另一端接運算放大器U2A的輸出端；電容C104與電阻R102并聯(lián)。
[0055]同相放大電路2包括電阻R104，電阻R105，電阻R106和運算放大器U2B ;電阻R104的一端接運算放大器U2A的輸出端，電阻R104的另一端接運算放大器U2B的同相輸入端，運算放大器U2B的反相輸入端稱接于電阻R105的一端、電阻R106的一端，電阻R106的另一端接信號地，電阻R105的另一端接運算放大器U2B的輸出端(SI)。
[0056]運算放大器U2A和運算放大器U2B分別是型號為TLC27M7⑶的運算放大器U2的一部分，之所以采用TLC27M7⑶進行搭建電荷放大器1，是因為其輸入阻抗非常高，可以達到 112 Ω。
[0057]二階高通濾波器3包括電容C20、電容C21、電阻R20、電阻R21和運算放大器U3A ；電容C20的一端接同相放大電路2的輸出端(SI)，電容C20的另一端接電容C21的一端、電阻R20的一端，電阻R20的另一端接運算放大器U3A的反相輸入端和輸出端，電容C21的另一端接電阻R21的一端、運算放大器U3A的同相輸入端，電阻R21的另一端接信號地。
[0058]二階低通濾波器4包括電阻R22、電阻R23、電容C22、電容C23和運算放大器U3B ；電阻R22的一端接二階高通濾波器3的輸出端，電阻R22的另一端接電阻R23的一端、電容C22的一端，電容C22的另一端接運算放大器U3B的反相輸入端和輸出端(S3)，電阻R23的另一端接電容C23的一端、運算放大器U3B的同相輸入端，電容C23的另一端接信號地。
[0059]運算放大器U3A、運算放大器U3B分別是型號為MCP607的雙運算放大器U3的一部分。
[0060]A/D轉(zhuǎn)換器5的片選輸入端接無線收發(fā)模塊Ul的Pl_2接口，A/D轉(zhuǎn)換器5的通道O模擬輸入端(2腳)接二階低通濾波器4的輸出端(S3)，A/D轉(zhuǎn)換器5的串行時鐘接無線收發(fā)模塊Ul的Pl_5接口，A/D轉(zhuǎn)換器5的串行數(shù)據(jù)輸入接口接無線收發(fā)模塊Ul的Pl_3接口，A/D轉(zhuǎn)換器5的串行數(shù)據(jù)輸出接口接無線收發(fā)模塊Ul的Pl_4接口。
[0061]A/D轉(zhuǎn)換器5是型號為MCP3002的A/D轉(zhuǎn)換器U4。
[0062]端子Signal為振動信號，來自于剪切式壓電振動傳感器，經(jīng)過濾波后的振動信號，送入串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換器5與微控制器Ul之間的接口是同步串行接口(SPI)。
[0063]微控制器Ul集成了 2.4GHz的無線收發(fā)器，電容C31、電容C33、電容C32、電容C34、電容C35和電感L1、電感L2、電感L3、電感L4組成巴倫轉(zhuǎn)換器7，將微控制器Ul的雙端射頻信號轉(zhuǎn)換成單端信號，饋入天線El中。采用集成的無線收發(fā)器MCU，將無線收發(fā)和數(shù)據(jù)采集功能，通過一個很簡潔的電路得以實現(xiàn)。此外所采用集成電路芯片均為低功耗的，部分芯片的靜態(tài)電流為μ A級，而CC25XX系列芯片具有很優(yōu)異的功耗管理性能，因次使得整個系統(tǒng)的功耗很低。
[0064]由于采用了 TI公司的CC25XX系列的無線收發(fā)片上系統(tǒng)(SoC)，該芯片具有很高的集成度，簡化了電路設(shè)計，實現(xiàn)了小型化和低功耗。該裝置的外形尺寸可以做成直徑為20mm，高度為25mm的一個小裝置，而其待機電流約可以達到10uA。
[0065]以上所述為本實用新型最佳實施方式的舉例，其中未詳細述及的部分均為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的公知常識。本實用新型的保護范圍以權(quán)利要求的內(nèi)容為準，任何基于本實用新型的技術(shù)啟示而進行的等效變換，也在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.低功耗無線振動監(jiān)測裝置，其特征在于，包括: 振動信號提取裝置，用于提取振動信號并處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號； 控制電路(6 )，耦接于振動信號提取裝置，用于將振動信號提取裝置輸出的數(shù)字信號進行處理； 巴倫轉(zhuǎn)換器(7)，耦接于控制電路(6)的輸出端，將巴倫轉(zhuǎn)換器(7)的雙端射頻信號轉(zhuǎn)換成單端信號，并耦合于天線El中。
2.如權(quán)利要求1所述的低功耗無線振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述控制電路(6)為無線收發(fā)模塊Ul，型號為CC2540。
3.如權(quán)利要求1所述的低功耗無線振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述巴倫轉(zhuǎn)換器(7)包括電容C31、電容C33、電容C32、電容C34、電容C35和電感L1、電感L2、電感L3、電感L4 ； 電容C31耦接在無線收發(fā)模塊Ul的一個射頻輸出端與電容C32的一端、電感LI的一端之間， 電感LI的另一端接信號地，電容C32的另一端接電感L2的一端、電感L3的一端，電感L3的另一端接電容C35的一端、電感L4的一端，電容C35的另一端接信號地，電感L4的另一端稱接于天線El ； 電感L2的另一端接電容C33的一端、電容C34的一端，電容C34的另一端接信號地，電容C33的另一端接無線收發(fā)模塊Ul的另一個射頻輸出端。
