用于设备运行诊断仪器的音频采集电路的制作方法

本实用新型涉及了一种用于设备运行诊断仪器的音频采集电路。

背景技术：

随着工业制造的发展，大型机电设备得到广泛的应用，许多工况下需要24小时连续运行，对设备的故障诊断技术提出了较高的要求。传统的的设备故障诊断分析，大多基于对工作电压、电流、温度等的采集和分析，进而进行判断，但是该方式属于直接的诊断分析，一般需要制造商在设备设计制造时就具备该检测功能，且结构复杂、成本较高、使用不方便。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种设计科学、实用性强、结构简单、使用方便的音频采集电路,可以通过外置方式采集设备多个关键点的音频信号，提取音频特征，通过对不同工况的数据记录与比对，从而诊断设备故障部位和故障发展趋势。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于设备运行诊断仪器的音频采集电路，包括电源转换电路、音频采集处理电路、采集保持电路、控制单元、存储单元和多接口电路，所述电源转换电路用于提供电源，所述控制单元通过所述采集保持电路电性连接所述音频采集处理电路，并将采集信息发送至所述存储单元或通过所述多接口电路发送至外接设备。

基于上述，所述音频采集处理电路包括音频接口MK1、电阻R58、电阻R59、电阻R60、电阻R61、电阻R62、电阻R38、电阻R39、电容C61、电容C62、电容C63、电容C38、电容C39、电容C40、电容C41、运算放大器U13A、运算放大器U13B和参考电压芯片U7，所述电阻R58的一端连接+5V电源，所述电阻R58的另一端通过所述音频接口MK1接地，所述电阻R58的另一端还通过所述电容C62连接所述运算放大器U13A的同相输入端，所述运算放大器U13A的同相输入端还通过所述电阻R60接地，所述运算放大器U13A的反相输入端依次通过所述电阻R59和所述电阻R62连接所述运算放大器U13B的输出端，所述电容C63并联在所述电阻R62的两端，所述运算放大器U13A的输出端通过所述电阻R61连接所述运算放大器U13A的反相输入端，所述运算放大器U13A的输出端连接所述采集保持电路，所述运算放大器U13B的输出端连接所述运算放大器U13B的反相输入端，所述运算放大器U13B的同相输入端通过所述电阻R38连接所述参考电压芯片U7的输出端，所述运算放大器U13B的同相输入端还通过所述电阻R39接地，所述参考电压芯片U7的输入端连接+5V电源，所述参考电压芯片U7的输入端还分别通过所述电容C39和所述电容C41接地，所述参考电压芯片U7的输出端还分别通过所述电容C38和所述电容C40接地。

基于上述，所述采集保持电路包括电阻R64、电容C66、电容C68、采集保持放大器U16和反相缓冲器U14A，所述采集保持放大器U16的1脚连接+5V电源并通过所述电容C66接地，所述采集保持放大器U16的8脚连接-5V电源并通过所述电容C68接地，所述采集保持放大器U16的3脚连接所述音频采集处理电路的输出端，所述采集保持放大器U16的15脚连接所述反相缓冲器U14A的输出端，所述反相缓冲器U14A的输入端和所述采集保持放大器U16的16脚分别连接所述控制单元，所述采集保持放大器U16的15脚还通过所述电阻R64连接+5V电源。

基于上述，所述存储单元包括电阻R28、电阻R29、电阻R30、电容C21和存储器U5，所述存储器U5的1脚通过所述电阻R28连接电源VCC，所述存储器U5的1脚、2脚、5脚和6脚分别连接所述控制单元，所述存储器U5的3脚通过所述电阻R30连接电源VCC，所述存储器U5的8脚连接电源VCC并通过所述电容C21接地，所述存储器U5的7脚通过所述电阻R29连接电源VCC。

