礦用車輛運行狀態信號採集裝置製造方法
2023-04-24 02:09:11 1
礦用車輛運行狀態信號採集裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種礦用車輛運行狀態信號採集裝置。該裝置擬用在大型礦山車輛中，用於採集發動機和其他CAN總線上車輛運行狀態數據及採集動力傳動系齒輪箱振動及溫度等信號，從而用來監測整車運行狀態，並協助診斷車輛故障，其特點為能夠通過傳感器採集振動信號數據，能夠保存兩個小時以上的數據，並能通過網口上傳到上位機。該裝置採用鑄鋁外殼，具有良好的防水防塵性，並採取了防振措施。
【專利說明】礦用車輛運行狀態信號採集裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及的【技術領域】為數據採集【技術領域】，具體涉及的一種礦用車輛運行狀態
信號採集裝置。
【背景技術】
[0002]由於礦用車輛的載荷巨大，工作環境惡劣，為了保證車輛安全、穩定、長周期、滿負荷、優質高速運行，需要對車輛運行狀態進行檢測。從礦用車輛的實際情況出發，礦用車輛運行信號採集裝置應該滿足以下功能:能夠採集車輛運行過程中的發動機、傳動系等振動信號；滿足同步採集的要求；由于振動信號要求的採樣率比較高，所以要求有足夠的內存以存取足夠的信號數據；由於礦用車輛工作環境差，該裝置還滿足防水、防振、防塵、防衝擊等技術要求。
[0003]基於OBD II標準的狀態數據獲取。電控發動機常配置滿足OBD II標準的數據接口，研究基於OBD II標準的狀態數據獲取技術，從電控系統中讀取發動機的緩變過程的參數數據，如溫度、壓力、轉速等。
[0004]由于振動信號採樣率比較高，所以該裝置需有比較大的存儲空間以存取足夠時間的振動信號數據。該裝置要求能夠與上位機通訊，將採集的數據傳輸到上位機進行故障分析；並且要求滿足人機互動的功能，通過上位機對裝置參數進行設置，以適用於不同情況下的振動信號採集。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題在於，針對礦用車輛惡劣運行狀況，提供一種滿足礦用車輛運行狀況信號採集裝置，用以在礦用車輛運行過程中，連續、準確地記錄發動機、傳動系運行信息，通過對運行信息進行分析做出故障判斷，並在確定故障情況下提供下述功能:
1、出現故障時及時給司機進行提示；2、能夠對出現故障的信號數據進行標記存儲；3、能夠將採集的數據上傳到上位機，通過上位機對故障信號進行分析以確定故障類型。
[0006]一種礦用車輛運行狀態信號採集裝置，所述信號採集裝置包括中央處理器單元和信號採集單元，所述中央處理器單元包括核心模塊、UART、3G模塊、Ethernet, USB、CAN、Mico SD，其中，所述核心模塊採用AT91SAM9X35晶片作為MPU，其主頻400MHz，並具有128MBSDRAM.256MB NANDFLASH ;UART和USB用於調試，其置於採集裝置內部，沒有外部接口 ；3G模塊為無線傳輸模塊，用於無線傳輸傳感器數據Ethernet用來與上位機通信，將採集數據上傳到上位機；CAN採用電氣隔離CAN2.0總線接口，用於採集礦用車輛總線數據；MicoSD用於存儲採集數據；所述信號採集單元包括FPGA、兩個ADC、8路外接振動傳感器和8路外接溫度傳感器，所述FPGA用於進行ADC與所述MPU之間的數據交換，通過採集到的車輛總線數據，振動傳感器和溫度傳感器數據，用來監測整個車輛運行狀態，並協助診斷車輛故障。
[0007]其中，所述信號採集裝置包括防水、防振、防塵機箱，該機箱為鑄鋁材料，具有良好的密封性，並採用彈簧減震。
[0008]其中，所述FPGA採用了邏輯單元陣列LCA，其內部包括配置邏輯模塊CLB(Configurable Logic Block)、輸入輸出模塊 IOB (Input Output Block)和內部連線(Interconnect)三個部分。
[0009]其中，所述FPGA是ALTERA生產的Cylone系列FPGA。
[0010]其中，所述ADC採用ADC7606晶片，其採樣頻率最高為200K，16位8通道。
[0011]其中，Mico SD擴展的卡滿足2-4G內存。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為礦用車輛運行狀態信號採集裝置原理示意圖。
[0013]圖2為中央處理單元原理圖。
[0014]圖3為信號採集單元原理圖。
[0015]圖4為電源模塊單元示意圖。
[0016]圖5為D5V電源模塊原理圖。
【具體實施方式】
