專利名稱：檢測設備故障的無線傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線傳感器裝置，特別是一種用于檢測設備故障的無 線傳感器裝置，屬于設備故障診斷技術(shù)范疇，主要用于實現(xiàn)檢測傳感器與 診斷管理儀器之間信息無線傳輸之用。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的傳感器裝置與監(jiān)測儀器之間，是通過專用電纜連接的。儀器對 傳感器供給電源，傳感器直接或經(jīng)過控制裝置切換和變換之后，通過專用 電纜，將信號傳輸給儀器，由儀器進行分析診斷，從而構(gòu)成診斷系統(tǒng)。例 如本發(fā)明人在此之前所申請的若干涉及傳感器的專利均屬于這一類型。上述傳統(tǒng)的有線傳感裝置由于必須依賴專用電纜才能實現(xiàn)信號的傳 輸，因此在現(xiàn)有的客車、動車組在加裝診斷裝置時，很難架設將安裝在車 底部的傳感器裝置與車載的診斷管理儀器裝置之間進行連接的專用電纜， 除非對該車的車廂進行分解改裝。更何況，貨車列車的車廂上沒有電源， 車與車之間、車廂與機車之間也沒有連接電纜，即使對車廂加裝了檢測傳 感器，由于無法解決傳感器供電問題與傳感器信號向診斷、管理儀器的傳輸問題，也不能實現(xiàn)系統(tǒng)的故障診斷與監(jiān)測；特別是由于火車的車廂編組 并不是固定的，而是隨機組合的，即使有的車廂安裝了傳感器裝置和供電、 傳輸電纜，但只要其中有一節(jié)車廂沒有安裝，則整列車的監(jiān)測系統(tǒng)也因此 而切斷，使得未加裝電纜的車廂以后的其他哪怕是加裝了電纜和傳感器裝 置的車廂無法實施監(jiān)測工作。因此，為了實現(xiàn)上述對象的故障診斷，設計用于故障監(jiān)測與診斷的基 于無線傳輸和利用環(huán)境能源供電的無線傳感器裝置便十分必要。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的任務則是取消診斷、管理儀器對于傳感器裝置的供電和傳 感器裝置對于診斷、管理儀器傳輸信號的專用電纜，而利用環(huán)境能量變換作為電能，供給傳感器裝置；并通過無線電傳輸傳感器信息給診斷管理儀器，通過無線電接收診斷管理儀器的控制指令，以解決在儀器與傳感器裝 置之間無法架設專用電纜的困難。 本發(fā)明是以如下方式實現(xiàn)的。所述一種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其特征是含有N個安裝在傳動裝置上的傳統(tǒng)傳感器l (包括ll、 12.......1N)，(例如同時用數(shù)字溫度敏感器件18B20檢測溫度信號和同時檢測振動與沖擊信號的復合傳感器，) 信號切換處理傳輸器2，以及安裝在傳動裝置外部的診斷管理儀器3;傳感 器1由信號切換處理傳輸器2供電，并將傳感器信號通過電纜傳輸給信號 切換處理傳輸器2，并由信號切換處理傳輸器2將信號轉(zhuǎn)換成無線電訊號后， 使傳感器1所獲取的信息傳至診斷管理儀器3。所述信號切換處理傳輸器2包括切換器21、預處理器22、無線收發(fā)器 23和電源裝置24，由電源裝置24對切換器2K預處理器22、無線收發(fā)器23以及傳感器1供電；切換器21接收由傳感器11、 12.......1N發(fā)送來的信號，由無線收發(fā)器23發(fā)來的指令控制進行切換，逐一或任意選擇其中某 一個傳感器如1N的信號，送到預處理器22進行處理，預處理器22將處理 后的信號送到無線收發(fā)器23，由無線收發(fā)器處理后，通過無線電訊號傳輸 到車載診斷管理儀器3;車載診斷管理儀器3也通過無線電訊號傳輸將控制 指令發(fā)送到無線收發(fā)器，并由無線收發(fā)器23對電源裝置24、預處理器22 和切換器21進行控制。