[实用新型]基于STC90C51单片机的轴承振动信号监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械设备控制及监测领域，具体为一种基于STC90C51单片机的机械传动部件的轴承振动信号的监测系统。

背景技术

机械传动部件是一个复杂并且极其重要的部分，特别是其滚动轴承部分。滚动轴承的好坏直接影响着设备的工作效率。振动信号是检测轴承好坏最重要和最有效的一项指标。所以在监测轴承健康情况之前要采集有效的振动信号，这不仅要选取合适的传感器对其进行采集，同时还要设计适合的电路并且符合当前工作环境的设备，这包括芯片的选取、电路的设计等，以便于对轴承振动信号进行采集。利用设计出硬件电路和芯片特性来最大化的减小振动信号受周围环境的影响，要求具有可靠性高、实时性强，性价比高等特点。

目前，该领域中多以ARM和DSP为内核的设计，但该设计存在设计复杂、开发周期长、工作量大等问题。并且由于电路的设计复杂，导致的设备体积和形状比较大，在执行任务时容易受到损坏并且不利于维修，为长期持续的工作带来了麻烦。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于STC90C51单片机的轴承振动信号监测系统，该轴承振动信号监测系统具有设计简单、开发周期短、工作量小且便于维修的特点。 

本实用新型的技术方案：一种基于STC90C51芯片的轴承振动信号的监测系统，包括主机、传感器、电源线和传输天线。主机有1个长方形的外壳，在主机外壳上方设有一个传感器信号线输入凹槽和一个电源输入凹槽；在主机外壳的一个侧面安有一个电源开关、一个SD卡凹槽和一个USB插口凹槽，在主机外壳的另一个侧面安有天线凹槽。在主机外壳内装有1块主控电路板，该主控电路是微处理器电路、信号调理电路、SD卡驱动电路、USB驱动电路、无线数据传输电路和电源电路组成。主控电路板上的微处理器电路是由STC90C51芯片及其外围电路构成，负责整个系统的信号处理、AD转换、SD储存功能、USB数据传输功能。该主控电路板上的信号调理电路上设有一个传感器数据线输入接口，通过传感器数据线与传感器相连，该传感器数据线输入接口位于主机外壳上方的传感器数据线输入凹槽处。主控电路板上的SD卡驱动电路上有一个SD卡接口，该SD卡接口位于主机外壳前方的SD卡凹槽处，可以直接插入SD储存卡并存储信息。主控电路板上还带有USB驱动电路，当轴承停止工作后可以直接通过SD凹槽旁边的USB插口凹槽连接计算机进行数据提取。主控电路板上的无线数据传输电路有一个天线接口，该天线接口位于主机一个侧面的天线凹槽，可以直接插入天线将数据实时地发送到控制台进行分析，实现监测的目标。主控电路板上的电源电路设有一个电源线输入接口，通过电源线与外部供电电源相连，该电源线输入接口位于主机外壳上方的电源输入凹槽处。主机外壳前方的电源开关可以使整个系统处于开始工作或停止工作状态。

主控电路是微处理器电路、信号调理电路、驱动电路、SD卡驱动电路、USB驱动电路、无线数据传输电路和电源电路组成。主控电路板上的微处理器电路是由STC90C51芯片及其外围电路构成。通过电源电路给系统上电后，微处理器STC90C51负责信号的采集和控制功能。信号调理电路负责用来对接收到的振动信号进行放大滤波处理。主控电路板上的SD卡驱动电路上有一个SD卡接口，用于存储采集进来的信号信息。主控电路板上还带有利用CP2102驱动芯片的USB驱动电路，在不拿出SD卡时，可以直接通过SD凹槽旁边的USB插口凹槽直接连接计算机进行数据提取。主控电路板上还带有无线数据传输电路，负责将轴承信号数据实时地发送到控制台进行监测。

通过连接主机上方的电源接口凹槽后，按下主机前面的电源按键后主机开始工作。传感器采集振动信号后，通过电缆线把信号传输给主控电路中的信号调理电路中，进行放大滤波等处理后再通过主控电路中自带的AD转换功能，把数据储存到SD模块中，同时还将数据通过无线数据传输功能发送到控制中心进行分析和监控。

本实用新型设计了一套可以连接加速度传感器，并基于STC90C51单片机的轴承振动信号监测系统，该振动信号监测系统是以最常用的单片机芯片STC90C51为核心，避免了复杂的电路设计，缩短了开发周期，最终使得工作量大大减少。通过已选好的ICP型加速度传感器，来采集机械部件中轴承发出的振动信号，经过STC90C51芯片自带的AD功能对信号进行模数转换，后将数据信息储存到SD存储模块中，同时也将转换后的数字信号通过无线数据传输模块直接发送到控制中心进行实时的分析处理，实现对轴承健康状况的实时监测。在性能上和后期维修方面得到了有效地改善。

附图说明