[0017]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例並配合附圖，對本發明進一步詳細說明。本發明的礦用車輛運行狀態信號採集裝置包括:中央處理器單元和信號採集單元。如圖2所示中央處理器單元包括核心模塊、UART、3G Moules,Ethernet,USB,CAN.Mico SD。核心模塊採用 AT91SAM9X35 晶片，主頻 400MHz、128MB SDRAM、256MB NANDFLASH ;UART和USB主要用於調試，其置於內部，沒有外部接口 ；3G Moules為無線傳輸模塊，用於無線傳輸傳感器測試數據Ethernet主要用來與上位機通信，其中一個很重要的作用是將採集數據上傳到上位機；CAN採用電氣隔離CAN2.0總線接口，用於採集其他CAN總線上的數據；Mico SD用於存儲採集數據。如圖3所示信號採集單元包括FPGA、兩個ADC、8路外接振動傳感器和8路外接溫度傳感器。FPGA採用的Altera公司生產的Cyclone III，其功耗低，具備豐富的邏輯、存儲器和DSP功能，由於採樣率比較高，採集的數據量比較大，在這裡使用FPGA主要起到FIFO作用；兩個ADC採用AD7606，最高採用頻率為200k，16位8通道。
[0018]本發明採集裝置供電源為車載電源，額定電壓為24V，經過一個TPS5430開關電源轉換晶片得到一個過渡電壓值D9V。然後由D9V電壓經過TPS5430分別得到所需的D5V和D3V8電壓，圖5為有D9V得到D5V的電路原理圖。另外D9V電壓還通過一個LM78M05晶片得至IJA5V電壓，這裡需要指出的是，之所以需要一個D9V電壓作為過渡電壓，就是因為Im78m05的輸入輸出最小壓差為4V，而A5V電壓的用途在於，ADC晶片需要被提供一個A5V電壓。然後D5V電壓通過LM1117可調節穩壓晶片得到所需的D3V3和A2V5的電壓值。而D1V2的電壓則是由D3V3通過一個LM1117得到。
[0019]該礦用車輛運行狀態信號採集裝置擬用在大型礦山車輛中，用於採集發動機和其他CAN總線上車輛運行狀態數據及採集動力傳動系齒輪箱振動及溫度等信號，從而用來監測整車運行狀態，並協助診斷車輛故障，其能夠通過傳感器採集振動信號數據，能夠保存兩個小時以上的數據，並能通過網口上傳到上位機。該裝置採用鑄鋁外殼，具有良好的防水防塵性，並採取了防振措施。
[0020]以上所述僅是本發明優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應該視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種礦用車輛運行狀態信號採集裝置，其特徵在於，所述信號採集裝置包括中央處理器單元和信號採集單元，所述中央處理器單元包括核心模塊、UART、3G模塊、Ethernet,USB、CAN、Mico SD，其中，所述核心模塊採用AT91SAM9X35晶片作為MPU，其主頻400MHz，並具有128MB SDRAM.256MB NANDFLASH ;UART和USB用於調試，其置於採集裝置內部，沒有外部接口 ；3G模塊為無線傳輸模塊，用於無線傳輸傳感器數據Ethernet用來與上位機通信，將採集數據上傳到上位機；CAN採用電氣隔離CAN2.0總線接口，用於採集礦用車輛總線數據；Mico SD用於存儲採集數據；所述信號採集單元包括FPGA、兩個ADC、8路外接振動傳感器和8路外接溫度傳感器，所述FPGA用於進行ADC與所述MPU之間的數據交換，該信號採集裝置通過採集到的車輛總線數據，振動傳感器數據和溫度傳感器數據，用來監測整個車輛運行狀態，並協助診斷車輛故障。
2.如權利要求1所述的礦用車輛運行狀態信號採集裝置，其特徵在於，所述信號採集裝置包括防水、防振、防塵機箱，該防水、防振、防塵機箱為鑄鋁材料，具有良好的密封性，並採用彈簧減震。
3.如權利要求1所述的礦用車輛運行狀態信號採集裝置，其特徵在於，所述FPGA採用了邏輯單元陣列LCA，其內部包括配置邏輯模塊、輸入輸出模塊和內部連線三個部分。
4.如權利要求1所述的礦用車輛運行狀態信號採集裝置，其特徵在於，所述FPGA是ALTERA 生產的 Cylone 系列 FPGA。
5.如權利要求1所述的礦用車輛運行狀態信號採集裝置，其特徵在於，所述ADC採用ADC7606晶片，其採樣頻率最高為200K，16位8通道。
6.如權利要求1所述的礦用車輛運行狀態信號採集裝置，其特徵在於，所述MicoSD擴展的卡滿足2-4G內存。
【文檔編號】G05B19/418GK103645708SQ201310659289
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】肖成勇, 馮志鵬, 楊珏, 楊耀東, 張文明, 楊廈 申請人:北京科技大學