专利名称：一种轴承振动实时记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及轴承，尤其涉及轴承的振动测试。
背景技术：
轴承广泛应用于工业生产和人们的生活，轴承出厂前都要进行振动测试，以保证其质量。目前，轴承的振动测试基本采用轴承振动测试仪来进行，轴承振动测试仪是滚动轴承产品质量检验的重要仪器，其振动测试数据是利用三个指针式仪表将三个不同频段的振动(波)平均值显示出来，其测量输出信号为模拟信号。
轴承振动测试仪只能显示振动(波)的平均值，不能显示轴承振动(波)的最大峰值、波峰因数(最大峰值与平均值之比)、单位时间内的振动脉冲数等参数，只能通过外接示波器来观察振动波形，使用很不方便，测试数据也不够全面，也不能显示振音波形，不能全面真实地反映轴承的运转质量，严重限制了滚动轴承制造业的发展。
发明内容本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种轴承振动实时记录装置，能够全面反映轴承的运转质量。
为实现上述目的，本发明提出了一种轴承振动实时记录装置，包括电源模块、测试按钮、模拟信号调理模块、微控制器、显示模块、实时时钟模块，所述电源模块为电路供电，模拟信号调理模块与微控制器的A/D转换口线相连，微控制器的地址、数据、控制三总线分别与显示模块的地址、数据、控制线对应相连，微控制器的地址、数据、控制三总线分别与实时时钟模块的地址、数据、控制线对应相连。
作为优选，所述微控制器为ADuC841芯片。
作为优选，还包括存储模块，所述存储模块的地址、数据、控制线分别与微控制器的地址、数据、控制三总线对应相连。
作为优选，所述显示模块包括LCD控制模块和LCD显示板，LCD控制模块连接在微控制器和LCD显示板之间。
作为优选，所述显示模块包括LED-键盘控制模块和LED-键盘板，LED-键盘控制模块连接在微控制器和LED-键盘板之间。
作为优选，还包括报警灯，所述报警灯与微控制器相连。
作为优选，还包括串口模块，所述串口模块与微控制器相连，在串口模块上连接有微型打印机。
作为优选，所述模拟信号调理模块包括第三运放、第五集成滤波器芯片、第四运放、第一肖特基管和第二肖特基管，第三运放及与其相连的电阻组成一个求和运算电路，该电路的输出接至第五集成滤波器芯片的输入端VIN，第五集成滤波器芯片的输出端接至第四运放和相应电阻组成的反相电压跟随器电路上，该电路的输出端接到由第一肖特基管和第二肖特基管组成的保护电路上。
作为优选，还包括复位电路，所述连接在微控制器上。
本发明的有益效果本发明将轴承振动测试仪中三个不同频率范围的轴承振动模拟信号转换为数字信号，将数据显示在显示模块上，振动波和振音波显示在LCD显示板上，三个频段的振动波和振音波的有效值、峰值、波峰因子和脉冲数用数码管显示出来，同时进行记录。微处理器采用性能优异的ADuC841芯片，运算处理速度更快，提高了20倍左右，相同时间内可显示更多的波形，如果采用ADuC812芯片，由于运算速度跟不上，必须隔点删除数个采样数据，容易造成部分信号失真。存储容量更大，能支持更多的RAM，利于今后的扩展，同时系统更稳定，数据精确度更高。存储模块对测试的数据进行实时存储，设置报警灯对测试不合格的轴承产品进行实时报警，提醒测试者，并可根据需要进行自动判别、统计处理和打印。本发明使用方便，测试数据全面、准确，能够全面真实地反映轴承的运转质量，有利于轴承生产质量的控制，促进了滚动轴承制造业的发展。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
图1是本发明一种轴承振动实时记录装置的结构方框图；图2是本发明一种轴承振动实时记录装置中微控制器及其周边电路的电路原理图；图3是本发明一种轴承振动实时记录装置中一路模拟信号通道的电路原理图4是本发明一种轴承振动实时记录装置中存储模块的电路原理图；图5是本发明一种轴承振动实时记录装置中实时时钟模块的电路原理图；图6是本发明一种轴承振动实时记录装置中LCD控制模块及显示的电路原理图；图7是本发明一种轴承振动实时记录装置中LED-键盘控制显示模块的电路原理图。