所述切換器21是一種既能切換傳感器數(shù)字信息又能切換傳感器模擬信 息的多物理量切換器，它含有數(shù)字信息切換的多路開關(guān)21D和模擬信息切 換的多路開關(guān)21A;由其分別將來自傳感器11~1N的模擬信息IIA、12A.......1NA分別送到模擬信息切換多路開關(guān)21A的輸入端Al、A2.......AN,將來自無線收發(fā)器23的模擬通道控制指令BA送到模擬信息切換器21A的控制端口 BA，模擬信息切換器21A的切換輸出信息A送到 預處理器22的輸入端A，模擬信息切換多路開關(guān)可以選用DG408等模擬開關(guān)；將來自傳感器11 1N的數(shù)字信息11D、 12D.......1ND分別送到數(shù)字信息切換多路開關(guān)21D的輸入端D1、 D2、 ......DN，來自無線收發(fā)器23的數(shù)字通道控制指令BD送到數(shù)字信息切換器21D的控制端口 BD，數(shù)字信息 切換器21D的切換輸出信息D送到無線收發(fā)器23的數(shù)字輸入端DI;其中，數(shù)字信息切換器21D的數(shù)字量輸入端D1、 D2.......DN，可以是無線收發(fā)器內(nèi)部的計算機的眾多數(shù)字量輸入端，而其輸出端D和控制端口 BD則可以 為無線收發(fā)器內(nèi)部的計算機的內(nèi)部邏輯端口。所述電源裝置24是一種既含有內(nèi)部儲能裝置241、又含有環(huán)境能源轉(zhuǎn) 換充電裝置242以及內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換分配器243的裝置；其中的內(nèi)部儲能裝 置241是一個端電壓適當?shù)目沙潆婋姵鼗?和法拉級電容器；環(huán)境能源轉(zhuǎn)換 充電裝置242可以是光伏電池組2421、微型風力發(fā)電機組2422、磁感應組 2423等任意組合或單獨配接的裝置；它們通過一個寬輸入范圍的穩(wěn)壓裝置 2424對內(nèi)部儲能裝置241充電，內(nèi)部儲能裝置241的輸出電能通過內(nèi)部電 源轉(zhuǎn)換分配器243經(jīng)濟地轉(zhuǎn)換為適合于傳感器1、切換器21、預處理器22、 無線收發(fā)器內(nèi)部的計算機和無線發(fā)送裝置使用的例如VDD=10V、 VCC=5V、 VEE:3.3V各種電源。所述預處理器22含有把由模擬信息切換的多路開關(guān)21A傳iU來的模擬 信號中的振動、沖擊信號進行預處理的振動信息分離通道221和共振解調(diào) 變換通道222;其中，振動信息分離通道221輸出的信號VOUT送到無線 收發(fā)器23的AD變換器AD1;共振解調(diào)變換通道222輸出的信號IOUT送 到無線收發(fā)器23的AD變換器AD2。所述無線收發(fā)器23含有單片計算機231和無線收發(fā)器232，其中無線 收發(fā)器232可以是單獨的器件(例如MAXIMRF、 RFICRF、 RFMDRF、 AIROHA RF、 LHWT RF以及六合萬通開發(fā)的RF芯片等)，也可以是包含 在單片計算機231 (例如nRF9E5:433/868/915 MHz射頻收發(fā)器)中的單元； 振動信息分離通道221的輸出接到單片計算機231的AD接口 AD1,共振 解調(diào)分離通道222的輸出接到單片計算機231的AD接口 AD2，單片計算 機231將AD數(shù)據(jù)樣本通過IO端接到RF收發(fā)器232的10端；RF收發(fā)器 232將數(shù)據(jù)樣本調(diào)制后用無線電訊號發(fā)送到診斷管理儀器2;數(shù)字信息切換 多路開關(guān)21D的數(shù)字數(shù)據(jù)輸出D端接到單片計算機231的DI端，RF收發(fā) 器232將數(shù)據(jù)調(diào)制后用無線電訊號發(fā)送到診斷管理儀器3; RF收發(fā)器接受 來自診斷管理儀器的RF收發(fā)器發(fā)送來的眾多控制指令，將模擬通道選擇切 換控制指令解調(diào)鎖存后通過BA端口發(fā)送到模擬信息切換多路開關(guān)21A的 控制端口 BA，將數(shù)字通道選擇切換控制指令解調(diào)鎖存后通過BD端口發(fā)送 到數(shù)字信息切換多路開關(guān)21D的控制端口 BD，還將采樣控制指令解調(diào)后，用于控制內(nèi)部AD接口 AD1、 AD2進行模擬數(shù)據(jù)采樣。