一种智能化电机数据记录器的制作方法

本发明属于电机运行监控技术领域，具体涉及一种智能化电机数据记录器。

背景技术：

电机应用非常广泛，电机在运行过程中，多数企业主要通过dcs系统测量以及显示电机的运行状态，但是由于dcs系统较为复杂，运行成本较高，对数字量控制和时序控制不能同步进行，所以一旦电机发生故障，不仅不容易找到问题的根源，同时也延长了处理问题的时间和周期。

为了实时掌握电机运行状态，避免和减少事故的发生，发挥电机最大效益，做到科学管理和预知维修，必须对电机的运行状态进行实时监测，保证电机的健康、高效运行。专利号为cn204989863u的中国专利公开了一种发电机组运行数据记录器，通过在外壳体内设置循环数据缓存模组、主动监测比较模组、记录模组，可以实现冗余数据量的问题，在发电机组发生随即故障时能够为所记录到的运行数据提供保护，但是上述发电机组运行数据记录器结构复杂，设备整体较为庞大，不便于在不同的电机之间进行拆装。因此，需要设计一种体积小，安装维护方便的智能化电机数据记录器。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能化电机数据记录器，其能够优化记录器的板卡布局和结构布局，能够避免现有的发电机组运行数据记录器较为复杂庞大的问题。

为了实现上述目的，本发明设计了一种智能化电机数据记录器，包括外壳主体、外壳固定板以及设置于外壳主体内的用于对电机进行数据记录的功能板卡；外壳固定板与外壳主体可拆卸连接；

所述功能板卡包括依次连接的供电电源板卡、振动检测板卡、主控板卡以及温度与电流检测板卡，各功能板卡之间可拆卸连接；

供电电源板卡一端设有外部电源接口端子，供电电源板卡上设有输入滤波电路、电源转换模块和隔离电路模块，外部电源接口端子连接电源转换模块的输入端，电源转换模块的输出端连接输入滤波电路的输入端，输入滤波电路的输出端连接隔离电路模块的输入端；

主控板卡上设有外围电路模块、计算芯片、wi-fi模块和nb模块，外围电路模块包括时钟电路、5v电源转换3.3v电路和rs485模块；时钟电路的输出端和5v电源转换3.3v电路的输出端分别连接计算芯片的输入端；计算芯片的输出端分别连接wi-fi模块、nb模块和rs485模块的输入端；

振动检测板卡一端设有振动检测电路接口端子，振动检测板卡上设有振动检测电路模块、第一rc滤波电路、第一光耦隔离电路和第一模数转换芯片；振动检测电路接口端子连接振动检测电路模块的输入端，振动检测电路模块的输出端连接第一rc滤波电路的输入端，第一rc滤波电路的输出端连接第一光耦隔离电路的输入端，第一光耦隔离电路的输出端连接第一模数转换芯片的输入端，第一模数转换芯片的输出端连接计算芯片的输入端；

温度与电流检测板卡一端设有温度和电流检测电路接口端子；温度与电流检测板卡上设有温度检测电路和电流检测电路；温度检测电路包括电机温度检测元器件、温度检测电路模块、第二rc滤波电路、第二光耦隔离电路和第二模数转换芯片；电流检测电路模块包括电机电流传感器、电流检测电路模块、电阻采样电路、电压跟随电路、第三rc滤波电路和第三模数转换芯片；

温度和电流检测电路接口端子输出端分别连接电机温度检测元器件的输入端和电机电流传感器的输入端，电机温度检测元器件的输出端连接温度检测电路模块的输入端，温度检测电路模块的输出端连接第二rc滤波电路的输入端，第二rc滤波电路的输出端连接第二光耦隔离电路的输入端，第二光耦隔离电路的输出端连接第二模数转换芯片的输入端，第二模数转换芯片的输出端连接计算芯片的输入端；

电机电流传感器的输出端连接电流检测电路模块的输入端，电流检测电路模块的输出端连接电阻采样电路的输入端，电阻采样电路的输出端连接电压跟随电路的输入端，电压跟随电路的输出端连接第三rc滤波电路的输入端，第三rc滤波电路的输出端连接第三模数转换芯片的输入端，第三模数转换芯片的输出端连接计算芯片的输入端；

