一种新型振动检波电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种新型振动检波电路。


背景技术：

2.物体振动的测量指标包含振动加速度、振动速度及振动位移。其中振动速度是振动加速度的积分，振动位移是振动速度的积分。一般根据测量类型不一样，测量的物理量值也不一样，包含有振动加速度测量加速度的峰值，振动速度测量速度的有效值，振动位移测量位移的峰峰值。
3.目前，市场上实用的峰值和峰峰值检波方法是通过分立元件和运放组成。有效值检波采用专用模块，峰值检波是常用的交直流转换电路之一。峰值检波法构建的交直流转换电路对交流信号进行半波或全波整流，再用充电电容保持整流输出的脉动直流信号的峰值，得到较平缓的直流信号，直流信号的幅值就是被测交流信号的峰值，一般峰值检波是基于二极管的单向导电性，输入交流信号通过二极管后，最大值会保持一段时间，保持时间的长短通过电阻和电容值的大小来调整，保持的值就是峰值，峰峰值检波与峰值检波原理一样，电路相似，峰峰值一般为峰值的2倍，大部分情况下峰值检波可以代替峰峰值检波。
4.有效值检波，可以通过峰值法或专用芯片来实现，峰值法就是峰值检波输出直流电压除以对应波形的峰值因子，比如正弦波是1.414，方波是1，三角波是1.73。市场中的专业检波芯片较少，主要提供的公司是adi公司，为该公司的rms-dc转换系列芯片，也就是有效值到直流转换芯片，主要型号有ad536、ad636、ad736、ltc1966、ad8436等。该类芯片内部集成了rms内核，用于计算有效值。信号有效值一般等值于在负载上产生相同热功率的直流电压，一般定义有效值是任何波形峰值平方和的平均值的平方根。
5.现有技术不足的地方如下：采用峰值法测量的有效值，由于不同波形峰值因子不一样，同一电路不能适用其他信号；峰值、峰峰值、有效值检波模块不能通用；修改参数不方便，需要改变硬件电路，且成本较高，存在着不足。
6.综上所述，针对现有技术中存在的缺陷，特别需要一种新型振动检波电路，以解决现有技术的不足。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种新型振动检波电路，设计新颖，用于测量物体或设备的振动，不但适用各种波形，而且检波精度更高，实用性能优。
8.本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：
9.一种新型振动检波电路，包括：电源电路、信号输入处理电路、高性能低功耗mcu、信号输出电路；电源电路分别为信号输入处理电路、高性能低功耗mcu、信号输出电路供电；
10.信号输入处理电路作为信号输出前的缓冲，信号输入处理电路包含有运放放大器u6a、运放放大器u6b，运放放大器u6a的正相端连接有电阻r9，运放放大器u6a的负相端通过串联的电阻r8连接运放放大器u6a的输出端，运放放大器u6a的输出端通过串联的r7连接运
放放大器u6b的负相端，u6b的负相端通过串联的r13连接u6b的输出端，u6b的输出端连接高性能低功耗mcu的6脚；
11.高性能低功耗mcu包含ad转换器、da转换器；ad转换器将振动信号转为数字信号，高性能低功耗mcu对转换的数字信号进行数字检波，数字检波值通过da转换器输出至信号输出电路；
12.信号输出电路包含有运放放大器u3a、运放放大器u3b，运放放大器u3a的正相端通过串联的r6连接高性能低功耗mcu的10脚，运放放大器u3a的负相端通过串联的r3连接运放放大器u3a的输出端，u3a的输出端连接有电阻r17，电阻r17的一路通过电容c16连接运放放大器u3b的输出端，电阻r17的另一路通过电阻r18连接运放放大器u3b的正相端，u3b的负相端通过串联的电阻r16连接运放放大器u3b的输出端，信号输出电路进行放大和滤波处理后输出原始信号对应的检波值。
13.进一步，所述电源电路包含有3.3v电源转换芯片、-5v电源转换芯片，3.3v电源转换芯片为高性能低功耗mcu供电，-5v电源转换芯片分别为信号输入处理电路及信号输出电路供电。
14.进一步，所述3.3v电源转换芯片的型号采用线性稳压芯片xc6206p332mr。
15.进一步，所述-5v电源转换芯片型号采用充电泵电压反向器tps60400dbvr。
16.进一步，所述运放放大器u6a、运放放大器u6b、运放放大器u3a、运放放大器u3b的型号相同，均为lm258adr。
17.进一步，所述高性能低功耗mcu采用的型号为stm32l432kb。
18.进一步，所述高性能低功耗mcu连接有复位模块，高性能低功耗mcu上设置有烧录接口。
19.进一步，所述复位模块用于将高性能低功耗mcu复位，复位模块包括第五电容c5和第五电阻r5，第五电容c5的一端与高性能低功耗mcu的4脚电连接，第五电容c5的另一端接地，第五电阻r5的一端与第五电容c5和高性能低功耗mcu的4脚的结合点电连接，另一端与电源电路连接。
20.进一步，所述高性能低功耗mcu电连接有烧录接口j1，烧录接口j1向高性能低功耗mcu内烧录程序。
