文章來源 Macnica Engineer

ADcmXL3021 標準機械螺釘可安裝高性能3軸MEMS傳感器

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高性能MEMS振動傳感器模塊化的ADcmXL3021

"振動"是實現馬達、泵、構成它們的軸承和編碼器的狀態基準監控(Condition-Based Monitoring,CBM)的重要信息之一。

 

如果測量振動,就可以很容易地從電氣噪音中分離出機械噪音,通過獲得關於機械狀態的追加信息,可以提高診斷精度。

通過減小傳感器的尺寸和總體形狀因數,使傳感器更接近振動源,有助於提高診斷準確度和改進實時機器控制。

 

本文將介紹由Analog Devices提供的、可用標準機械螺絲安裝的高性能3軸MEMS傳感器ADcmXL3021的以下3個特點。

  1. 通過完全的振動檢測系統加速狀態基准保護的開發
  2. 內置嵌入處理的多種信號處理功能
  3. 實現狀態基准保護的高性能MEMS振動傳感器

1. 通過完全的振動檢測系統加速狀態基准保護的開發

ADcmXL3021是兼具高性能振動檢測功能(使用MEMS加速度傳感器)和多種信號處理功能的完整振動檢測系統。

 

以下特徵簡化了狀態參考維護系統中智能傳感器節點的開發。 

 

  • 在動態環境中優化性能的小型可安裝形狀因子
  • 振動測量用全功能信號調節
  • 應用預處理減少了注入控制迴路的數據流
  • 用於工業網絡的靈活性的SPI數據輸出
  • 滿足工業性能要求的電氣和機械測試
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高度集成的振動檢測系統
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ADcmXL3021功能塊圖(出處:ADcmXL3021資料表摘錄)

2. 內置嵌入處理的多種信號處理功能

ADcmXL3021內置有以下嵌入處理。處理過的信息可以通過串行外設接口(SPI)訪問。

  • 高速數據採樣(220kSPS)
  • 4096個樣本記錄長度
  • 過濾處理
  • 窗口處理
  • 快速傅里葉變換(FFT)
  • 用戶可配置的頻譜警報
  • 錯誤標誌

通過這些嵌入處理,能夠取得時域(Time Domain)或頻域(Frequency Domain)的信息。

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時域和頻域

3. 實現狀態基准保護的高性能MEMS振動傳感器

Analog Devices提供了可用於基礎設施老化監視的超低噪音3軸加速度傳感器ADXL354/355和超低噪音寬帶加速度傳感器ADXL100x系列,ADcmXL3021也通過25µg/√Hz的超低噪音密度,支持良好的分辨率。

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ADcmXL3021的主要功能如下:

  • 3軸/數字輸出的MEMS振動傳感模塊
  • 測量範圍:±50g
  • 超低噪聲密度 25 μg/√Hz
  • 寬頻帶:DC~10kHz(5%平坦度)
  • 嵌入式高速數據採樣220kSPS
  • FIR濾波器,32分接頭(係數)
  • 高通截止頻率:1kHz,5kHz,10kHz
  • 低通濾波器的截止頻率: 1 kHz、5 kHz、10 kHz
  • 用戶可配置的過濾器組(32個係數)
  • FFT頻譜分析
  • 長記錄長度:每軸2048個bin
  • 手動或定時觸發
  • 窗口選項:矩形、漢寧、平頂
  • 平均多條記錄,最多可設置255條記錄
  • 頻譜定義的報警監測,每軸6個報警
  • 具有統計指標的時域捕捉
  • 長記錄長度:每軸4096點
  • 平均值、標準偏差、峰值、波峰因數、偏度、峰度
  • 實時數據流:每軸220kSPS
  • CRC-16錯誤校驗突發模式通信
  • 每軸10個數據記錄
  • 狀態標誌的按需自檢
  • 具有外部驅動和定時器驅動喚醒功能的睡眠模式
  • 溫度和電力供應的數字測量
  • SPI兼容串行接口
  • 標識寄存器:序列號、設備標識和用戶標識
  • 單電源動作:3.0V~3.6V
  • 工作溫度範圍:-40°C~+105°C
  • 125°C(結溫)自動停止
  • 23.7mm×26.7mm×12mm的鋁封裝
  • 34.5mm柔性14針連接器接口
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ADcmXL3021封裝

應用示例

  • 振動分析
  • 狀態基准保全系統
  • 機器狀態監視
  • 儀器及診斷功能
  • 安全斷路檢測
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這個"ADSP-CM408F EZ-Board"由於搭載了ARM Cortex-M4,所以也可以作為微處理器評價板使用。

 

特別是由於配備了

  • 可以進行浮點運算的240Mhz ARM Cortex-M4
  • 高精度雙16位ADC
  • 384KB的SRAM內存
  • 2MB閃存
  • CAN、SPI、UART、USB、以太網
  • 正交編碼器接口

不僅可以用於馬達控制領域,也可以用於其它應用。

 

 

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