所述診斷管理儀器3含有計算機31和RF收發(fā)器32，計算機31將控 制指令通過其IO端口連接到RF收發(fā)器的IO端口， RF收發(fā)器件將控制指 令調(diào)制后通過無線電發(fā)送到信號切換處理傳輸器2的RF收發(fā)器232;而后 接收信號切換處理傳輸器2的RF收發(fā)器232發(fā)送的信息，通過解調(diào)，獲取 數(shù)據(jù)樣本，通過其IO端口，傳輸?shù)接嬎銠C31的IO端口，計算機31分離 出數(shù)據(jù)樣本中的振動信息和共振解調(diào)信息樣本以及溫度信息，分別進行分 析、診斷。根據(jù)以上技術(shù)方案提出的這種用于檢測設備故障的無線傳感器裝置， 由于將無線電訊號傳輸技術(shù)與通過復合傳感器采集到的機械運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn) 生的故障信號的結(jié)合，實現(xiàn)將故障信號的無線傳輸。不僅使故障檢測技術(shù) 的適用范圍得到擴展，而且也使可靠性也大大提高。


圖1為本發(fā)明主體方案示意圖；圖2為信號切換處理傳輸器構(gòu)成原理及信號傳輸示意圖；圖3為電源裝置組成及工作原理框圖；圖4為預處理器連接原理框圖；圖5為無線收發(fā)器構(gòu)成及工作原理框圖；圖6為診斷管儀器構(gòu)成及工作原理框圖；圖7為溫度、振動、沖擊復合無線傳感器裝置常用傳感器的電路圖； 圖8為一種nRF9E5型帶單片機的無線收發(fā)器電路框圖； 圖9為振動預處理器的低通濾波器電路圖； 圖IO為沖擊預處理器的共振解調(diào)電路。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例作進一步的說明。如圖所示的這種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其特征是含有若干安裝在傳動裝置上的傳統(tǒng)傳感器1 (包括ll、 12.......1N)，(例如同時用數(shù)字溫度敏感器件18B20檢測溫度信號和同時檢測振動與沖擊信號的復合傳 感器，)信號切換處理傳輸器2，以及安裝在傳動裝置外部的診斷管理儀器 3;傳感器l由信號切換處理傳輸器2供電，并將傳感器信號通過電纜傳輸 給信號切換處理傳輸器2，并由信號切換處理傳輸器2將信號轉(zhuǎn)換成無線電訊號后，使傳感器1所獲取的信息傳至診斷管理儀器3。所述信號切換處理傳輸器2包括切換器21、預處理器22、無線收發(fā)器23和電源裝置24，由 電源裝置24對切換器21、預處理器22、無線收發(fā)器23以及傳感器1供電;切換器21接收由傳感器11、 12.......1N發(fā)送來的信號，由無線收發(fā)器23發(fā)來的指令控制進行切換，逐一或任意選擇其中某一個傳感器如1N的信 號，送到預處理器22進行處理，預處理器22將處理后的信號送到無線收 發(fā)器23，由無線收發(fā)器處理后，通過無線電訊號傳輸?shù)杰囕d診斷管理儀器 3;車載診斷管理儀器3也通過無線電訊號傳輸將控制指令發(fā)送到無線收發(fā) 器，并由無線收發(fā)器23對電源裝置24、預處理器22和切換器21進行控制。