具体实施方式如图1所示为本发明一种轴承振动实时记录装置的结构方框图；包括电源模块1、测试按钮2、模拟信号调理模块3、微控制器4、显示模块5、实时时钟模块6，所述电源模块1为电路供电，模拟信号调理模块3与微控制器4的A/D转换口线相连，微控制器4的地址、数据、控制三总线分别与显示模块5的地址、数据、控制线对应相连，微控制器4的地址、数据、控制三总线分别与实时时钟模块6的地址、数据、控制线对应相连。所述微控制器4为ADuC841芯片。还包括存储模块7，所述存储模块7的地址、数据、控制线分别与微控制器4的地址、数据、控制三总线对应相连。所述显示模块5包括LCD控制模块51和LCD显示板52，LCD控制模块51连接在微控制器4和LCD显示板52之间。所述显示模块5包括LED-键盘控制模块53和LED-键盘板54，LED-键盘控制模块53连接在微控制器4和LED-键盘板54之间。还包括报警灯8，所述报警灯8与微控制器4相连。还包括串口模块9，所述串口模块9与微控制器4相连，在串口模块9上连接有微型打印机。所述模拟信号调理模块3包括第三运放U3、第五集成滤波器芯片U5、第四运放U4、第一肖特基管D1和第二肖特基管D2，第三运放U3及与其相连的电阻组成一个求和运算电路，该电路的输出接至第五集成滤波器芯片U5的输入端VIN，第五集成滤波器芯片U5的输出端接至第四运放U4和相应电阻组成的反相电压跟随器电路上，该电路的输出端接到由第一肖特基管D1和第二肖特基管D2组成的保护电路上。还包括复位电路10，所述连接在微控制器4上。工作时，由轴承振动测试仪输出的三频段振动信号或振音信号通过模拟信号调理模块3进入微控制器4的A/D转换口，微控制器4将通过A/D转换口采集到的数据实时显示在LCD显示板52上，并将当前各频段的最大峰值、波形的有效值和脉冲数、当前信号的波峰因子显示在LED-键盘板54的数码管上。当峰值或有效值或波峰因子超过所设定的值时，系统将通过报警灯8向测试者报警。整个测试过程通过测试按钮2来控制，按下测试按钮2系统就进行测试，松开按钮系统2就将当前所测得的数据存储在存储模块7的存储器内。这样就解决了振动波形或振音波形的实时显示和测试数据的记录问题。LED-键盘板54上的按键和LCD显示板52一起组成与用户交互的人机界面，用户通过按键来进入查看、统计、打印、设置等功能，查看时在LCD显示板52上分批显示所保存的测试数据；统计时分批对所保存的数据进行统计，统计结果显示在LCD显示板52上；打印时，将用户指定要打印的数据通过微型打印机打印出来，设置则是对系统的各种参数进行设置。
如图2所示为本发明一种轴承振动实时记录装置中微控制器及其周边电路的电路原理图；微控制器4采用性能优异的ADuC841芯片，与ADuC812芯片相比，运算处理速度更快，提高了20倍左右，相同时间内可显示更多的波形，如果采用ADuC812芯片，由于运算速度跟不上，必须隔点删除数个采样数据，容易造成部分信号失真。存储容量更大，能支持更多的RAM，利于今后的扩展，同时系统更稳定，数据精确度更高。ADC0-ADC3为微控制器4的A/D转换口线，与模拟信号调理模块3的输出信号相连。微控制器4的RESET引脚与复位电路10相连，复位电路10主要是由芯片ADM809所构成。微控制器4的P3.0引脚和P3.1引脚分别与串口模块9的输出和输入相连，串口模块9采用MAX202E芯片。微控制器4的P3.2引脚通过光耦U15接至一个3针的插座，用于接测试按钮2，P3.4引脚直接接至一个3针的插座，用于接报警灯8。
如图3所示为本发明一种轴承振动实时记录装置中一路模拟信号通道的电路原理图；这是其中的一路，其它三路相同。模拟信号调理模块3由用于输入低频、中频、高频振动信号和振音信号的四路模拟通道所组成。第三运放U3及与其相连的电阻组成一个求和运算电路，该电路的输出接至第五集成滤波器芯片U5的输入端VIN，第五集成滤波器芯片U5的输出端接至一个由第四运放U4和相应电阻组成的反相电压跟随器电路上，该电路的输出端接到由第一肖特基管D1和第二肖特基管D2组成的保护电路上，然后再接至由第十电阻R10和第十二电容C12组成的RC电路，RC电路的输出直接与微控制器4的A/D转换口线相连。第三运放U3和第四运放U4采用OP491，第五集成滤波器芯片U5采用LTC1063。