基于上述，所述多接口电路包括USB接口电路、以太网接口电路和RS232接口电路，所述USB接口电路包括电阻R52、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R56、电阻R57、电容C57、电容C58、电容C59、电容C60、电感L5、电感L6、发光二极管D5、接口J3、放电保护管E1和通信芯片U12，所述通信芯片U12的1脚和2脚分别连接所述控制单元，所述通信芯片U12的2脚还通过所述电阻R52连接电源VCC，所述通信芯片U12的5脚和7脚分别连接+5V电源并通过所述电容C57接地，所述电感L5的一端分别连接所述通信芯片U12的6脚和8脚，所述电感L5的一端还连接所述控制单元，所述电感L5的一端还分别通过所述电容C58和电容C59接地，所述电感L5的另一端连接所述接口J3的1脚，所述接口J3的1脚依次通过所述电容C60和所述电感L6接地，所述接口J3的4脚通过所述电感L6接地，所述电感L5的另一端连接所述放电保护管E1的4脚，所述接口J3的2脚通过所述电阻R53连接所述控制单元，所述接口J3的3脚通过所述电阻R54连接所述控制单元，所述接口J3的2脚连接所述放电保护管E1的3脚并通过所述电阻R56接地，所述接口J3的3脚连接所述放电保护管E1的2脚并通过所述电阻R55接地，所述发光二极管D5的阳极连接电源VCC，所述发光二极管D5的阴极通过所述电阻R57连接所述控制单元；所述以太网接口电路包括以太网芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电感L1、晶振Y1和以太网接口J1，所述以太网芯片U1的12脚通过所述电阻R5连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的13脚通过所述电阻R6连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的17脚通过所述电阻R7连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的18脚通过所述电阻R8连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的16脚通过所述电阻R9连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的8脚通过所述电阻R12连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的7脚通过所述电阻R13连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的11脚通过所述电阻R14连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的14脚通过所述电阻R15连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的15脚连接所述控制单元并通过所述电阻R16接地，所述以太网芯片U1的21脚通过所述电阻R1连接电源VCCE，所述以太网芯片U1的20脚通过所述电阻R2连接电源VCCE，所述以太网芯片U1的23脚通过所述电阻R3连接电源VCCE，所述以太网芯片U1的22脚通过所述电阻R4连接电源VCCE，所述以太网接口J1的6脚连接所述以太网芯片U1的22脚并通过所述电容C12接地，所述以太网接口J1的3脚连接所述以太网芯片U1的23脚并通过所述电容C13接地，所述以太网接口J1的2脚连接所述以太网芯片U1的20脚并通过所述电容C14接地，所述以太网接口J1的1脚连接所述以太网芯片U1的21脚并通过所述电容C15接地，所述以太网接口J1的4脚和5脚分别连接电源VCCE并通过所述电容C11接地，所述以太网接口J1的9脚连接所述以太网芯片U1的2脚，所述以太网接口J1的12脚连接所述以太网芯片U1的3脚，所述以太网接口J1的10脚通过所述电阻R19接地，所述以太网接口J1的11脚通过所述电阻R21接地；所述RS232接口电路包括串口转换芯片U6、电阻R23、电阻R24、开关JP1、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26和接口J2，所述串口转换芯片U6的1脚通过所述电容C24连接所述串口转换芯片U6的3脚，所述串口转换芯片U6的4脚通过所述电容C25连接所述串口转换芯片U6的5脚，所述串口转换芯片U6的9脚、10脚、13脚和14脚分别连接所述控制单元，所述串口转换芯片U6的7脚连接所述接口J2的5脚，所述串口转换芯片U6的8脚连接所述接口J2的3脚，所述串口转换芯片U6的2脚通过所述电容C23连接电源VCC，所述串口转换芯片U6的16脚连接电源VCC，电源VCC通过所述电容C22接地，所述电阻R24的一端通过所述开关JP1接地，所述电阻R24的另一端连接所述控制单元，所述电阻R24的另一端还通过所述电阻R23连接电源VCC。