外壳主体内侧依次设有供电电源板卡固定卡槽、振动检测板卡固定卡槽、主控板卡固定卡槽以及温度与电流检测板卡固定卡槽；

外壳主体前端对应各功能板卡的位置开设三个端子插接口，外部电源接口端子、振动检测电路接口端子和温度和电流检测电路接口端子分别从三个端子插接口内穿过，并伸出外壳主体外。

进一步的，各功能板卡之间的连接方式具体为：供电电源板卡一端设有第一硬接线端子并通过插针和振动检测板卡连接，振动检测板卡一端设有第二硬接线端子并通过插针和主控板卡连接，主控板卡一端设有第三硬接线端子并通过插针和温度与电流检测板卡连接。

进一步的，外壳固定板内侧对应各个固定卡槽的位置设有卡爪，卡爪能够与各个功能板卡相卡接，卡爪可根据需求沿竖直方向设置若干个。

进一步的，外壳主体后侧四角处均设有第一螺栓孔，外壳固定板对应外壳主体第一螺栓孔的位置设有第二螺栓孔，通过在第一螺栓孔和第二螺栓孔内穿设固定螺栓，将外壳固定板安装于外壳主体后侧。

进一步的，外壳主体一侧设有用于供电电源板卡上的开关电源散热的散热孔；外壳主体前端还设有用于振动检测板卡状态指示灯插接的指示口；外壳主体顶部设有数据天线接口，数据天线底端通过数据天线接口穿入外壳主体并与主控板卡连接。

进一步的，外壳固定板外端面沿水平方向开设有贯穿外壳固定板的卡接槽，通过卡接槽与电机接线盒内设置的导轨之间的配合，可以将智能化电机数据记录器安装在电机接线盒内。

本发明的有益效果：

1、本发明为避免一块电路板体积过大，造成记录器总体体积过大的结果，采用合理的分块设计电路板板卡的设计方法，电路板卡分为供电电源板卡、温度与电流检测板卡、振动检测板卡和主控板卡，每个板卡为相对独立功能的板卡；这种设计方法大大减小了电路板卡的总体体积。

2、本发明供电电源板卡、温度与电流检测板卡、振动检测板卡和主控板卡沿竖直方向设置，且均固定在外壳主体卡槽内；板卡与板卡之间在满足安全距离和爬电距离的前提下，尽量靠近，有效节省了设计空间。

3、本发明板卡的外部接线端子位于记录器的前端，端子为插拔式端子，无需专用工具接线，方便接线与维护，板卡通过外壳卡槽固定，无需螺丝固定；数据发送天线接口位于记录器顶部，可通过天线引出到电机接线盒外部。

4、本发明的可拆装式结构能够提高记录器的可靠性，减小记录器的体积，节省空间和成本，方便安装与维护。

附图说明

图1是实施例1所述智能化电机数据记录器的立体图；

图2是拆除内部板卡后外壳主体与外壳固定板的拆解图；

图3是外壳主体内部板卡之间连接关系图；

图4是图3的后视图；

图5是供电电源板卡的电路原理框图；

图6是主控板卡、振动检测板卡和温度与电流检测板卡的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1

如图1-6所示，一种智能化电机数据记录器，包括外壳主体1、外壳固定板2以及设置于外壳主体1内的用于对电机进行数据记录的功能板卡；外壳固定板2位于外壳主体1的后侧，且外壳固定板2通过螺栓与外壳主体1可拆卸连接；

所述功能板卡包括由右至左依次连接的供电电源板卡3、振动检测板卡4、主控板卡5以及温度与电流检测板卡6，各功能板卡之间可拆卸连接，具体为：供电电源板卡3左端设有第一硬接线端子32并通过插针和振动检测板卡4连接，振动检测板卡4左端设有第二硬接线端子43并通过插针和主控板卡5连接，主控板卡5左端设有第三硬接线端子52并通过插针和温度与电流检测板卡6连接；