4.如權(quán)利要求2或3所述的低功耗無線振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述振動信號提取裝置包括: 電荷放大器(I )，耦接于壓電式振動傳感器，用于將壓電式振動傳感器上感應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)化成與之成正比的電壓信號； 同相放大電路(2)，耦接于電荷放大器(1)，用于將電荷放大器(I)輸出的信號進行放大； 二階高通濾波器(3)，耦接于同相放大電路(2)，用于將同相放大電路(2)輸出的信號進行濾波； 二階低通濾波器(4)，耦接于二階高通濾波器(3)，用于將二階高通濾波器(3)輸出的信號進行濾波； A/D轉(zhuǎn)換器(5)，耦接于二階低通濾波器(4)，用于將二階低通濾波器(4)輸出的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
5.如權(quán)利要求4所述的低功耗無線振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電荷放大器(I)包括電阻R101、電阻R102、電容C104和運算放大器U2A: 運算放大器U2A的反相輸入端耦接于電阻RlOl的一端、電阻R102的一端，電阻R102的另一端接運算放大器U2A的輸出端； 電容C104與電阻R102并聯(lián)。
6.如權(quán)利要求5所述的低功耗無線振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述同相放大電路(2)包括電阻R104，電阻R105，電阻R106和運算放大器U2B: 電阻R104的一端接運算放大器U2A的輸出端，電阻R104的另一端接運算放大器U2B的同相輸入端，運算放大器U2B的反相輸入端稱接于電阻R105的一端、電阻R106的一端，電阻R106的另一端接信號地，電阻R105的另一端接運算放大器U2B的輸出端。
7.如權(quán)利要求6所述的低功耗無線振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述二階高通濾波器(3)包括電容020、電容021、電阻1?20、電阻1?21和運算放大器U3A； 電容C20的一端接同相放大電路(2)的輸出端，電容C20的另一端接電容C21的一端、電阻R20的一端，電阻R20的另一端接運算放大器U3A的反相輸入端和輸出端，電容C21的另一端接電阻R21的一端、運算放大器U3A的同相輸入端，電阻R21的另一端接信號地。
8.如權(quán)利要求7所述的低功耗無線振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述二階低通濾波器(4)包括電阻R22、電阻R23、電容C22、電容C23和運算放大器U3B； 電阻R22的一端接二階高通濾波器(3)的輸出端，電阻R22的另一端接電阻R23的一端、電容C22的一端，電容C22的另一端接運算放大器U3B的反相輸入端和輸出端，電阻R23的另一端接電容C23的一端、運算放大器U3B的同相輸入端，電容C23的另一端接信號地。
9.如權(quán)利要求8所述的低功耗無線振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換器(5)的片選輸入端接無線收發(fā)模塊Ul的Pl_2接口，A/D轉(zhuǎn)換器(5)的通道O模擬輸入端接二階低通濾波器(4)的輸出端，A/D轉(zhuǎn)換器(5)的串行時鐘接無線收發(fā)模塊Ul的Pl_5接口，A/D轉(zhuǎn)換器(5)的串行數(shù)據(jù)輸入接口接無線收發(fā)模塊Ul的Pl_3接口，A/D轉(zhuǎn)換器(5)的串行數(shù)據(jù)輸出接口接無線收發(fā)模塊Ul的Pl_4接口。
10.如權(quán)利要求8所述的低功耗無線振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換器(5)的型號為MCP3002。
【專利摘要】本實用新型公開了一種低功耗無線振動監(jiān)測裝置，包括用于提取振動信號并處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的振動信號提取裝置；耦接于振動信號提取裝置將振動信號提取裝置輸出的數(shù)字信號進行處理的控制電路；將巴倫轉(zhuǎn)換器的雙端射頻信號轉(zhuǎn)換成單端信號并耦合于天線E1中的巴倫轉(zhuǎn)換器，可以將無線傳輸與傳感器集成于一個裝置內(nèi)，既避免了模擬信號傳遞過程中帶來的信號干擾，又節(jié)省電纜、便于安裝。雖然仍需要在多個方向布置多對無線振動監(jiān)測裝置，但相互之間為無線連接，因此整個系統(tǒng)的布置非常整潔，有利于現(xiàn)場維護。由于無線模塊都有唯一的地址碼，所以容易對信號源準確定位。
【IPC分類】G01H11-08, G08C17-02
【公開號】CN204439206
【申請?zhí)枴緾N201520106602
【發(fā)明人】楊慶德, 尹建華
【申請人】山東中科普銳檢測技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年2月13日