基于上述，所述电源转换电路包括二极管D1、稳压管D2、二极管D4、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R51、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电感L2、电感L3、电感L4、TVS管、稳压芯片U8、降压芯片U9、变压器芯片U10、稳压芯片U11和接口P1，所述二极管D1的阳极连接所述接口P1的2脚，所述二极管D1的阴极连接所述降压芯片U9的2脚，所述降压芯片U9的2脚还依次通过所述电阻R42和所述电阻R47接地，二极管D1的阴极通过所述电容C47接地，所述接口P1的2脚还通过所述TVS管连接所述接口P1的1脚，所述接口P1的1脚还分别通过所述电容C50和所述电阻R44接地，所述接口P1连接电源；所述降压芯片U9的1脚通过所述电容C42连接所述电感L2的一端，所述降压芯片U9的10脚连接所述电感L2的一端，所述降压芯片U9的9脚连接所述稳压管D2的阳极并接地，所述稳压管D2的阴极连接所述电感L2的一端，所述电感L2的另一端通过所述电感L3连接所述稳压芯片U8的3脚，所述稳压芯片U8的2脚输出为电源VCC，所述电感L2的另一端还通过所述电容C43接地，所述电感L2的另一端还依次通过所述电阻R43和所述电阻R46接地，所述电感L2的另一端还连接所述变压器芯片U10的6脚，所述变压器芯片U10的6脚还通过所述电容C53接地，所述电感L2的另一端还通过所述电阻R49分别连接所述变压器芯片U10的1脚、7脚和8脚，所述变压器芯片U10的5脚通过所述电阻R51接地，所述变压器芯片U10的4脚通过所述电阻R50和所述电阻R51接地，所述变压器芯片U10的3脚通过所述电容C54和所述电容C56接地，所述二极管D4的阳极通过所述电容C56接地并连接所述稳压芯片U11的2脚，所述二极管D4的阴极连接所述变压器芯片U10的2脚并通过所述电感L4接地，所述稳压芯片U11的3脚为-5V电源输出端，所述稳压芯片U11的3脚还通过所述电容C55接地。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型通过音频采集处理电路采集音频信号，并经过放大、AD转换后转换为数字信号，再经过采集保持电路保证信号的同步，采集的信号发送至存储单元中存储或经接口电路发送至外接设备进行诊断分析，其具有设计科学、实用性强、结构简单、使用方便的优点。

附图说明

图1是本实用新型音频采集处理电路的电路结构示意图。

图2是本实用新型采集保持电路的电路结构示意图。

图3是本实用新型存储单元的电路结构示意图。

图4是本实用新型USB接口电路的电路结构示意图。

图5是本实用新型以太网接口电路的电路结构示意图。

图6是本实用新型RS232接口电路的电路结构示意图。

图7是本实用新型电源转换电路的电路结构示意图。

图8是本实用新型控制单元的电路结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，一种用于设备运行诊断仪器的音频采集电路，包括电源转换电路、音频采集处理电路、采集保持电路、控制单元、存储单元和多接口电路，所述电源转换电路用于提供电源，所述控制单元通过所述采集保持电路电性连接所述音频采集处理电路，并将采集信息发送至所述存储单元或通过所述多接口电路发送至外接设备。

使用时，通过所述音频采集处理电路采集音频信号并进行放大，经过控制单元的12位AD采样变成数字信号，再经过采集保持电路保证信号的同步，采集的信号发送至存储单元中存储或经接口电路发送至外接设备进行诊断分析。

具体的，所述音频采集处理电路包括音频接口MK1、电阻R58、电阻R59、电阻R60、电阻R61、电阻R62、电阻R38、电阻R39、电容C61、电容C62、电容C63、电容C38、电容C39、电容C40、电容C41、运算放大器U13A、运算放大器U13B和参考电压芯片U7，所述电阻R58的一端连接+5V电源，所述电阻R58的另一端通过所述音频接口MK1接地，所述电阻R58的另一端还通过所述电容C62连接所述运算放大器U13A的同相输入端，所述运算放大器U13A的同相输入端还通过所述电阻R60接地，所述运算放大器U13A的反相输入端依次通过所述电阻R59和所述电阻R62连接所述运算放大器U13B的输出端，所述电容C63并联在所述电阻R62的两端，所述运算放大器U13A的输出端通过所述电阻R61连接所述运算放大器U13A的反相输入端，所述运算放大器U13A的输出端连接所述采集保持电路，所述运算放大器U13B的输出端连接所述运算放大器U13B的反相输入端，所述运算放大器U13B的同相输入端通过所述电阻R38连接所述参考电压芯片U7的输出端，所述运算放大器U13B的同相输入端还通过所述电阻R39接地，所述参考电压芯片U7的输入端连接+5V电源，所述参考电压芯片U7的输入端还分别通过所述电容C39和所述电容C41接地，所述参考电压芯片U7的输出端还分别通过所述电容C38和所述电容C40接地。所述参考电压芯片U7的型号为REF3125AIDBZ，所述控制单元的型号为LPC1765FBD100。

