[發(fā)明專利]一種基于多電源管理系統(tǒng)的振動(dòng)傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011247094.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112414542B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊秦敏;曹偉偉;李云鵬;賀勝如
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H17/00
• 分類號(hào): G01H17/00;H02N2/18;H02J7/32;H02J7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多電源管理系統(tǒng)的振動(dòng)傳感器，通過(guò)微處理器模塊獲取三軸加速度檢測(cè)模塊采集的實(shí)時(shí)三軸加速度值，將三軸加速度值通過(guò)帶通濾波及積分算法計(jì)算獲得加速度峰峰值與速度有效值；同時(shí)采集電池當(dāng)前的電壓值，從而評(píng)判電池當(dāng)前電量是否可以繼續(xù)支持傳感器工作；在完成一次采樣后，通過(guò)通訊模塊將振動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測(cè)端，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；電源管理模塊接收微處理器模塊的指令從而選擇不同電源持續(xù)供電，同時(shí)通過(guò)硬件開(kāi)關(guān)調(diào)度振動(dòng)發(fā)電模塊為缺電電源進(jìn)行充電；該振動(dòng)傳感器通過(guò)采用電池、振動(dòng)發(fā)電多種用電來(lái)源的方式，不僅充分利用被浪費(fèi)的機(jī)械能，同時(shí)延長(zhǎng)更換電池周期，提高系統(tǒng)使用效率，降低社會(huì)資源浪費(fèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種基于多電源管理系統(tǒng)的振動(dòng)傳感器。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)式機(jī)械設(shè)備在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)被廣泛應(yīng)用，在一座大型工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)往往都配備數(shù)千乃至上萬(wàn)臺(tái)電機(jī)，共同推動(dòng)工廠流水線運(yùn)作。作為一種持久性的設(shè)備，電機(jī)的穩(wěn)定性、可靠性都極大程度地影響到生產(chǎn)活動(dòng)，尤其在石化等大型工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，電機(jī)設(shè)備的任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)隱患，輕則迫使生產(chǎn)中斷，重則引發(fā)嚴(yán)重事故，造成重大生命財(cái)產(chǎn)安全損失。而針對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的使用性能，相關(guān)部門依據(jù)振動(dòng)幅度制定了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以此判定一臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工作狀態(tài)是否健康，為維修與運(yùn)行提供意見(jiàn)。

無(wú)線振動(dòng)傳感器作為一種用于檢測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備健康狀態(tài)的傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，改變了過(guò)去人工巡檢的低效率以及有線檢測(cè)鋪設(shè)管線的高成本。近幾年已被廣泛的研究設(shè)計(jì)與應(yīng)用，然而這些無(wú)線振動(dòng)傳感器由于采用無(wú)線式通訊方式，為了便攜使用以及條件限制不能通過(guò)傳統(tǒng)電網(wǎng)直接供電，均采用電池供電的方法，但是由于電池的容量有限，同時(shí)一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法有效地進(jìn)入進(jìn)行維護(hù)。頻繁更換電池不僅會(huì)影響到設(shè)備影響效率，一些環(huán)境適宜人員頻繁進(jìn)入，比如一些高壓環(huán)境或者放射性環(huán)境等，還會(huì)增加工廠的運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)更換下來(lái)的報(bào)廢電池還會(huì)污染環(huán)境。

同時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)械自身存在有一種很普遍的能量，即振動(dòng)能量，由于機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)所帶來(lái)的振動(dòng)，但是這種振動(dòng)能量由于沒(méi)有得到合理的利用而浪費(fèi)。而將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)這部分被忽視的振動(dòng)能量利用有效的方法轉(zhuǎn)換為電能形式供電給工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的低功耗電子設(shè)備，提高能源綜合利用率的同時(shí)也為其提供了新的綠色供電系統(tǒng)，這種方法還可以用來(lái)增加傳統(tǒng)化學(xué)電池的使用壽命。同時(shí)由于部分振動(dòng)能量已經(jīng)被轉(zhuǎn)換為電能，且該結(jié)構(gòu)裝置的質(zhì)量與體積相對(duì)龐大的旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備而言幾乎可以忽略不計(jì)，具有較好的實(shí)際應(yīng)用意義。

為了降低頻繁更換電池所帶來(lái)的影響，首先需要采用大容量的電池，另一方面降低設(shè)備運(yùn)行功耗，以及增加多電源的方式也可以有效緩解電池容量受限所帶來(lái)的影響。而如何科學(xué)設(shè)計(jì)振動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理利用多種能源，合理有效的調(diào)度，使得系統(tǒng)資源的利用率達(dá)到最大，降低因?yàn)楦鼡Q電池所帶來(lái)的影響，也是一個(gè)需要進(jìn)行衡量與考慮的創(chuàng)新性工作。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)能夠有效提高采用無(wú)線振動(dòng)傳感器的工作效率并降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，本發(fā)明提出一種基于多電源管理系統(tǒng)的無(wú)線振動(dòng)傳感器，該裝置能夠直接長(zhǎng)效提供豐富的振動(dòng)分析結(jié)果給上位機(jī)，并通過(guò)應(yīng)用振動(dòng)發(fā)電結(jié)構(gòu)，配合多電源管理系統(tǒng)提高該裝置的運(yùn)行效率，在考慮多電源管理系統(tǒng)的同時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行策略以及硬件設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型，從而顯著降低功耗，進(jìn)一步擴(kuò)大設(shè)備的應(yīng)用范圍。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種基于多電源管理系統(tǒng)的振動(dòng)傳感器，包括微處理器模塊、三軸加速度檢測(cè)模塊、通訊模塊、電源管理模塊、振動(dòng)發(fā)電模塊和電池模塊。所述三軸加速度檢測(cè)模塊、通訊模塊、電源管理模塊和電池模塊均與微處理器模塊連接；所述振動(dòng)發(fā)電模塊和電池模塊均與電源管理模塊相連，所述電源管理模塊用于調(diào)節(jié)振動(dòng)發(fā)電模塊向電池充電以及電池模塊向整個(gè)振動(dòng)傳感器供電策略；其中針對(duì)整個(gè)振動(dòng)傳感器采用硬件低功耗設(shè)計(jì)與功能邏輯設(shè)計(jì)，從而降低傳感器功耗，延長(zhǎng)電池更換周期。