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      基于ARM9的機電設備檢測終端研究與設計

      作者: 時間:2018-09-07 來源:網絡 收藏

      摘要:為對大型復雜機電設備的狀態(tài)進行實時監(jiān)測,設計了一種基于ARM9和WinCE操作系統(tǒng)的機電設備監(jiān)測終端。以模塊化的思想設計了S3C2440核心板、數據采集、振動監(jiān)測、輸出控制、TFT液晶顯示等模塊。完成了嵌入式WinCE軟件系統(tǒng)的開發(fā)。
      關鍵詞:監(jiān)測終端;ARM9;振動監(jiān)測;嵌入式WinCE

      機電設備檢測終端系統(tǒng)集微處理器、數據采集、控制執(zhí)行、通信接口、人機接口等模塊于一體,達到實時監(jiān)測機電設備狀態(tài)的目的。
      隨著生產自動化水平的提高,機電設備在很多大型設備中處于核心地位,漸趨復雜,對其維護的要求越來越高,若機電設備的故障得不到及時的發(fā)現(xiàn),整個大型裝備的正常運行將會受到影響。根據設備實時檢測數據和故障診斷為基礎的維修具有針對性強,實時性高的優(yōu)點。從而達到降低生產成本、提高企業(yè)效益的目的,極具研究前景。

      1 機電設備檢測終端系統(tǒng)硬件設計
      機電設備檢測終端控制結構框圖如圖1所示。主控模塊是機電設備檢測終端的核心,主要負責從信號采集模塊獲取機電設備的運行參數,對獲得的數據進行相關分析與處理,顯示機電設備的運行參數,定時保存參數數據,并通過通信接口將采集數據傳給監(jiān)測系統(tǒng)主控制端。它主要包括ARM9的核心板、通信接口、信號采集、人機接口、輸出控制、數據存儲、電源管理等部分。

      本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/201809/388662.htm


      微處理器協(xié)調各模塊之間的工作,主要完成以下任務:將數據采集模塊采集到的數據進行存儲和顯示;通過通信模塊將采集的數據傳輸給監(jiān)測系統(tǒng)主控制機;根據數據采集模塊采集的數據產生控制命令,控制執(zhí)行模塊完成相應的執(zhí)行動作;根據監(jiān)測系統(tǒng)主控制端通過通信接口傳來的控制命令,執(zhí)行相應的操作。
      作為機電設備監(jiān)測終端系統(tǒng)的重要組成部分,本文主要分析振動檢測模塊、開關/模擬信號采集模塊、溫度監(jiān)測模塊以及輸出控制模塊4部分。
      1.1 振動檢測電路設計
      高速旋轉的機電設備,由于旋轉質量的不平衡、軸承的剛度、滾珠的缺陷、滑動軸承的油膜振蕩等因素影響都會引起振動,會產生巨大的反復變動的交變載荷,這不但會降低機器的使用壽命和可靠性,而且還會發(fā)生嚴重的破壞事故。將速度傳感器的外殼固定在振動物體上,整個傳感器跟著振動物體一起振動,而處在空氣間隙內的動線圈是用很軟的簧片固定在外殼上的,其自振頻率ωn較低。當振動物體的振動頻率ω≥1.5ωn時,動線圈處在相對靜止狀態(tài),線圈與磁鋼之間發(fā)生相對運動,動線圈切割磁力線而產生感應電勢E=BLV,公式中B為磁場強度、L為感應線圈導線長度、V為相對運動速度,當B、L一定時,輸出電勢E正比于振動速度V。若要取得與振動位移成正比的振動信號,傳感器輸出的信號必須經積分回路,再對信號進行電壓幅值調理,將模擬信號轉換為S3C2440所能接收的0~3.3 V電壓。
      1.2 開關/模擬信號采集電路設計
      開關/模擬信號采集電路包括直流模擬量采集電路、數字開關量采集電路兩部分。
      模擬量采集模塊:采集機電設備配電柜里面緩變的傳感器參數,因此需監(jiān)測直流模擬電壓或電流值。本監(jiān)測終端要求提供兩路采集通道,其中一路為直流電壓,其測量范圍為0~5 V;另一路為直流電流,其測量范圍為4~20 mA??紤]到機電設備配電柜的運行環(huán)境,模擬信號采集之后需進行電氣隔離,因此直流模擬量的采集分為采樣和隔離兩部分。為減少隔離通道,選用串行A/D轉換芯片,其通信接口選用具有SPI通信接口的串行A/D轉換芯片ADC0832,如圖2所示。


      開關量采集模塊:采集開關的狀態(tài)。本監(jiān)測終端要求提供四路數字開關量采集通道,數字開關量的最大值為5 V。為提高核心板的可靠性,在核心板與數字開關量之間選用光耦合進行電氣隔離。其中一路數字開關量采集電路如圖3所示。


      如圖3所示,當輸入的數字開關量(D—IN1)為低電平時,光耦導通,核心板采集到光耦輸出信號(DOUT1)為低電平:當輸入的數字開關量(D—IN1)為高電平時,光耦斷開,核心板采集到光耦輸出信號(DOUT1)為高電平。由此可知,核心板采集到的光耦輸出信號(DOUT1)正確反映了數字開關量的狀態(tài)。


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