所述切換器21是一種既能切換傳感器數(shù)字信息又能切換傳感器模擬信 息的多物理量切換器，它含有數(shù)字信息切換的多路開關(guān)21D和模擬信息切 換的多路開關(guān)21A;由其分別將來自傳感器11~1N的模擬信息IIA、12A.......1NA分別送到模擬信息切換多路開關(guān)21A的輸入端Al、A2.......AN，將來自無線收發(fā)器23的模擬通道控制指令BA送到模擬信息切換器21A的控制端口 BA，模擬信息切換器21A的切換輸出信息A送到 預處理器22的輸入端A，模擬信息切換多路開關(guān)可以選用DG408等模擬開關(guān)；將來自傳感器1卜1N的數(shù)字信息11D、 12D.......1ND分別送到數(shù)字信息切換多路開關(guān)21D的輸入端D1、 D2.......DN，來自無線收發(fā)器23的數(shù)字通道控制指令BD送到數(shù)字信息切換器21D的控制端口 BD，數(shù)字信息 切換器21D的切換輸出信息D送到無線收發(fā)器23的數(shù)字輸入端DI;其中，數(shù)字信息切換器21D的數(shù)字量輸入端D1、 D2.......DN，可以是無線收發(fā)器的內(nèi)部計算機的眾多數(shù)字量輸入端，而其輸出端D和控制端口 BD則可以 為無線收發(fā)器內(nèi)部計算機的內(nèi)部邏輯端口 。所述電源裝置24是一種既含有內(nèi)部儲能裝置241、又含有環(huán)境能源轉(zhuǎn) 換充電裝置242以及內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換分配器243的裝置；其中的內(nèi)部儲能裝 置241是一個端電壓適當?shù)目沙潆婋姵鼗?和法拉級電容器；環(huán)境能源轉(zhuǎn)換 充電裝置242可以是光伏電池組2421、微型風力發(fā)電機組2422、磁感應組 2423等任意組合或單獨配接的裝置；它們通過一個輸入范圍在3 24V的穩(wěn) 壓裝置2424對內(nèi)部儲能裝置241充電，內(nèi)部儲能裝置241的輸出電能通過 內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換分配器243經(jīng)濟地轉(zhuǎn)換為適合于傳感器1、切換器21、預處 理器22、無線收發(fā)器內(nèi)部的計算機和無線發(fā)送裝置使用的例如VDD=10V、VCC=5V、 VEE-3.3V各種電源。所述預處理器22含有把由模擬信息切換的多路開關(guān)21A傳輸來的模擬 信號中的振動、沖擊信號進行預處理的振動信息分離通道221和共振解調(diào) 變換通道222;其中，振動信息分離通道221輸出的信號VOUT送到無線 收發(fā)器23的AD變換器AD1;共振解調(diào)變換通道222輸出的信號IOUT送 到無線收發(fā)器23的AD變換器AD2。所述無線收發(fā)器23含有單片計算機231和無線收發(fā)器232，其中無線 收發(fā)器232可以是單獨的器件(例如MAXIMRF、 RFICRF、 RFMDRF、 AIROHA RF、 LHWT RF以及六合萬通開發(fā)的RF芯片等)，也可以是包含 在單片計算機231 (例如nRF9E5:433/868/915 MHz射頻收發(fā)器)中的單元； 振動信息分離通道221的輸出接到單片計算機231的AD接口 AD1，共振 解調(diào)分離通道222的輸出接到單片計算機231的AD接口 AD2，單片計算 機231將AD數(shù)據(jù)樣本通過IO端接到RF收發(fā)器232的IO端；RF收發(fā)器 232將數(shù)據(jù)樣本調(diào)制后用無線電訊號發(fā)送到診斷管理儀器2;數(shù)字信息切換 多路開關(guān)21D的數(shù)字數(shù)據(jù)輸出D端接到單片計算機231的DI端，RF收發(fā) 器232將數(shù)據(jù)調(diào)制后用無線電訊號發(fā)送到診斷管理儀器3; RF收發(fā)器接受 來自診斷管理儀器的RF收發(fā)器發(fā)送來的眾多控制指令，將模擬通道選擇切 換控制指令解調(diào)鎖存后通過BA端口發(fā)送到模擬信息切換多路開關(guān)21A的 控制端口 BA，將數(shù)字通道選擇切換控制指令解調(diào)鎖存后通過BD端口發(fā)送 到數(shù)字信息切換多路開關(guān)21D的控制端口 BD，還將采樣控制指令解調(diào)后， 用于控制內(nèi)部AD接口 AD1、 AD2進行模擬數(shù)據(jù)采樣。