专利名称：电流环总线分时切换复用装置器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于信号检测与信号传输的分时切换复用装置器，对例如石油钻井设备等领域中的滚动轴承的多路振动信号实现传输。
背景技术：
石油钻井绞车及传动机组工作在野外，受自然气候的影响及工作需要，其工作环境较差、移动频繁。石油钻机中的滚动轴承连续运转周期长、工作负荷大、工作环境恶劣、价格高、易损坏。如果损坏的滚动轴承更换不及时，断裂后将影响钻井作业的正常运行，严重时会导致钻头落入油井中无法取出，使油井报废，造成的经济损失相当可观。因此，需对滚动轴承进行运行状况在线检测并及时更换。目前，一般从石油钻井绞车及传动机组中的16个不同位置的测试点上观察滚动轴承的振动工作状态，采集测量点数多，分布广泛，在16个不同位置的测试点上布置振动传感器，将振动传感器信号采用模拟量、无线或总线这三种方式传输到数据采集设备。当采用模拟量方式传输时，用16根传输线将振动信号传输到远端的数据采集设备，但由于石油钻井绞车设备需要经常移动，移动时16根传输线的接插繁杂，工作量大，且在移动过程中很容易发生个别传输线被拉断现象，增加了信号传输的不安全性和检修工作量。当采用无线方式传输时，虽然可不用传输线，但由于滚动轴承的故障振动最高有效频率约在20MHz 左右，比较高，这就要求无线传输的带宽很宽，明显增加了无线传输装置的成本。当采用总线方式传输时，需要用2根传输线。
发明内容本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种将无线通信技术和单线传输技术相结合的电流环总线分时切换复用装置器，用一根同轴电缆线完成多点高频振动信号的传输，并对多路振动信号进行分时切换。本实用新型采用的技术方案是在不同位置的测试点处均设置一个振动传感器， 每个振动传感器均串接一个继电器线圈，每个继电器线圈均连接一个电流驱动器，电流驱动器通过译码器连接第二无线单片机，第一、第二无线单片机之间以无线信号通讯，第一无线单片机通过RS232串行通信接口与上位机的输出端相连；上位机的输入端连接A/D转换器，A/D转换器的一个输入端通过一根同轴电缆线分别与每个振动传感器相连接，A/D转换器的另一个输入端连接于继电器线圈与振动传感器之间，继电器线圈接通时将与之连接的振动传感器中的振动信号传输到A/D转换器中。本实用新型的有益效果是1、本实用新型采用无线通信技术和一根高质量同轴屏蔽线的结合来完成多点高频振动信号的传输，极大地简化了接线方式和接插数量，降低了设备成本，提高了系统的可靠性，很好地解决了振动信号测点多、分布性广、信号频带宽、设备经常拆装移动所带来的问题，并且电路简单，易于实现。[0008]2、本实用新型可根据检测的需要分时切换不同的振动传感器信号，多路信号采用一根传输线，避免了模拟量传输采用的繁杂线路和接插件，提高了可靠性，同时也为设备的拆解搬迁和重组安装提供了极大的便利。3、本实用新型不仅用于石油钻机的滚动轴承的多路振动信号的传输，而且还可以推广到其它相关领域中的其它类型的轴承信号的传输以及不同类型的信号传输。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明；
图1是本实用新型的结构连接示意图；图中1.上位机；2.第一无线单片机；3.第二无线单片机；4.译码器；5.电流驱动器；6.继电器线圈；7.振动传感器；8.同轴电缆线；9. A/D转换器。
具体实施方式
参见图1，本实用新型由上位机、2个无线单片机、译码器、电流驱动器、继电器、A/ D转换器以及一个高质量的同轴电缆等组成。其中，在需要测试振动状态的不同位置的测试点处均设置一个振动传感器7，例如，对石油钻井绞车及传动机组中的滚动轴承，在16个不同位置的测试点上均设置一个振动传感器7，即采用16个振动传感器7。每个振动传感器 7均串接一个继电器线圈6，即继电器线圈6的数量与振动传感器7的数量相同。每个继电器线圈6均连接一个电流驱动器5，电流驱动器5通过译码器4连接第二无线单片机3，第一无线单片机2通过RS232串行通信接口与上位机1的输出端相连，第二无线单片机3与第一无线单片机2通过无线方式传输信号，第二无线单片机3通过第一无线单片机2与上位机1实现无线信号传输。