如图4所示为本发明一种轴承振动实时记录装置中存储模块的电路原理图；存储模块7主要由第十八数据存储器U18、第十九程序存储器U19、用于保存测试所得数据的第二十存储器U20和第二十一存储器U21组成。微控制器4的P0口线通过第十六锁存器U16接至第十八数据存储器U18、十九程序存储器U19、第二十存储器U20、第二十一存储器U21的A0至A7脚。微控制器4的P2.0至P2.6口线与第十八数据存储器U18、第十九程序存储器U19、第二十存储器U20、第二十一存储器U21的的A8至A14脚相连。P2.7口线与第二十存储器U20和第二十一存储器U21的A15脚相连。微控制器的P2口线还接到第十七锁存器U17，第十七锁存器U17的输出信号中的Q0至Q2接至第二十存储器U20和第二十一存储器U21的A16至A18脚，Q3至Q5接至第二十二解码器芯片U22，从第二十二解码器芯片U22输出的Y0是第十八数据存储器U18的片选信号，Y1是U20的第二十存储器U20，Y2是第二十一存储器U21的片选信号，Y3和Y4是LED-键盘控制模块53中的两块主要芯片的片选信号，Y6是LCD控制模块51的片选信号，Y7是实时时钟模块6的片选信号。微控制器4的P0口还直接与第十八数据存储器U18的D0至D7脚、第十九程序存储器U19的I/O0至I/O7脚、第二十存储器U20和第二十一存储器U21的DQ0至DQ7脚相连。微控制器4的P3.6、P3.7脚与第十八数据存储器U18、第二十存储器U20、第二十一存储器U21的WE、OE脚相连。微控制器4的PSEN脚与第十九程序存储器U19的OE脚相连。第十六锁存器U16和第十七锁存器U17均采用74HC573芯片，第十八数据存储器U18采用62256芯片，第十九程序存储器U19采用AT28C256芯片，第二十存储器U20和第二十一存储器U21均采用SST28SF040A，第二十二解码器芯片U22采用74HC138芯片。
如图5所示为本发明一种轴承振动实时记录装置中实时时钟模块的电路原理图；实时时钟模块6主要由第二十三芯片U23构成，在本实施例中第二十三芯片U23选用DS12887芯片，它的AD0至AD7与微控制器4的P0口相连，AS、DS、R/W分别与微控制器4的ALE、P3.7、P3.6相连。
如图6所示为本发明一种轴承振动实时记录装置中LCD控制模块及显示的电路原理图；在本实施例中LCD控制模块51选用了SED1335图形点阵LCD控制板，在主控板上有接口与其相连，第三插座JP3是一个18芯的接插件，用于连接SED1335图形点阵的LCD控制板52，第十六锁存器U16的Q0脚与第三插座JP3的第4脚相连，微控制器4的P3.6和P3.7与第三插座JP3的第5、6脚相连，微控制4的P0口与第三插座JP3的第7至14脚相连，第二十二解码器芯片U22的Y6脚与第三插座JP3的第15脚相连。第二插座J2是3芯的接插件，用来接一个20千欧的电位器，用该电位器可以调节LCD的对比度。
如图7所示为本发明一种轴承振动实时记录装置中LED-键盘控制显示模块的电路原理图；LED-键盘控制模块53主要由两片8279芯片构成，图7所示为其中一片及其附属芯片的电路原理图，另外一片的电路原理图与其类似。图7中第二十八芯片U28的DB0至DB7与微控制器4的P0口相连，IRQ脚通过74HC04芯片后接至微控制器4的P3.3脚，用于产生按键中断。第二十八芯片U28的CS脚与第二十二解码器芯片U22的Y3脚相连，RD和WR脚与微控制器4的P3.7和P3.6脚相连，A0脚与第十六锁存器U16的Q0脚相连，CLK脚与微控制器4的ALE脚相连，第二十八芯片U28的OUTA0至OUTA3脚、OUTB0至OUTB3脚都要接至7407芯片，7407芯片的输出用来驱动LED发光。第二十八芯片U28的SL0至SL3接至一片74HC154的A0至A3脚，74HC154的Y0至Y13都要接至75451芯片的输入端，75451的输出信号作为选择信号，用来选择要点亮的LED数码管。第二十八芯片U28的SL0至SL2还接至74HC138的A、B、C脚，它的输出Y0至Y7作为键盘的行扫描线。第二十八芯片U28的RL0至RL2接至74LS244的Y1至Y3脚，74LS244的A1至A3脚连接键盘的列线。以上所有要接键盘和LED的信号线都先接至一个插座，通过该插座与LED-键盘板相连。本实施例中，LED-键盘板54上是二十四个按键和三十四个共阴极LED数码管，用于用户输入和显示各通道的峰值、有效值、脉冲数和总的波峰因子。LCD显示板52采用了320×240点阵的单色液晶，型号为SF3202401SLCW，用于显示实时波形，并和LED-键盘板54上的按键一起组成与用户交互的人机界面。微型打印机用于打印所记录的数据和统计结果。
