行使传感加快度计，对家产呆板有何浸染？

传统维护一样平常是提防性或更正性维护，凡是会占用很大一部门出产本钱。此刻，行使 IIoT（家产物联网）监测呆板的康健状态有助于实现猜测性维护，让行业职员可以或许猜测妨碍，从而大幅节减运营本钱。

因为家产装备广泛实现数字化和互联互通，家产 4.0得以实现，且正在助力出产器材厘革。它就像一个游戏法则的改变者，让出产链变得越发机动，支持制造定制化产物，同时保持红利。另外，数字化和家产物联网毗连对维护也大有裨益。行使传感器，尤其是加快度计之后，可以说明呆板的运行状态，而不是每隔一段时刻改换磨损的部件。在猜测性维护框架内，只有在呈现某些早期预警症状时，操纵者才必要举办过问。这种针对呆板康健状况的说明被称为基于状态的监控 (CbM)，与基于凡是很是守旧的固按时刻表的体系型维护体系对比，可以或许节制维护本钱。除了维护操纵打算更为机动之外，还能在早期阶段检测出题目，让 操纵职员可以或许据此布置呆板的停机时刻，比起出产线以外停机，这显然要好得多。

振动说明：传感器的重要性

制造商行使多种参数来确定启动维护操纵的时刻，这些参数包罗振动、噪声、温度丈量等。在可丈量的物理量中，振动频谱丈量可以或许针对旋转呆板（动员机、产生器等）中的题目的来源提供最多信息。非常振动也许是滚珠轴承妨碍、轴毛病、不服衡、太过疏松等题目。每个题目都有本身特有的症状，譬喻旋转呆板的振动源。

回收加快度计丈量振动

振动丈量可以行使安排在被监测元件四面的加快度计举办。这种传感器可所以压电式，也可所以 MEMS 范例，后者更具上风，不只可以在低频率下提供更好的相应，并且体积小巧。

滚珠轴承产生妨碍时，每次滚珠碰触到开裂处，可能触遇到内环或外环的缺陷位置，就会产生撞击，引起振动，乃至导致旋转轴稍微移位。撞击产生的频率由动弹速率，以及滚珠的数目和直径抉择。

但这不是所有！一旦妨碍呈现，前面提到的撞击偶然辰会发生可以闻声的声音，即攻击波，示意为低能量谱分量和相对较高的频率，凡是大于 5 kHz，并且老是远远高出根基的旋转频率。只有低噪声、高带宽加快度计（譬喻 ADI 公司的 ADXL100x）才气丈量与首个妨碍信号相对应的频谱线。对付频率相应较低或噪声较高的产物无法感测到的题目，这些加快度计可以提供一些名贵信息。跟着题目恶化，低能量谱分量不绝增进。到了后期，入门级加快度计就可以检测出振动，但到了此时，办理妨碍会变得迫不及待，维护团队必要在很短时刻内做出回响。为了停止猝不及防，行使低噪声、高带宽加快度计在最初呈现非常的时辰就举办检测可谓至关重要。

图 1. 基于题目范例的频谱特性。滚珠轴承妨碍的首个迹象产生在高几回谱。

除了 ADXL100x 系列加快度计 (ADXL1001/ADXL1002/ADXL1003/ADXL1004/ADXL1005)之外，ADI 公司还提供很多其他加快度计，对付说明呆板状态很是有效。在更严酷的带宽范畴内调查发明，ADXL35x 系列产物 (ADXL354/ADXL355/ADXL356/ADXL357) 具备低噪声品级特征（噪声低至 20 μg/√Hz，带宽为 1500 Hz）。与提供模仿输出的 ADXL100x 系列产物差异，ADXL35x 系列产物可以提供数字输出，用于简化与微节制器的接口。

供斲丧电子行使的入门级产物，譬喻 ADXL34x (ADXL343/ADXL344/ADXL345/ADXL346) 或超低功耗 ADXL36x (ADXL362/ADXL363) 加快度计并不具备足以满意高品格猜测性维护要求的带宽或噪声机能。这些入门级产物不只限定了现有装备的诊断手段，并且还极大地限定了用于开拓将来诊断办理方案的数据的可用性。

可是，它们却是丈量呆板勾当的极佳选择，譬喻，用于计较操纵小时数，并在须要时启动维护—不是猜测性维护，而是提防性维护。这些加快度计的功耗极低，因此可以通过能量收罗器或通过电池供电。

假如只是必要监测和丈量呆板溘然产生的撞击，ADXL37x 系列产 品 (ADXL372/ADXL375/ADXL377) 就是抱负的选择。因为撞击也许只会改变呆板的精度或运行状态，以是它也许会启动（譬喻）更正性维护，以更正也许呈现的题目。

从组件到完备模块

如前所述，ADXL100x 系列具有宽带宽和低噪声特点。可是，它们采 用单轴，必要配备相干的处理赏罚电子装备。为了简化计划，ADI 公司提供了一套完备的办理方案，回收 ADcmXL3021 型号实验三轴 丈量。这款 3.3 V 电源电压产物包罗三个基于 ADXL1002 的丈量链、一个温度传感器、一个处理赏罚器和一个 FIFO。整个装置封装在一个铝壳 (23.7 mm × 26.7 mm × 12mm) 内，可以即时安装在旋转呆板上。该产物的全尺寸为±50 g，具有仅 25 μg/√Hz 的极 低噪声程度和 10 kHz 带宽，这些特点使其可以或许在大量应用中捕获振动特性。

图 2. ADcmXL3021 模块，很是适实用于实验猜测性维护。

表 1. ADcmXL3021 和 ADXL100x 系列很是得当 CbM 应用。

信号处理赏罚模块不只包罗一个具有 32 个系数的可设置 FIR 滤波器，还包罗一个每轴 2048 个节点的 FFT 函数，用于对振动举办频谱说明。再将用这种要领计较得出的频谱的每个频率级别与可设置的报警阈值（每轴 6 个）举办比拟。假如频谱组件过于麋集，就会天生警报。本产物可以通过 SPI 端口与主机处理赏罚器举办交互，提供会见内部寄存器以及一组用户可设置的函数的权限，包罗先辈的数学函数，譬喻计较均匀值、尺度毛病、最大值、波峰身分和峰度（四阶动力矩，支持丈量振动的锐度）。

SmartMesh：合用于 IIoT 的收集，很是适实用于实验猜测性维护

无线收集出格适实用于从振动传感器网络维护数据。它的速率不必要多快，但必需足够结实，可以或许在凡是很是嘈杂、且回收金属布局、传导性很差的家产情形中运行。它还必需可以或许从大量传感器网络数据，而这些传感器不必然很是接近数据记录器。为了满意这一需求，ADI 公司推出 SmartMesh? IP 家产 Mesh 收集，该收集功耗低，且具有相等高的抗扰性。最后一个尺度对付维护模块很是重要，为其供电的能量收罗器或锂电池必需运行 5 到 10 年，中间不能举办改换。SmartMesh IP 收集基于 6LoWPAN 尺度 (IEEE 802.15.4e)，很是得当 IIoT，且基于环绕 2.4 GHz 传输的专有协 议构建。该办理方案包括 LTC5800 收发器或预认证的 LTP590x 模块，很是易于实验。

图 3. SmartMesh IP 收集很是适实用于实验 IIoT 和猜测性维护操纵。

表 2. 更正性、提防性和猜测性维护的本钱比拟

行使各类技能来担保传输靠得住性大于 99.999%，包罗同步、通道跳变和时刻戳，以及针对 Mesh 收集的动态从头设置，在信号最强劲的处所仅行使 RF 路径。

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（编辑：湖南网）

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