Проекты / Измерения, сенсоры и сбор данных

Беспроводной датчик вибраций

Автономный трехосевой датчик вибраций и угла наклона: питание от аккумуляторов с солнечной подзарядкой, FFT-обработка на борту, контроль температуры и батарей, передача диагностических данных по радиоканалу.

Задача

Что нужно было решить

Нужно было сделать автономный датчик для удаленного контроля механического состояния объекта без прокладки кабельной инфраструктуры. Устройство должно периодически просыпаться, измерять вибрации, температуру и состояние питания, рассчитывать диагностические признаки и передавать их на базовый приемник.

Результат

До чего довели проект

Разработан беспроводной датчик вибраций с трехосевым измерением ускорений, расчетом наклона, контролем температуры и батарей, солнечной подзарядкой и встроенной спектральной обработкой. Вместо передачи полного временного ряда устройство отправляет компактные диагностические параметры.

Беспроводной датчик вибраций: данные испытаний за несколько месяцев, часть 1

Материалы проекта

Фотографии и рабочие материалы

Беспроводной датчик вибраций: данные испытаний за несколько месяцев, часть 2

Беспроводной датчик вибраций: модуль акселерометра

Инженерный контекст

Какие ограничения были важны

Для автономного датчика важны низкое потребление, управление питанием и короткая передача данных

Радиоканал не должен перегружаться большим временным рядом измерений

На удаленном объекте нужно контролировать не только вибрации, но и состояние батарей, температуру и признаки ошибок

Спектральную обработку выгодно выполнять на борту, чтобы передавать уже выделенные частоты и амплитуды

Сделано

Что входило в работу

аппаратная схема автономного датчика

измерение ускорений по трем осям

расчет угла наклона

контроль температуры и напряжения аккумуляторов

солнечная подзарядка

прошивка STM32L433 с циклическим опросом

FFT-обработка и выделение доминирующих спектральных пиков

радиопередача компактного диагностического пакета

Подробности

Инженерное описание проекта

Локальная обработка

Датчик не передает все сырые данные. Он выделяет доминирующие частоты и амплитуды по трем осям, добавляет угол наклона, температуру и состояние питания, а затем отправляет короткое сообщение.

Автономное питание

Устройство рассчитано на работу от аккумуляторов с солнечной подзарядкой. Для этого прошивка и аппаратная часть отключают лишние узлы между циклами измерения.

Применение

Такой датчик подходит для удаленных объектов, где нужно отслеживать вибрации, наклон и состояние узла без прокладки кабеля и регулярного обслуживания. Датчики находились в эксплуатации несколько месяцев для проверки их работоспособности. По результатам эксплуатации получены и проанализированы данные по вибрациям.