所述采集保持电路包括电阻R64、电容C66、电容C68、采集保持放大器U16和反相缓冲器U14A，所述采集保持放大器U16的1脚连接+5V电源并通过所述电容C66接地，所述采集保持放大器U16的8脚连接-5V电源并通过所述电容C68接地，所述采集保持放大器U16的3脚连接所述音频采集处理电路的输出端，所述采集保持放大器U16的15脚连接所述反相缓冲器U14A的输出端，所述反相缓冲器U14A的输入端和所述采集保持放大器U16的16脚分别连接所述控制单元，所述采集保持放大器U16的15脚还通过所述电阻R64连接+5V电源。实际中，所述采集保持放大器U16可以连接4路所述音频采集处理电路，所述采集保持放大器U16的型号为AD684。

所述存储单元包括电阻R28、电阻R29、电阻R30、电容C21和存储器U5，所述存储器U5的1脚通过所述电阻R28连接电源VCC，所述存储器U5的1脚、2脚、5脚和6脚分别连接所述控制单元，所述存储器U5的3脚通过所述电阻R30连接电源VCC，所述存储器U5的8脚连接电源VCC并通过所述电容C21接地，所述存储器U5的7脚通过所述电阻R29连接电源VCC。所述存储器U5的型号为W25Q64。

所述多接口电路包括USB接口电路、以太网接口电路和RS232接口电路，所述USB接口电路包括电阻R52、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R56、电阻R57、电容C57、电容C58、电容C59、电容C60、电感L5、电感L6、发光二极管D5、接口J3、放电保护管E1和通信芯片U12，所述通信芯片U12的1脚和2脚分别连接所述控制单元，所述通信芯片U12的2脚还通过所述电阻R52连接电源VCC，所述通信芯片U12的5脚和7脚分别连接+5V电源并通过所述电容C57接地，所述电感L5的一端分别连接所述通信芯片U12的6脚和8脚，所述电感L5的一端还连接所述控制单元，所述电感L5的一端还分别通过所述电容C58和电容C59接地，所述电感L5的另一端连接所述接口J3的1脚，所述接口J3的1脚依次通过所述电容C60和所述电感L6接地，所述接口J3的4脚通过所述电感L6接地，所述电感L5的另一端连接所述放电保护管E1的4脚，所述接口J3的2脚通过所述电阻R53连接所述控制单元，所述接口J3的3脚通过所述电阻R54连接所述控制单元，所述接口J3的2脚连接所述放电保护管E1的3脚并通过所述电阻R56接地，所述接口J3的3脚连接所述放电保护管E1的2脚并通过所述电阻R55接地，所述发光二极管D5的阳极连接电源VCC，所述发光二极管D5的阴极通过所述电阻R57连接所述控制单元；所述以太网接口电路包括以太网芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电感L1、晶振Y1和以太网接口J1，所述以太网芯片U1的12脚通过所述电阻R5连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的13脚通过所述电阻R6连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的17脚通过所述电阻R7连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的18脚通过所述电阻R8连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的16脚通过所述电阻R9连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的8脚通过所述电阻R12连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的7脚通过所述电阻R13连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的11脚通过所述电阻R14连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的14脚通过所述电阻R15连接所述控制单元，所述以太网芯片U1的15脚连接所述控制单元并通过所述电阻R16接地，所述以太网芯片U1的21脚通过所述电阻R1连接电源VCCE，所述以太网芯片U1的20脚通过所述电阻R2连接电源VCCE，所述以太网芯片U1的23脚通过所述电阻R3连接电源VCCE，所述以太网芯片U1的22脚通过所述电阻R4连接电源VCCE，所述以太网接口J1的6脚连接所述以太网芯片U1的22脚并通过所述电容C12接地，所述以太网接口J1的3脚连接所述以太网芯片U1的23脚并通过所述电容C13接地，所述以太网接口J1的2脚连接所述以太网芯片U1的20脚并通过所述电容C14接地，所述以太网接口J1的1脚连接所述以太网芯片U1的21脚并通过所述电容C15接地，所述以太网接口J1的4脚和5脚分别连接电源VCCE并通过所述电容C11接地，所述以太网接口J1的9脚连接所述以太网芯片U1的2脚，所述以太网接口J1的12脚连接所述以太网芯片U1的3脚，所述以太网接口J1的10脚通过所述电阻R19接地，所述以太网接口J1的11脚通过所述电阻R21接地；所述RS232接口电路包括串口转换芯片U6、电阻R23、电阻R24、开关JP1、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26和接口J2，所述串口转换芯片U6的1脚通过所述电容C24连接所述串口转换芯片U6的3脚，所述串口转换芯片U6的4脚通过所述电容C25连接所述串口转换芯片U6的5脚，所述串口转换芯片U6的9脚、10脚、13脚和14脚分别连接所述控制单元，所述串口转换芯片U6的7脚连接所述接口J2的5脚，所述串口转换芯片U6的8脚连接所述接口J2的3脚，所述串口转换芯片U6的2脚通过所述电容C23连接电源VCC，所述串口转换芯片U6的16脚连接电源VCC，电源VCC通过所述电容C22接地，所述电阻R24的一端通过所述开关JP1接地，所述电阻R24的另一端连接所述控制单元，所述电阻R24的另一端还通过所述电阻R23连接电源VCC。放电保护管E1的型号为PRTR5V0U2X,所述通信芯片U12的型号为SP2525A-2,所述以太网芯片U1的型号为LAN8720，所述串口转换芯片U6的型号为SP3232EEY。