所述診斷管理儀器3含有計算機31和RF收發(fā)器32，計算機31將控 制指令通過其IO端口連接到RF收發(fā)器的IO端口 ， RF收發(fā)器件控制指令 調(diào)制后通過無線電發(fā)送到信號切換處理傳輸器2的RF收發(fā)器232;而后接 收信號切換處理傳輸器2的RF收發(fā)器232發(fā)送的信息，通過解調(diào)，獲取數(shù) 據(jù)樣本，通過其IO端口，傳輸?shù)接嬎銠C31的IO端口，計算機31分離出 數(shù)據(jù)樣本中的振動信息和共振解調(diào)信息樣本以及溫度信息，分別進行分析、 診斷。在本實施例中釆用的是一種溫度、振動沖擊復合的無線傳感器裝置。 以下進一步結(jié)合附圖本發(fā)明的工作原理。圖7是溫度、振動、沖擊復合無線傳感器裝置中經(jīng)常選用的傳感器1的內(nèi)部電路圖，含有運放OPi-i OPi-2，電阻器Ri R6，電容器Ci C3，壓 電源件YDi，溫度敏感器18B20;來自信號切換處理傳輸器2的電源VDD 和地線GND接入本傳感器1的電路，VDD接到運放OPi-i、 OPi-2的正電 源端和Ri的一端，Ri的另一端接R2的一端、Cl的一端和運放OPi-i的正 輸入端，Ci、 R2的另一端接地GND,運放OPi-i、 OPi-2的負電源端接GND， OPi-i的負輸入端接其輸出端，當VDD40V、 RpR2時，OPi-i的輸出電壓為5V;該OPl-l輸出電壓接到R3—端，R3的另一端接R4的一端和C2的一端，R4的另一端接OPi-2的正輸入端和壓電片的正端，壓電片的負端接OPl-l的輸出，C2的另一端接R5的一端，R5的另一端接0Pl-2的負輸入端， 該負輸入端還接到OPl-2的輸出端，0Pl-2的輸出端接到A，如l號傳感器11的輸出端IIA，經(jīng)過電纜將振動沖擊信號傳輸給信號切換處理傳輸器2 的模擬信息切換的多路開關(guān)21A的輸入端Ai; OPi-i輸出的電壓還作為 18B20的電源接到18B20的電源端1， 18B20的接地端3接到GND， 18B20 的I0端2，經(jīng)過端子D，如11傳感器的端子11D，然后經(jīng)過電纜，傳輸?shù)?信號切換處理傳輸器2的數(shù)字信息切換的多路開關(guān)21D的輸入》瑞Di。該數(shù) 字信號切換處理傳輸器2的數(shù)字信息切換的多路開關(guān)21D，可以選用無線 收發(fā)器單片機nRF9E5芯片的POo P07等數(shù)字10端口 ，如圖8，由nRF9E5 的內(nèi)置軟件檢測各傳感器的溫度數(shù)據(jù)數(shù)字量。經(jīng)過模擬信息切換的多路開關(guān)21A選擇的每一個傳感器的模擬信號從 端口 A輸入到預處理器22的輸入端A，該信號含有傳感器敏感的振動信號 和沖擊信號，預處理器22的振動信息分離通道221主要由低通濾波器構(gòu)成 如圖9，含有運放OP5-i~OP5-2，它們的正電源端接VDD電源端子，它們 的負電源端接地線GND，還含有電阻器Ro R7，電容器Co C3，來自模擬 信息切換的多路開關(guān)21A輸出端A的信號從本電路的輸入端A進入，經(jīng)過 電容Co接到電阻器Ro的一端和運放OP5-i的正輸入端，OP5-i的負輸入端 接其輸出端，電阻Ro的另一端接電位VCC， OP5-i的輸出信號接到電阻器 Ri的一端，Ri的另一端接R2的一端和Ci的一端，Ci的另一端接VCC或 者地GND，電阻R2的另一端接電阻R3的一端和電容C2的一端，電容C2的另一端接OP5-2的輸出端，電阻R3的另一端接運放OP5-2的正輸入端和電容C3的一端，C3的另一端接VCC或者地GND，運放OP5-2的負輸入端接電阻R4和R5的一端，.R4的另一端接VCC， R5的另一端接OP5-2的輸出端；OP5-2的輸出端經(jīng)過電阻器R8、 R9分壓匹配接到端子VOUT輸出信號到無線收發(fā)器23的ADi輸入端，例如是圖8的nRF9E5芯片的AIN1端。