21.本实用新型的优点在于：设计新颖，通过ad采样原始波形，进行数字检波，可以进行各种数字算法，适用多种信号、各种波形，而且检波精度更高，由于采用高性能低功耗mcu，方便参数的修改，使用起来更加灵活，可用于电力、化工、钢铁等行业电机、风机、压缩机、泵等设备的振动测量，实用性能优。
附图说明
22.图1是本实用新型控制框图；
23.图2是本实用新型信号输入处理电路原理图。
24.图3是本实用新型高性能低功耗mcu原理图。
25.图4是本实用新型复位模块原理图。
26.图5是本实用新型烧录接口原理图。
27.图6是本实用新型信号输出电路原理图。
28.图7是本实用新型3.3v电源转换芯片原理图。
29.图8是本实用新型-5v电源转换芯片原理图。
具体实施方式
30.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本实用新型。
31.如图1所示，一种新型振动检波电路，电源电路、信号输入处理电路、高性能低功耗mcu、信号输出电路；电源电路分别为信号输入处理电路、高性能低功耗mcu、信号输出电路供电；高性能低功耗mcu为处理器u1。
32.如图2所示的信号输入处理电路，主要功能是作为信号输出的缓冲及处理器u1的ad模块接口信号调理，以适用ad输出电平，信号输入处理电路包含有运放放大器u6a、运放放大器u6b，运放放大器u6a的正相端连接有电阻r9，运放放大器u6a的负相端通过串联的电阻r8连接运放放大器u6a的输出端，运放放大器u6a的输出端通过串联的r7连接运放放大器u6b的负相端，u6b的负相端通过串联的r13连接u6b的输出端，u6b的输出端线路sv1连接高性能低功耗mcu的6脚，运放放大器u6a、运放放大器u6b均采用lm258adr。
33.如图3所示高性能低功耗mcu，高性能低功耗mcu为处理器u1，选用的mcu为高性能低功耗mcu，型号为stm32l432kb或stm32l432kbu6或其类似型号，该mcu主要进行ad数据采集及数据处理，进行数字检波，并将数字检波值通过da转换输出给信号输出电路；所选mcu最高主频可到80mhz，并带浮点处理单元，自带ad转换器，通过采样达到16位精度的ad，自带12位的da，因该mcu主频高，带浮点处理单元，所以能够更高效的处理数据，运行更多的算法，以满足整个系统的要求，高性能低功耗mcu的千片单价十元左右，综合所有电路，成本大大降低，高性能低功耗mcu方便修改参数，不用修改硬件电路参数，使用起来更加灵活。
34.如图4所示，处理器u1电连接有复位模块，复位模块与电源电路连接，用于处理器u1的复位。具体地，复位模块包括第五电容c5和第五电阻r5，第五电容c5的一端与处理器u1的4脚电连接，第五电容c5的另一端接地，第五电阻r5的一端与第五电容c5和处理器u1的4脚的结合点电连接，另一端与电源电路连接，如图5所示，处理器u1电连接有烧录接口j1，用户可通过烧录接口j1向处理器u1内烧录程序。
35.如图6所示的信号输出电路，主要功能是输出检波后检波值的大小，信号输出电路有信号放大，滤波和信号缓冲功能，信号输出电路包含有运放放大器u3a、运放放大器u3b，运放放大器u3a的正相端通过串联的r6连接高性能低功耗mcu的10脚，运放放大器u3a的负相端通过串联的r3连接运放放大器u3a的输出端，u3a的输出端连接有电阻r17，电阻r17的一路通过电容c16连接运放放大器u3b的输出端，电阻r17的另一路通过电阻r18连接运放放大器u3b的正相端，u3b的负相端通过串联的电阻r16连接运放放大器u3b的输出端，信号输出电路进行放大和滤波处理后输出原始信号对应的检波值，运放放大器u3a、运放放大器u3b均采用lm258adr。
36.电源电路包含有3.3v电源转换芯片u0、-5v电源转换芯片u2，如图7所示，3.3v电源转换芯片u0采用线性稳压芯片xc6206p332mr，为高性能低功耗mcu供电，如图8所示，-5v电源转换芯片u2采用充电泵电压反向器tps60400dbvr，分别为信号输入处理电路及信号输出电路供电。
37.本实用新型的工作原理为：高性能低功耗mcu包含ad转换器、da转换器，信号输入处理电路采集的模拟信号，ad转换器将模拟信号转换成数字信号，高性能低功耗mcu对数字信号进行数字检波，数字检波包括峰值检波，峰峰值检波，有效值检波，数字检波值通过da转换器输出给信号输出电路，信号输出电路将信号放大和滤波处理后输出原始信号对应的检波值。
38.本实用新型通过数字检波，运用数字算法，可以适用各种波形，检波精度更高；现有的检波模块可以适用某类信号波形，很难适用多种波形，本实用新型通过ad采样原始波形，进行数字检波，可以进行各种数字算法，适用多种信号，且采用高性能低功耗mcu，方便参数的修改，使用起来更加灵活，可用于电力、化工、钢铁等行业电机、风机、压缩机、泵等设备的振动测量，实用性能优。
39.以上所描述的多个实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
40.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
41.最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。