所述电源转换电路包括二极管D1、稳压管D2、二极管D4、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R51、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电容C42、电感L2、电感L3、电感L4、TVS管、稳压芯片U8、降压芯片U9、变压器芯片U10、稳压芯片U11和接口P1，所述二极管D1的阳极连接所述接口P1的2脚，所述二极管D1的阴极连接所述降压芯片U9的2脚，所述降压芯片U9的2脚还依次通过所述电阻R42和所述电阻R47接地，二极管D1的阴极通过所述电容C47接地，所述接口P1的2脚还通过所述TVS管连接所述接口P1的1脚，所述接口P1的1脚还分别通过所述电容C50和所述电阻R44接地，所述接口P1连接电源；所述降压芯片U9的1脚通过所述电容C42连接所述电感L2的一端，所述降压芯片U9的10脚连接所述电感L2的一端，所述降压芯片U9的9脚连接所述稳压管D2的阳极并接地，所述稳压管D2的阴极连接所述电感L2的一端，所述电感L2的另一端通过所述电感L3连接所述稳压芯片U8的3脚，所述稳压芯片U8的2脚输出为电源VCC，所述电感L2的另一端还通过所述电容C43接地，所述电感L2的另一端还依次通过所述电阻R43和所述电阻R46接地，所述电感L2的另一端还连接所述变压器芯片U10的6脚，所述变压器芯片U10的6脚还通过所述电容C53接地，所述电感L2的另一端还通过所述电阻R49分别连接所述变压器芯片U10的1脚、7脚和8脚，所述变压器芯片U10的5脚通过所述电阻R51接地，所述变压器芯片U10的4脚通过所述电阻R50和所述电阻R51接地，所述变压器芯片U10的3脚通过所述电容C54和所述电容C56接地，所述二极管D4的阳极通过所述电容C56接地并连接所述稳压芯片U11的2脚，所述二极管D4的阴极连接所述变压器芯片U10的2脚并通过所述电感L4接地，所述稳压芯片U11的3脚为-5V电源输出端，所述稳压芯片U11的3脚还通过所述电容C55接地。所述稳压芯片U8的型号为LDO-1117-3.3，所述降压芯片U9的型号为TPS54260DGQR，所述变压器芯片U10的型号为MC34063AD,所述稳压芯片U11的型号为79L05。

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其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。