經(jīng)過模擬信息切換的多路開關(guān)21A選擇的每一個傳感器的模擬信號從 端口 A輸入到預處理器22的輸入端A，該信號含有傳感器敏感的振動信號 和沖擊信號，預處理器22的共振解調(diào)變換通道222主要由LC諧振器、絕 對值檢波器、低jl濾波器構(gòu)成如圖10， LC諧振器含有電阻器Ri、 R2，電 感器Ll L4，電容器Cl C4，絕對值檢波器含有運放OP3-2、 OP3-2，電容器 C3，電阻器R3 R7， 二極管Dl、D2，低通濾波器含有運放OP3-4，電阻R8 Rl2， 電容器C6 C8;輸入端A的信號由OP3-l跟隨以匹配，該跟隨輸出驅(qū)動LC諧振器,諧振器的輸出由C5隔離，將信號基準電平提升到由R3溝通的VCC直流電平，供給單電源工作、以vcc電平為基準的絕對值檢波電路，檢波電路的輸出接到同樣以VCC為基準電平的低通濾波器，該低通濾波器以 VCC電平為基準輸出共振解調(diào)信息經(jīng)過Ri3、 Ri4分壓匹配后接到端子 IOUT，輸出到輸出信號到無線收發(fā)器23的AD2輸入端，例如是圖8的 nRF9E5芯片的AIN2端；所述的無線收發(fā)器，使用如圖8的nRF9E5芯片可以全面實現(xiàn)，其中 包括了所需的單片計算機和RF收發(fā)器，操作模擬信息切換的多路開關(guān)21A 的控制端口 BA可以使用nRF9E5的邏輯端口 10~13組合實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1. 一種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其特征在于它包括安裝在傳動裝置上的N個傳統(tǒng)傳感器(1)、信號切換處理傳輸器(2)、以及安裝在傳動裝置外部的診斷管理儀器(3)；傳感器(1)由信號切換處理傳輸器(2)供電，并將傳感器信號通過電纜傳輸給信號切換處理傳輸器(2)，信號切換處理傳輸器(2)將信號通過無線電將傳感器信息傳輸給診斷管理儀器(3)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其 特征在于信號切換處理傳輸器(2)包括切換器(21)、預處理器(22)、 無線收發(fā)器(23)和電源裝置(24)，由電源裝置(24)對切換器(21)、 預處理器(22)、無線收發(fā)器(23)以及傳感器(1)供電；切換器(21)接收由傳感器(11、 12.......IN)發(fā)送來的信號，由無線收發(fā)器(23)發(fā)來的指令控制進行切換，逐一或任意選擇其中某一個傳感器如的信號，送到 預處理器(22)進行處理，預處理器(22)將處理后的信號送到無線收發(fā) 器(23)，由無線收發(fā)器(23)處理后，通過無線電訊號傳輸?shù)杰囕d診斷管 理儀器(3);車載診斷管理儀器(3)也通過無線電訊號傳輸將控制指令發(fā) 送到無線收發(fā)器(23)，并由無線收發(fā)器(23)對電源裝置(24)、預處理 器(22)和切換器(21)進行控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其 特征在于所述的切換器(21)是一種既能切換傳感器數(shù)字信息又能切換 傳感器模擬信息的多物理量切換器，它含有數(shù)字信息切換的多路開關(guān)(21D)和模擬信息切換的多路開關(guān)(21A)由其分別將來自傳感器U1 1N)的模擬信息11A、 12A.......1NA分別送到模擬信息切換多路開關(guān)(21A)的輸入端Al、 A2、 ......AN，將來自無線收發(fā)器(23)的模擬通道控制指令BA送到模擬信息切換器(21A)的控制端口BA，模擬信息切換器(21A) 的切換輸出信息A送到預處理器(22)的輸入端A，模擬信息切換多路開 關(guān)選用DG408模擬開關(guān)；將來自傳感器(11 1N)的數(shù)字信息IID、12D.......1ND分別送到數(shù)字信息切換多路開關(guān)(21D)的輸入端Dl、D2.......DN，來自無線收發(fā)器(23)的數(shù)字通道控制指令BD送到數(shù)字信息切換器(21D)的控制端口 BD，數(shù)字信息切換器(21D)的切換輸出信 息D送到無線收發(fā)器(23)的數(shù)字輸入端DI;其中，數(shù)字信息切換器(21D) 的數(shù)字量輸入端D1、 D2、 '......DN，是無線收發(fā)器內(nèi)部的計算機的眾多數(shù)字量輸入端，而其輸出端D和控制端口 BD則為無線收發(fā)器內(nèi)部的計算機的 內(nèi)部邏輯端口。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述一種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其 特征在于所述電源裝置(24)是一種既含有內(nèi)部儲能裝置(241)、又含 有環(huán)境能源轉(zhuǎn)換充電裝置(242)以及內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換分配器(243)的裝置； 它們通過一個在3 24V輸入范圍的穩(wěn)壓裝置(2424)對內(nèi)部儲能裝置充電， 內(nèi)部儲能裝置(241)的輸出電能通過內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換分配器(243)經(jīng)濟地 轉(zhuǎn)換為適合于傳感器(1)、切換器(21)、預處理器(22)、無線收發(fā)器(23) 內(nèi)部的計算機和無線發(fā)送裝置使用的例如VDD=10V、 VCC=5V、 VEE=3.3V 各種電源。
5、根據(jù)權(quán)利要求l所述一種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其特征在于所述的預處理器(22)包括把由模擬信息切換的多路開關(guān)(21A)傳輸來的模擬信號中的振動、沖擊信號進行預處理的振動信息分離通道(221) 和共振解調(diào)變換通道(222);其中，振動信息分離通道(221)輸出的信號 VOUT送到無線收發(fā)器(23)的AD變換器ADi;共振解調(diào)變換通道(222) 輸出的信號IOUT送到無線收發(fā)器(23)的AD變換器AD2。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其特征 在于所述的無線收發(fā)器(23)包括單片計算機(231)和無線收發(fā)器(232)， 其中無線收發(fā)器(232)是單獨的功能芯片器件、或者是包含射頻收發(fā)器的 單片計算機(231)中的射頻收發(fā)器單元；振動信息分離與抗混濾波通道(221)的輸出接到單片計算機(231)的AD接口 AD1，共振解調(diào)分離與 抗混濾波通道(222)的輸出接到單片計算機(231)的AD接口 AD2，單 片計算機(231)將AD數(shù)據(jù)樣本通過10端接到RF收發(fā)器(232)的IO端； RF收發(fā)器(232)將數(shù)據(jù)樣本調(diào)制后用無線電訊號發(fā)送到診斷管理儀器(2); 數(shù)字信息切換多路開關(guān)(21D)的數(shù)字數(shù)據(jù)輸出D端接到單片計算機(231) 的DI端，RF收發(fā)器(232)將數(shù)據(jù)調(diào)制后用無線電發(fā)送到診斷管理儀器(3); RF收發(fā)器接受來自診斷管理儀器(3)的RF收發(fā)器發(fā)送來的眾多控制指令， 將模擬通道選擇切換控制指令解調(diào)鎖存后通過BA端口發(fā)送到模擬信息切 換多路開關(guān)(21A)的控制端口BA，將數(shù)字通道選擇切換控制指令解調(diào)鎖 存后通過BD端口發(fā)送到數(shù)字信息切換多路開關(guān)(21D)的控制端口BD， 還將采樣控制指令解調(diào)后，用于控制內(nèi)部AD接口 ADi、 AD2進行模擬數(shù) 據(jù)采樣。