如图5所示，供电电源板卡3前端设有外部电源接口端子31，供电电源板卡3上设有π型输入滤波电路、电源转换模块lde15-20b24和隔离电路模块fl2d-30，外部电源接口端子31连接电源转换模块lde15-20b24的输入端，电源转换模块lde15-20b24的输出端连接π型输入滤波电路的输入端，π型输入滤波电路的输出端连接隔离电路模块fl2d-30的输入端；接入供电电源板卡3的220v交流电源（或者220v直流电源）经电源转换模块lde15-20b24转换成24v直流电，24v直流电经π型输入滤波电路和隔离电路模块fl2d-30转换成隔离24v电源，并输出向其它功能板卡提供电源；其中，π型输入滤波电路为现有技术，且不是本发明的发明点所在，故不在赘述；

如图6所示，主控板卡5接收其它功能板卡采集到的数据，主控板卡5上设有外围电路模块、计算芯片stm32、wi-fi模块usr-c322和nb模块usr-nb75-b5，外围电路模块包括时钟电路rx8025t-ub、5v电源转换3.3v电路mt2492和rs485模块；时钟电路rx8025t-ub的输出端和5v电源转换3.3v电路mt2492的输出端分别连接计算芯片stm32的输入端；5v电源转换3.3v电路mt2492向计算芯片stm32供电；时钟电路rx8025t-ub是时序逻辑的基础，用于决定计算芯片stm32的状态更新的时机，计算芯片stm32的输出端分别连接wi-fi模块usr-c322、nb模块usr-nb75-b5和rs485模块的输入端；

振动检测板卡4前端设有四路振动检测电路接口端子41，振动检测板卡4上设有振动检测电路模块amc1200sdubr、第一rc滤波电路、第一光耦隔离电路tlp172gm和第一模数转换芯片amc1200；振动检测电路接口端子41连接振动检测电路模块amc1200sdubr的输入端，振动检测电路模块amc1200sdubr的输出端连接第一rc滤波电路的输入端，第一rc滤波电路的输出端连接第一光耦隔离电路tlp172gm的输入端，第一光耦隔离电路tlp172gm的输出端连接第一模数转换芯片amc1200的输入端，第一模数转换芯片amc1200的输出端连接计算芯片stm32的输入端；振动信号经振动检测电路模块amc1200sdubr采样后，经滤波、光耦隔离后，将信号送入第一模数转换芯片amc1200，将输入的模拟信号处理为数字信号，再送入主控板卡5上设置的计算芯片stm32进行处理；

温度与电流检测板卡6前端设有温度和电流检测电路接口端子61，温度与电流检测板卡6上设有六路温度检测电路和一路电流检测电路；温度检测电路包括电机温度检测元器件pt100、温度检测电路模块amc1200sdubr、第二rc滤波电路、第二光耦隔离电路tlp172gm和第二模数转换芯片amc1200；电流检测电路包括电机电流传感器（所述电机电流传感器为霍尔传感器，型号为ahkc-ekcda）、电流检测电路模块amc1200sdubr、电阻采样电路（其中，采样电阻规格为0.02欧姆/2w）、电压跟随电路（其中，电压跟随器型号为lm324）、第三rc滤波电路和第三模数转换芯片amc1200；

温度和电流检测电路接口端子61输出端分别连接电机温度检测元器件pt100的输入端和电机电流传感器的输入端，电机温度检测元器件pt100的输出端连接温度检测电路模块amc1200sdubr的输入端，温度检测电路模块amc1200sdubr的输出端连接第二rc滤波电路的输入端，第二rc滤波电路的输出端连接第二光耦隔离电路tlp172gm的输入端，第二光耦隔离电路tlp172gm的输出端连接第二模数转换芯片amc1200的输入端，第二模数转换芯片amc1200的输出端连接计算芯片stm32的输入端；

电机电流传感器的输出端连接电流检测电路模块amc1200sdubr的输入端，电流检测电路模块amc1200sdubr的输出端连接电阻采样电路的输入端，电阻采样电路的输出端连接电压跟随电路的输入端，电压跟随电路的输出端连接第三rc滤波电路的输入端，第三rc滤波电路的输出端连接第三模数转换芯片amc1200的输入端，第三模数转换芯片amc1200的输出端连接计算芯片stm32的输入端；其中，rc滤波电路为现有技术，且不是本发明的发明点所在，故不在赘述；

