矿用车辆运行状态信号采集装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种矿用车辆运行状态信号采集装置。该装置拟用在大型矿山车辆中，用于采集发动机和其他CAN总线上车辆运行状态数据及采集动力传动系齿轮箱振动及温度等信号，从而用来监测整车运行状态，并协助诊断车辆故障，其特点为能够通过传感器采集振动信号数据，能够保存两个小时以上的数据，并能通过网口上传到上位机。该装置采用铸铝外壳，具有良好的防水防尘性，并采取了防振措施。
【专利说明】矿用车辆运行状态信号采集装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及的【技术领域】为数据采集【技术领域】，具体涉及的一种矿用车辆运行状态
信号采集装置。
【背景技术】
[0002]由于矿用车辆的载荷巨大，工作环境恶劣，为了保证车辆安全、稳定、长周期、满负荷、优质高速运行，需要对车辆运行状态进行检测。从矿用车辆的实际情况出发，矿用车辆运行信号采集装置应该满足以下功能:能够采集车辆运行过程中的发动机、传动系等振动信号；满足同步采集的要求；由于振动信号要求的采样率比较高，所以要求有足够的内存以存取足够的信号数据；由于矿用车辆工作环境差，该装置还满足防水、防振、防尘、防冲击等技术要求。
[0003]基于OBD II标准的状态数据获取。电控发动机常配置满足OBD II标准的数据接口，研究基于OBD II标准的状态数据获取技术，从电控系统中读取发动机的缓变过程的参数数据，如温度、压力、转速等。
[0004]由于振动信号采样率比较高，所以该装置需有比较大的存储空间以存取足够时间的振动信号数据。该装置要求能够与上位机通讯，将采集的数据传输到上位机进行故障分析；并且要求满足人机交互的功能，通过上位机对装置参数进行设置，以适用于不同情况下的振动信号采集。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于，针对矿用车辆恶劣运行状况，提供一种满足矿用车辆运行状况信号采集装置，用以在矿用车辆运行过程中，连续、准确地记录发动机、传动系运行信息，通过对运行信息进行分析做出故障判断，并在确定故障情况下提供下述功能:
1、出现故障时及时给司机进行提示；2、能够对出现故障的信号数据进行标记存储；3、能够将采集的数据上传到上位机，通过上位机对故障信号进行分析以确定故障类型。
[0006]一种矿用车辆运行状态信号采集装置，所述信号采集装置包括中央处理器单元和信号采集单元，所述中央处理器单元包括核心模块、UART、3G模块、Ethernet, USB、CAN、Mico SD，其中，所述核心模块采用AT91SAM9X35芯片作为MPU，其主频400MHz，并具有128MBSDRAM.256MB NANDFLASH ;UART和USB用于调试，其置于采集装置内部，没有外部接口 ；3G模块为无线传输模块，用于无线传输传感器数据Ethernet用来与上位机通信，将采集数据上传到上位机；CAN采用电气隔离CAN2.0总线接口，用于采集矿用车辆总线数据；MicoSD用于存储采集数据；所述信号采集单元包括FPGA、两个ADC、8路外接振动传感器和8路外接温度传感器，所述FPGA用于进行ADC与所述MPU之间的数据交换，通过采集到的车辆总线数据，振动传感器和温度传感器数据，用来监测整个车辆运行状态，并协助诊断车辆故障。
[0007]其中，所述信号采集装置包括防水、防振、防尘机箱，该机箱为铸铝材料，具有良好的密封性，并采用弹簧减震。
[0008]其中，所述FPGA采用了逻辑单元阵列LCA，其内部包括配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输入输出模块 IOB (Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。
[0009]其中，所述FPGA是ALTERA生产的Cylone系列FPGA。
[0010]其中，所述ADC采用ADC7606芯片，其采样频率最高为200K，16位8通道。
[0011]其中，Mico SD扩展的卡满足2-4G内存。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为矿用车辆运行状态信号采集装置原理示意图。
[0013]图2为中央处理单元原理图。
[0014]图3为信号采集单元原理图。
[0015]图4为电源模块单元示意图。
[0016]图5为D5V电源模块原理图。
【具体实施方式】