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其特征 在于所述的診斷管理儀器(3)含有計算機(31)和RF收發(fā)器(32);由 計算機(31)將控制指令通過其IO端口連接到RF收發(fā)器(32)的IO端口 ， RF收發(fā)器件控制指令調(diào)制后通過無線電發(fā)送到信號切換處理傳輸器(2)的RF收發(fā)器(232);而后接收信號切換處理傳輸器(2)的RF收發(fā)器(232). 發(fā)送的信息，通過解調(diào)，獲取數(shù)據(jù)樣本，通過其IO端口，傳輸?shù)接嬎銠CG1) 的IO端口，計算機(31)分離出數(shù)據(jù)樣本中的振動信息和共振解調(diào)信息樣 本以及溫度信息，分別進行分析、診斷。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其特征 在于所述的傳感器(1)是由數(shù)字溫度敏感器件18B20檢測溫度信號和同 時檢測振動與沖擊信號的復合傳感器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其特征 在于所述的內(nèi)部儲能裝置(241)是一個端電壓與工作電壓匹配的可充電 電池或/和法拉級電容器；所述的環(huán)境能源轉(zhuǎn)換充電裝置(242)是光伏電池 組(2421)、微型風力發(fā)電機組(2422)、磁感應組(2423)任意組合或單 獨配接的裝置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其特 征在于所述的無線收發(fā)器(232)是MAXIM RF、 RFICRF、 RFMDRF、 AIROHARF、 LHWTRF諸器件中的任一種，或者為六合萬通開發(fā)的RF芯 片。
11、 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其特 征在于所述的無線收發(fā)器(232)是包含nRF9E5:433/868/915MHz 射頻收發(fā)器的單片計算機(231)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的一種檢測設備故障的無線傳感器裝置，其特征在于它包括安裝在傳動裝置上的N個傳統(tǒng)傳感器(1)、信號切換處理傳輸器(2)、以及安裝在傳動裝置外部的診斷管理儀器(3)；傳感器(1)由信號切換處理傳輸器(2)供電，并將傳感器信號通過電纜傳輸給信號切換處理傳輸器(2)，信號切換處理傳輸器(2)將信號通過無線電將傳感器信息傳輸給診斷管理儀器(3)。根據(jù)以上技術(shù)方案提出的這種用于檢測設備故障的無線傳感器裝置，由于將無線電訊號傳輸技術(shù)與通過復合傳感器采集到的機械運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的故障信號的結(jié)合，實現(xiàn)將故障信號的無線傳輸。不僅使故障檢測技術(shù)的適用范圍得到擴展，而且也使可靠性也大大提高。
文檔編號G05B23/02GK101266491SQ200710035430
公開日2008年9月17日 申請日期2007年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
發(fā)明者唐德堯 申請人:唐德堯