一种基于以太网接口的加速信号采集与控制系统的制作方法

本实用新型涉及信号采集技术领域，具体涉及一种基于以太网接口的加速信号采集与控制系统。

背景技术：

传统的扇叶加速度测量系统主要对旋转扇叶的不平衡量进行测量。不平衡量通过机械结构转为振动量，加速度传感器将此振动量转为电压信号，经过调理放大后，送入USB采集卡。PC机对采集的信号进行处理并计算相关参数。与此同时PC机会通过USB转串口控制伺服驱动器来调整电机的转速，最终控制旋转扇叶的速度。传统的测量系统由于USB设备过多，需要USB集线器以及专门的供电电源来支撑这个设备的通讯及供电。

现有系统架构存在架构复杂、组装繁琐、工业现场抗扰度不足、故障率高的问题，同时市面上也没有一体的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术中的上述不足，提供了一种基于以太网接口的加速信号采集与控制系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：一种基于以太网接口的加速信号采集与控制系统，包括有主控单元、加速度传感器、信号处理单元、模数转换单元、以太网通讯单元以及用于将TTL电平（晶体管-晶体管逻辑电平）转化为RS232电平（EIARS-232-C接口电平）的转化单元；所述加速度传感器与信号处理单元的输入端连接；所述信号处理单元的输出端与模数转换单元的输入端连接；所述模数转换单元的输出端与主控单元的输入端连接；所述转化单元以及以太网通讯单元均与主控单元连接。

本实用新型进一步设置为，所述信号处理单元包括有运算放大器U10A与运算放大器U12A；所述加速度传感器通过电容C26、电阻R19后与运算放大器U10A的正输入端连接；所述加速度传感器通过电容C26、电阻R21后接地；所述运算放大器U10A的正输入端通过二极管D81接地；所述运算放大器U10A的正输入端通过二极管D82接5V电源；所述运算放大器U10A的负输入端与运算放大器U10A的输出端之间设有电位器U11B；所述运算放大器U10A的输出端通过电阻R20后与运算放大器U12A的正输入端连接；所述运算放大器U10A的输出端通过电阻R20、电容C27后接地；所述运算放大器U12A的负输入端与运算放大器U12A的输出端连接；所述运算放大器U12A的输出端与模数转换单元的输入端连接。

本实用新型进一步设置为，所述模数转换单元为芯片AD7606BSTZ。

本实用新型进一步设置为，所述以太网通讯单元包括有稳压芯片U16、有源晶振Y2、芯片W5500以及其外围电路；所述稳压芯片U16的输入端与电源连接；所述稳压芯片U16的输出端与芯片W5500的AVDD端连接；所述有源晶振Y2的输入端与3.3V电源连接；所述有源晶振Y2的输出端与芯片W5500的XI端连接。

本实用新型进一步设置为，所述转化单元包括有隔离电源模块U22、隔离芯片U23、电平转换芯片U24；所述隔离电源模块U22的输入端接5V电源；所述隔离电源模块U22的输出端与电平转换芯片U24的输入端连接；所述隔离芯片U23的输入端与主控单元连接；所述隔离芯片U23的输出端与电平转换芯片U24的输入端连接；所述电平转换芯片U24的输出端与伺服驱动器连接。

本实用新型进一步设置为，所述主控单元为芯片STM32F405RGT6以及其外围电路。

本实用新型的有益效果：本实用新型的加速信号采集与控制系统的架构简单并且组装容易，同时通过以太网进行信息的传输，抗干扰能力强。

附图说明

利用附图对实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型主控单元的电路图；

图3是本实用新型信号处理单元的电路图；

图4是本实用新型数转换单元的电路图；

图5是本实用新型转化单元的电路图；

图6是本实用新型以太网通讯单元的电路图。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

图1至图6可知；本实施例所述的一种基于以太网接口的加速信号采集与控制系统，包括有主控单元、加速度传感器、信号处理单元、模数转换单元、以太网通讯单元以及用于将TTL电平转化为RS232电平的转化单元；所述加速度传感器与信号处理单元的输入端连接；所述信号处理单元的输出端与模数转换单元的输入端连接；所述模数转换单元的输出端与主控单元的输入端连接；所述转化单元以及以太网通讯单元均与主控单元连接。

