基于ARM7的带锯床锯条振动检测系统设计.pdfVIP

杨新纬等：基~ARM7的带锯床锯务振动检潮系统设砰 基于ARM7的带锯床锯条振动检测系统设计 Designof VibrationDetectingSystemfo，Sawbladeof Band，——sawingM achineBased onARM 7 杨新伟 熊和金 (武汉理工大学，湖北 武汉 430063) 摘 要：振动是工程机械重要的固有特性之一，是机械运行状态和故障检测的重要参数，本文提出了一种非接触式测量方法测量了带锯床锯条的振动 振幅。简述了锯条振动的数学模型和电涡流式振动位移传感器结构、基本工作原理。设计了以ARM7为核心控制器 ，电涡流式振动位移传感器为前 端信号采集部分，对锯条振动的信号的检测系统，给出了系统组成的硬件框图和软件流程图。 关键词：振动测量；金属带锯床；电涡流传感器 ；ARM7 1 锯条振动测量理论 的反作用使激励线圈的有效阻抗发生变化。 1．1 锯条振动的数学模型 当只有距离变化时，阻抗的变化就可 以反映激励线 锯条的振动是弯、扭振动的合成，在不同谐波频率下 圈到被测金属导体间距离的大小变化 。 出现不同的运动状态 ；锯条的振动是在一定条件下近似 工程测量中采用并联谐振法，使前置器输 出电压的变 为一个复杂的周期性振动，是在周期性外力干扰作用下 化量与间隙的变化量成正 比，即在前置器中将一个固定电 的强迫振动，尤其横向振动为主。 容和传感器线圈并联与晶体管一起构成—个振荡器。 锯条的横向振动是指带锯条在其稳定的平衡位置附 2 系统主要硬件电路设计 近所作的往复运动。运动的位移、速度和加速度等物理 整体电路原理方框图如图2所示，由振动传感器、高 量都是随时间往复变化的。简谐振动表达式 频放大电路、滤波电路、绝对值检波电路、ARM7微控制 X=Asin(叫+口) (1) 器、复位电路、电源 电路、LCD显示电路、和串口通讯电 其中A，，a，分别是振幅，频率和初相位。带振动 路等部分组成。 虽然是非简谐的，但是周期性的。根据傅里叶级数理论， 周期振动可等价位频率依次为基频 及其整数倍的无 数个简谐振动的合成： X(t)=Ot0／2+∑(OlnCOSn 1t+bnsinn∞1t) (2) LPc2131 ARM7tIDm —S 1．2 传感器的工作原理 线圈 图 2 系统组成 框 图 测导体 LPC2131为3．3V 电源供电，复位电路采用了专用 的复位 ICMAX809为 LPC2131提供可靠的复位信号； 图 1 电涡流作用原理 显示部分采用MG12864图形液晶模块，其为单色点阵 如图1所示，电涡流传感器是基于涡流效应，电涡流 式图形液晶，内嵌 KSO107／KS0108控制器。LPC213微 式振动位移传感器由传感器线圈、前置器和被测导体组 控制器芯片具有 ISP功能，程序可以通过串口进行下载， 成，利用它们之间耦合程度的变化来进行测量，并具有零 固化在片内Flash中。 频率响应性能，它的核心部分就是一个激励线圈。如果 工作过程如下：将 电涡流振动传感器垂直安装在靠