上位机1的输入端连接A/D转换器9的输出端，A/D转换器9的一个输入端通过一根同轴电缆线8分别与每个振动传感器7相连接，且A/D转换器9的另一个输入端连接于继电器线圈6与振动传感器7之间。上位机1内含核心软件，在为操作人员提供监测界面的同时，也对振动信号数据进行相应的分析与处理，可以实现远程监测与控制，根据检测需要分时选择不同的继电器动作，达到有序传输多路振动信号的目的。第一、第二无线单片机2、3负责实现无线信号的通讯。译码器4可将4个输入信号转变为16个输出信号，并根据4个输入信号的编码来选中16个输出信号中的任一个信号，从而实现对16个继电器线圈的任一个继电器线圈6的选择，达到控制16个继电器线圈中的任一继电器线圈6的开或闭的状态。电流驱动器5将译码器4选中的信号进行放大，以便能有效的驱动继电器线圈6的动作。继电器线圈6起着接通与断开的作用，当某个继电器线圈6接通时可将与此连接的振动传感器7中的振动信号传输到A/D转换器9中，使上位机1能接收到该振动传感器7中的振动信号，并进行及时处理与传输。同轴电缆线8的作用是传输模拟量的振动信号。A/D转换器9将同轴电缆线8传输的检测到的振动模拟信号转变为数字信号，并输入上位机1进行处理。本实用新型的工作过程是上位机1将需要检测的某测试点的振动信号通过该点编码，利用第一无线单片机2将该编码发送出去，该编码被连接译码器4的第二无线单片机 3所接收，通过译码器4选中多个继电器中的某一继电器线圈6，控制该继电器线圈6闭合， 使与该继电器线圈6相连接的振动传感器7中的振动信号通过同轴电缆线8传输到A/D转换器9中，并将其变换得到的数字信号由上位机1进行处理，从而实现某点的振动信号的传输与处理。要完成多路振动信号的传输就是在上述的基础上，按特定顺序分时控制多个继电器线圈6相应动作，将选定的各点振动信号利用单根同轴电缆线8分时传输到上位机1 中，从而实现了整个系统的振动信号的传输。 在对石油钻井绞车及传动机组的滚动轴承工作状态进行检测时，由于滚动轴承振动信号的采样频率较高，在很短的时间段内就能得到较多的数据，而滚动轴承的工作状态的变化却是一种缓慢的过程，滚动轴承由正常状态变为断裂或局部脱落不会在短时间内形成，而需要一段时间的渐变，由此对滚动轴承振动信号的数据分析不需要对任何瞬间数据都进行处理，只需对彼此具有很小间隔的数据段进行采集并处理来检测滚动轴承的工作状态，因此，本实用新型尤其适用于对石油钻井绞车及传动机组的滚动轴承工作状态的检测。
权利要求1.电流环总线分时切换复用装置器，在不同位置的测试点处均设置一个振动传感器 (7 )，其特征是每个振动传感器(7 )均串接一个继电器线圈(6 )，每个继电器线圈(6 )均连接一个电流驱动器(5)，电流驱动器(5)通过译码器(4)连接第二无线单片机(3)，第一、第二无线单片机(2、3)之间以无线信号通讯，第一无线单片机(2)通过RS232串行通信接口与上位机(1)的输出端相连；上位机(1)的输入端连接A/D转换器(9)，A/D转换器(9)的一个输入端通过一根同轴电缆线(8)分别与每个振动传感器(7)相连接，A/D转换器(9)的另一个输入端连接于继电器线圈(6 )与振动传感器(7 )之间，继电器线圈(6 )接通时将与之连接的振动传感器(7)中的振动信号传输到A/D转换器(9)中。
专利摘要本实用新型公开了一种电流环总线分时切换复用装置器，在不同位置的测试点处均设置一个振动传感器，每个振动传感器均串接一个继电器线圈，每个继电器线圈均连接一个电流驱动器，电流驱动器通过译码器连接第二无线单片机，第一无线单片机通过RS232串行通信接口与上位机的输出端相连；上位机的输入端连接A/D转换器，A/D转换器的一个输入端通过一根同轴电缆线分别与每个振动传感器相连接，A/D转换器的另一个输入端连接于继电器线圈与振动传感器之间，继电器线圈接通时将与之连接的振动传感器中的振动信号传输到A/D转换器中；本实用新型根据检测的需要分时切换不同的振动传感器信号，多路信号采用一根传输线，提高了可靠性。
文档编号G08C19/00GK202306799SQ201120378438
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者和卫星, 李天博, 王以顺, 陆森林, 陈晓平 申请人:江苏大学