具体地，本实施例所述的加速信号采集与控制系统，在采集扇叶加速的时候，加速度传感器采集扇叶的加速度信息，通过信号处理单元将加速度信息进行放大滤波等处理后成为模拟信号，模数转换单元将模拟信号转化为数字信号后发送至主控单元中，主控单元通过以太网通讯单元将数字信号发送至PC主机中；当需要控制伺服电机时，主控单元发出信号至转化单元中，转化单元将TTL电平转化为RS232电平后控制伺服驱动器，从而控制伺服电机的工作状态；本实施例所述的加速信号采集与控制系统的架构简单并且组装容易，同时通过以太网进行信息的传输，抗干扰能力强。

本实施例所述的一种基于以太网接口的加速信号采集与控制系统，所述信号处理单元包括有运算放大器U10A与运算放大器U12A；所述加速度传感器通过电容C26、电阻R19后与运算放大器U10A的正输入端连接；所述加速度传感器通过电容C26、电阻R21后接地；所述运算放大器U10A的正输入端通过二极管D81接地；所述运算放大器U10A的正输入端通过二极管D82接5V电源；所述运算放大器U10A的负输入端与运算放大器U10A的输出端之间设有电位器U11B；所述运算放大器U10A的输出端通过电阻R20后与运算放大器U12A的正输入端连接；所述运算放大器U10A的输出端通过电阻R20、电容C27后接地；所述运算放大器U12A的负输入端与运算放大器U12A的输出端连接；所述运算放大器U12A的输出端与模数转换单元的输入端连接。

具体地，信号处理单元主要包含以下部分：一.电容C26、电阻R21、电阻R19构成带电压叠加功能的高通滤波器，用于消除加速度传感器信号中的直流分量，二极管D8用于电压钳制，避免外部过压损坏运放。二.运算放大器U10A与运算放大器U11B构成同相程控放大器，其中芯片U11B为数字电位器，可设置电阻档位为256档，主控单元通过SPI总线控制其增益。三、电阻R20与电容C27构成抗混叠滤波器，即低通滤波器，-3DB截至频率约为660Hz。运算放大器U12A将低通滤波器输出的信号做阻抗变换后送入ADC。

本实施例所述的一种基于以太网接口的加速信号采集与控制系统，所述模数转换单元为芯片AD7606BSTZ。芯片AD7606BSTZ内部集成有一个16位的ADC，可8通道200KHz同步采样，输入范围为+/-5V。在此采集控制模块里只采集3个通道的数据，只需要一组SPI即可完成与主控单元的通讯。

本实施例所述的一种基于以太网接口的加速信号采集与控制系统，所述以太网通讯单元包括有稳压芯片U16、有源晶振Y2、芯片W5500以及其外围电路；所述稳压芯片U16的输入端与电源连接；所述稳压芯片U16的输出端与芯片W5500的AVDD端连接；所述有源晶振Y2的输入端与3.3V电源连接；所述有源晶振Y2的输出端与芯片W5500的XI端连接。以太网通讯单元主要由芯片W5500以及外围电阻器件构成。芯片W5500集成TCP/IP协议，10/100M以太网数据链路层及物理层，支持TCP,UDP,IPV4,ICMP,ARP,IGMP以及PPPoE协议。内置32KB缓存用于数据包处理，支持8个SOCKET，使用高速SPI总线与主控单元通讯，稳压芯片U16给芯片W5500提供3.3V供电，有源晶振Y2主要用于提高芯片W5500的抗扰度。

本实施例所述的一种基于以太网接口的加速信号采集与控制系统，所述转化单元包括有隔离电源模块U22、隔离芯片U23、电平转换芯片U24；所述隔离电源模块U22的输入端接5V电源；所述隔离电源模块U22的输出端与电平转换芯片U24的输入端连接；所述隔离芯片U23的输入端与主控单元连接；所述隔离芯片U23的输出端与电平转换芯片U24的输入端连接；所述电平转换芯片U24的输出端与伺服驱动器连接。其中隔离电源模块U22为隔离通讯芯片，将主控单元与伺服驱动器做电气隔离，提高主控单元的抗扰度。电感L8、电感L10、电容C65组成LC滤波器，用于隔离反向穿透DCDC模块的差模干扰。隔离芯片U23用于做UART信号收发的隔离。电平转换芯片U24将UART的TTL电平转为符合RS232电平的信号，与伺服驱动器通讯。

本实施例所述的一种基于以太网接口的加速信号采集与控制系统，所述主控单元为芯片STM32F405RGT6以及其外围电路。外围电路包括有复位电路、振荡电路以及晶振电路等。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。