[0017]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例并配合附图，对本发明进一步详细说明。本发明的矿用车辆运行状态信号采集装置包括:中央处理器单元和信号采集单元。如图2所示中央处理器单元包括核心模块、UART、3G Moules,Ethernet,USB,CAN.Mico SD。核心模块采用 AT91SAM9X35 芯片，主频 400MHz、128MB SDRAM、256MB NANDFLASH ;UART和USB主要用于调试，其置于内部，没有外部接口 ；3G Moules为无线传输模块，用于无线传输传感器测试数据Ethernet主要用来与上位机通信，其中一个很重要的作用是将采集数据上传到上位机；CAN采用电气隔离CAN2.0总线接口，用于采集其他CAN总线上的数据；Mico SD用于存储采集数据。如图3所示信号采集单元包括FPGA、两个ADC、8路外接振动传感器和8路外接温度传感器。FPGA采用的Altera公司生产的Cyclone III，其功耗低，具备丰富的逻辑、存储器和DSP功能，由于采样率比较高，采集的数据量比较大，在这里使用FPGA主要起到FIFO作用；两个ADC采用AD7606，最高采用频率为200k，16位8通道。
[0018]本发明采集装置供电源为车载电源，额定电压为24V，经过一个TPS5430开关电源转换芯片得到一个过渡电压值D9V。然后由D9V电压经过TPS5430分别得到所需的D5V和D3V8电压，图5为有D9V得到D5V的电路原理图。另外D9V电压还通过一个LM78M05芯片得至IJA5V电压，这里需要指出的是，之所以需要一个D9V电压作为过渡电压，就是因为Im78m05的输入输出最小压差为4V，而A5V电压的用途在于，ADC芯片需要被提供一个A5V电压。然后D5V电压通过LM1117可调节稳压芯片得到所需的D3V3和A2V5的电压值。而D1V2的电压则是由D3V3通过一个LM1117得到。
[0019]该矿用车辆运行状态信号采集装置拟用在大型矿山车辆中，用于采集发动机和其他CAN总线上车辆运行状态数据及采集动力传动系齿轮箱振动及温度等信号，从而用来监测整车运行状态，并协助诊断车辆故障，其能够通过传感器采集振动信号数据，能够保存两个小时以上的数据，并能通过网口上传到上位机。该装置采用铸铝外壳，具有良好的防水防尘性，并采取了防振措施。
[0020]以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应该视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种矿用车辆运行状态信号采集装置，其特征在于，所述信号采集装置包括中央处理器单元和信号采集单元，所述中央处理器单元包括核心模块、UART、3G模块、Ethernet,USB、CAN、Mico SD，其中，所述核心模块采用AT91SAM9X35芯片作为MPU，其主频400MHz，并具有128MB SDRAM.256MB NANDFLASH ;UART和USB用于调试，其置于采集装置内部，没有外部接口 ；3G模块为无线传输模块，用于无线传输传感器数据Ethernet用来与上位机通信，将采集数据上传到上位机；CAN采用电气隔离CAN2.0总线接口，用于采集矿用车辆总线数据；Mico SD用于存储采集数据；所述信号采集单元包括FPGA、两个ADC、8路外接振动传感器和8路外接温度传感器，所述FPGA用于进行ADC与所述MPU之间的数据交换，该信号采集装置通过采集到的车辆总线数据，振动传感器数据和温度传感器数据，用来监测整个车辆运行状态，并协助诊断车辆故障。
2.如权利要求1所述的矿用车辆运行状态信号采集装置，其特征在于，所述信号采集装置包括防水、防振、防尘机箱，该防水、防振、防尘机箱为铸铝材料，具有良好的密封性，并采用弹簧减震。
3.如权利要求1所述的矿用车辆运行状态信号采集装置，其特征在于，所述FPGA采用了逻辑单元阵列LCA，其内部包括配置逻辑模块、输入输出模块和内部连线三个部分。
4.如权利要求1所述的矿用车辆运行状态信号采集装置，其特征在于，所述FPGA是ALTERA 生产的 Cylone 系列 FPGA。
5.如权利要求1所述的矿用车辆运行状态信号采集装置，其特征在于，所述ADC采用ADC7606芯片，其采样频率最高为200K，16位8通道。
6.如权利要求1所述的矿用车辆运行状态信号采集装置，其特征在于，所述MicoSD扩展的卡满足2-4G内存。
【文档编号】G05B19/418GK103645708SQ201310659289
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】肖成勇, 冯志鹏, 杨珏, 杨耀东, 张文明, 杨厦 申请人:北京科技大学