温度检测电路模块amc1200sdubr接收电机温度检测元器件pt100发送的温度信号，经温度检测电路模块amc1200sdubr采样后，进行滤波、光耦隔离处理，将信号送入的第二模数转换芯片amc1200并转换为数字信号后，再送入计算芯片stm32进行处理；电流检测电路模块amc1200sdubr接收电机电流传感器发送的副边电流信号，经电阻采样、电压跟随、滤波处理后，将信号送入第三模数转换芯片amc1200并转换为数字信号后，再送入计算芯片stm32进行处理；

振动检测板卡、温度与电流检测板卡处理后的数字信号通过计算芯片stm32计算处理后，再经过wi-fi模块和nb模块将采样数据发送到服务器，同时经过计算芯片stm32计算处理后的数据也可通过rs485模块发送到服务器。

外壳主体1内侧由右至左依次设有供电电源板卡3固定卡槽12、振动检测板卡4固定卡槽13、主控板卡5固定卡槽14以及温度与电流检测板卡6固定卡槽15；外壳固定板2内侧对应各个固定卡槽的位置设有四排卡爪17，卡爪17能够与各个功能板卡相卡接，本实施例中，每排包括沿竖直方向排列的三个卡爪17，共十二个卡爪17；安装功能板卡时，将四块功能板卡之间插接组装后作为一个整体插入外壳主体1内侧的各个固定卡槽，之后将外壳固定板2盖于外壳主体1后侧，并将各个卡爪17卡接于四块功能板卡的后侧，外壳主体1后侧四角处均设有第一螺栓孔16，外壳固定板2对应外壳主体1第一螺栓孔16的位置设有第二螺栓孔，通过在第一螺栓孔16和第二螺栓孔内穿设m3固定螺栓，将外壳固定板2安装于外壳主体1后侧，所述智能化电机数据记录器整体安装简便、易于操作；

外壳主体1前端对应各功能板卡的位置开设三个端子插接口，外部电源接口端子31、振动检测电路接口端子41和温度和电流检测电路接口端子61分别从三个端子插接口内穿过，并伸出外壳主体1外，所述端子为插拔式端子，方便接线的维护。

外壳主体1右侧设有用于供电电源板卡3上的开关电源散热的散热孔11；外壳主体1前端还设有用于振动检测板卡4状态指示灯插接的指示口42；外壳主体1顶部设有数据天线接口，数据天线51底端通过数据天线接口穿入外壳主体1并与主控板卡5连接，数据天线顶端可引出到电机接线盒的外部。

外壳固定板2外端面沿水平方向开设有贯穿外壳固定板的卡接槽21，电机接线盒内部设有沿水平方向延伸的标准35mm导轨，卡接槽21能够卡接于导轨，且智能化电机数据记录器可沿导轨延伸方向运动，当需要固定智能化电机数据记录器与导轨的相对位置时，只需在导轨远离智能化电机数据记录器的一侧加装固定条，并通过穿过固定条、导轨以及外壳固定板2的螺栓即可固定，从而实现智能化电机数据记录器整机与导轨的可拆卸连接。

使用时，将供电电源板卡3、振动检测板卡4、主控板卡5和温度与电流检测板卡6之间插接组装后作为一个整体，将其依照外壳主体1内侧各个固定卡槽的延伸方向插入，将供电电源板卡3、振动检测板卡4和温度与电流检测板卡6上的外部端子分别从对应的端子插接口内穿出，再将外壳固定板2固定在外壳主体1后部；将智能化电机数据记录器整体通过外壳固定板2外端面设置的导轨安装固定卡槽21安装在电机接线盒内；供电电源板卡3外部端子31、振动检测板卡4外部端子41和温度与电流检测板卡6外部端子61上可以插接电机线路；数据发送天线可以通过外壳主体1顶部设置的数据发送天线接口51插入外壳主体1内的主控板卡5上。

所述智能化电机数据记录器采用一体化、小型化设计方法，方便用户安装与操作；当只需要部分记录或检测功能时，可以将不使用的功能板卡拆掉，只使用其中一个或多个功能板卡，本发明所述智能化电机数据记录器的每个功能板卡为相对独立的板卡，这可以大大减小了电路板卡的总体体积，也可以提高各个功能板卡使用的灵活度，实现电机数据的智能化采集。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请保护范围内。