在进行轴承振动测试时，本发明与轴承振动测试仪连接，接通电源即可在其面板上完整显示该轴承的三个频段的振动波和振音波，及其有效值、峰值、波峰因子和脉冲数。通过面板上按键和显示屏幕实现人机对话，设定测试要求，即可实现数据记录、自动判别、存储、统计处理和打印等功能。
上述实施方式是对本发明的进一步说明，不是对本发明的具体限定，任何对本电路的简单变换或替换变形后的产品均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种轴承振动实时记录装置，其特征在于包括电源模块(1)、测试按钮(2)、模拟信号调理模块(3)、微控制器(4)、显示模块(5)、实时时钟模块(6)，所述电源模块(1)为电路供电，模拟信号调理模块(3)与微控制器(4)的A/D转换口线相连，微控制器(4)的地址、数据、控制三总线分别与显示模块(5)的地址、数据、控制线对应相连，微控制器(4)的地址、数据、控制三总线分别与实时时钟模块(6)的地址、数据、控制线对应相连。
2.如权利要求1所述的一种轴承振动实时记录装置，其特征在于所述微控制器(4)为ADuC841芯片。
3.如权利要求2所述的一种轴承振动实时记录装置，其特征在于还包括存储模块(7)，所述存储模块(7)的地址、数据、控制线分别与微控制器(4)的地址、数据、控制三总线对应相连。
4.如权利要求1或2或3所述的一种轴承振动实时记录装置，其特征在于所述显示模块(5)包括LCD控制模块(51)和LCD显示板(52)，LCD控制模块(51)连接在微控制器(4)和LCD显示板(52)之间。
5.如权利要求1或2或3所述的一种轴承振动实时记录装置，其特征在于所述显示模块(5)包括LED-键盘控制模块(53)和LED-键盘板(54)，LED-键盘控制模块(53)连接在微控制器(4)和LED-键盘板(54)之间。
6.如权利要求4所述的一种轴承振动实时记录装置，其特征在于所述显示模块(5)还包括LED-键盘控制模块(53)和LED-键盘板(54)，LED-键盘控制模块(53)连接在微控制器(4)和LED-键盘板(54)之间。
7.如权利要求1或2或3或6所述的一种轴承振动实时记录装置，其特征在于还包括报警灯(8)，所述报警灯(8)与微控制器(4)相连。
8.如权利要求1或2或3或6所述的一种轴承振动实时记录装置，其特征在于还包括串口模块(9)，所述串口模块(9)与微控制器(4)相连，在串口模块(9)上连接有微型打印机。
9.如权利要求1或2或3或6所述的一种轴承振动实时记录装置，其特征在于所述模拟信号调理模块(3)包括第三运放(U3)、第五集成滤波器芯片(U5)、第四运放(U4)、第一肖特基管(D1)和第二肖特基管(D2)，第三运放(U3)及与其相连的电阻组成一个求和运算电路，该电路的输出接至第五集成滤波器芯片(U5)的输入端VIN，第五集成滤波器芯片(U5)的输出端接至第四运放(U4)和相应电阻组成的反相电压跟随器电路上，该电路的输出端接到由第一肖特基管(D1)和第二肖特基管(D2)组成的保护电路上。
10.如权利要求1或2或3或6所述的一种轴承振动实时记录装置，其特征在于还包括复位电路(10)，所述连接在微控制器(4)上。
全文摘要
本发明公开了一种轴承振动实时记录装置，包括电源模块、测试按钮、模拟信号调理模块、微控制器、显示模块、实时时钟模块、存储模块、报警灯和复位电路，微控制器采用ADuC841芯片，处理速度更快，存储容量更大，模拟信号调理模块与微控制器的A/D转换口线相连，微控制器的地址、数据、控制三总线分别与显示模块及实时时钟模块及存储模块的地址、数据、控制线对应相连。本发明将轴承振动测试仪输出的模拟信号转换为数字信号，将振动波、振音波、三个频段的振动波和振音波的有效值、峰值、波峰因子和脉冲数等数据显示在显示模块上，并对测试数据进行存储、统计处理和打印等。本发明使用方便，能够全面地反映轴承的运转质量，有利于轴承生产质量的控制。
文档编号G01M13/04GK1818595SQ20061004977
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月10日 优先权日2006年3月10日
发明者康乃正, 许俊, 俞露 申请人:康乃正, 许俊, 俞露