，还增加音频采集、视频监控功能，为上位机进行数据分析、噪声分析、状态监测与故障诊断提供了坚实的基础。

主权项

1.一种风机信号采集器，其特征在于，包括：传感器信号调理模块、信号采集处理模块和数据通信传输模块、传感器信号调理模块：将信号采集模块得到的振动、温度、转速、音频、视频传感器信号依次经过隔离、滤波、放大模块，将上述采集信号进行同步转换的并行ADC采集模块；信号采集处理模块：包括以STM32F407IG16为CPU的最小系统电路、16位ADC转换电路、音频采集电路、视频采集电路，信号采集处理模块用于将振动、温度、转速、音频、视频的模拟信号采集并转换为数字信号，供CPU选择存储或传输之用；数据通信传输模块：包括以太网传输电路，GPRS通讯电路，传输过程中可以选择以太网和GPRS两种通信方式，以满足复杂多变的现场环境需求，数据通信传输模块是振动、温度、转速、音频、视频信号采集处理模块采集回来的数字信号与控制中心或维护人员的通信渠道，可以选择上述以太网通信或GPRS两种通信方式；工作时，传感器信号调理模块送出的模拟信号与音频、视频信号送到信号采集处理模块，将其被转换为数字信息，并做预处理，然后经由数据通信传输模块传输到控制中心供进一步分析处理和故障处理；该风机信号采集器依托以下电路设计实现，电路中包含：以STM32F407IG16为CPU的最小系统电路，其中只包含一个处理器；振动、温度、转速信号的16位并行ADC转换处理电路，音频、视频采集电路；振动信号调理电路、温度信号调理电路、转速信号调理电路、温度测量电路、振动信号测量电路、主轴转速信号测量电路、以及以太网传输电路和GPRS通讯电路；其中，振动信号调理电路中，振动信号采集传感器选用内装IC的压电加速度传感器，接口为BNC插座；采用正电压稳压器为核心的4mA恒流源对内装IC的压电加速度传感器供电，电源线与信号线复用，即电源线就是信号传输线；采用运算放大器做电压跟随器，对内装IC的压电加速度传感器的输出信号起到隔离与稳定的作用；内装IC的压电加速度传感器的输出电压要大于ADC的输入电压上限，选用仪用放大器对振动传感器的输出电压做缩放处理；用低通滤波器对1KHz特定频率段内的振动信号选取；转速信号调理电路中，采用接近开关做转速信号采集的目标传感器，采用一只三极管，将接近开关的输出线与三极管基极连接，将ADC输入端和+3.3V与三极管集电极并联，对接近开关的输出电压幅值调节以使其适合CPU的输入电压上限；温度信号调理电路中，温度信号采集传感器选用四线制热电阻传感器，采用恒流源式测温电路；用正电压稳压器产生1mA恒流源，电流流过热电阻时产生压降，通过运算放大器将此微弱压降信号放大10倍，输出适合ADC采集的电压信号；主轴转速测量电路中，用转速传感器获取转速信号，用三极管Q1进行电压调节，通过统计高电平或低电平达到统计转速的效果；温度测量电路中，用热电阻温度传感器作为温度采集的目标传感器，采用四线制恒流源测量法，用运算放大器U40作为1mA恒流源对热电阻温度传感器供电，通过运算放大器U43对输出电压放大处理，并对放大后的电压信号经过一阶RC低通滤波处理其包含的高次谐波或其他干扰、噪声，并用稳压二极管D2做稳压处理。