基于ARM的機械傳動設(shè)備狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)的研制.pdf

1、機械傳動設(shè)備在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用，其運行狀態(tài)直接關(guān)乎整個系統(tǒng)的安全性和可靠性。隨著機械設(shè)備的自動化程度和精密化程度越來越高，對機械傳動設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)提出了更高的要求。傳統(tǒng)機械傳動設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)一般是采用傳感器在機械傳動設(shè)備箱體外部感知振動信號，存在原始信號成分少、噪聲干擾大、設(shè)備體積大、價格高、環(huán)境適應能力差等缺點，使得研究人員對關(guān)鍵的傳動設(shè)備的狀態(tài)分析、故障診斷研究十分困難。因此，亟需研制一種高效的機械傳動設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)。

2、　　本文研究了基于ARM的機械設(shè)備狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)，使之能適應箱體封閉、內(nèi)部溫度高、轉(zhuǎn)速高、有潤滑油、有油氣、存在變速、變載、安裝空間小等特殊機械環(huán)境。本系統(tǒng)利用加速度傳感器在機械箱體內(nèi)部直接獲取局域變化引起的振動信號，采集的數(shù)據(jù)通過無線模塊發(fā)送給接收終端，接收終端通過USB接口將數(shù)據(jù)傳輸給上位機，由上位機進行顯示、分析、存儲等?？紤]到機械內(nèi)部復雜的環(huán)境，本文采用信號中繼的方法，以增強無線信號的傳輸距離。系統(tǒng)由采集節(jié)點、中繼節(jié)點和接收終

3、端組成，采用基于Cortex-M3架構(gòu)的ARM微控制器LPC1768作為各部分主控制器，為增強系統(tǒng)在軟硬件方面的可擴展性和可靠性，系統(tǒng)采用
　　μC/OS-II操作系統(tǒng)，并根據(jù)各節(jié)點具體功能進行裁剪。采集節(jié)點采集的傳感器數(shù)據(jù)一邊通過無線收發(fā)器發(fā)送出去，一邊存儲在大容量NAND Flash里，為保證數(shù)據(jù)操作的安全性，存儲軟件設(shè)計中使用了ECC校驗和壞塊管理算法。由于機械內(nèi)部存在嚴重的信號衰減，在節(jié)點的無線收發(fā)電路中添加了功率放大器（

4、PA）和低噪聲放大器（LNA），以增強無線信號的發(fā)送功率和接收靈敏度。同時，為保證無線傳輸成功率，本文研究了基于AT86RF212收發(fā)器、支持IEEE802.15.4協(xié)議標準的節(jié)點間可靠通信機制，實現(xiàn)了基于應答幀(ACK)的重傳機制、地址過濾、幀校驗等安全機制。另外，系統(tǒng)使用電池供電，特別是采集節(jié)點位于機械箱體內(nèi)部，不易被取出，必須考慮功耗問題，在保證無線傳輸穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)上，采用了給功率放大電路間歇供電和系統(tǒng)自動睡眠的方法來降低采集節(jié)