ADcmXL3021 标准机械螺钉可安装高性能3轴MEMS传感器

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Macnica Engineer

ADcmXL3021 标准机械螺钉可安装高性能3轴MEMS传感器

高性能MEMS振动传感器模块化的ADcmXL302

"振动"是实现马达、泵、构成它们的轴承和编码器的基于条件的状态维护(Condition-Based Monitoring,CBM)的重要信息之一。

如果测量振动,就可以很容易地从电气噪音中分离出机械噪音,通过获得关于机械状态的追加信息,可以提高诊断精度。
通过减小传感器的尺寸和总体形状因数,使传感器更接近振动源,有助于提高诊断准确度和改进实时机器控制。

本文将介绍由Analog Devices提供的、可用标准机械螺丝安装的高性能3轴MEMS传感器ADcmXL3021的以下3个特点。

1.    通过完全的振动检测系统加速基于条件的状态维护的开发
2.    内置嵌入处理的多种信号处理功能
3.    实现状态维护的高性能MEMS振动传感器

1. 通过完全的振动检测系统加速开发基于条件的状态维护

ADcmXL3021是兼具高性能振动检测功能(使用MEMS加速度传感器)和多种信号处理功能的完整振动检测系统。

以下特征简化了状态维护系统中智能传感器节点的开发: 

  • 在动态环境中优化性能的小型可安装形状因子
  • 振动测量用全功能信号调节
  • 应用预处理减少了注入控制回路的数据流
  • 用于工业网络的灵活性的SPI数据输出
  • 满足工业性能要求的电气和机械测试


高度集成的振动检测系统
 

ADcmXL3021功能块图(出处:ADcmXL3021资料表摘录)

2. 内置嵌入处理的多种信号处理功

ADcmXL3021内置有以下嵌入处理。处理过的信息可以通过串行外设接口(SPI)访问。

  • 高速数据采样(220kSPS)
  • 4096个样本记录长度
  • 过滤处理
  • 窗口处理
  • 快速傅里叶变换(FFT)
  • 用户可配置的频谱警报
  • 错误标志

通过这些嵌入处理,能够取得时域(Time Domain)或频域(Frequency Domain)的信息。

时域和频域

3. 实现基于条件的状态维护的高性能MEMS振动传感器

Analog Devices提供了可用于基础设施老化监视的超低噪音3轴加速度传感器ADXL354/355和超低噪音宽带加速度传感器ADXL100x系列,ADcmXL3021也通过25µg/√Hz的超低噪音密度,支持良好的分辨率。

ADcmXL3021的主要功能如下: 

  • 3轴/数字输出的MEMS振动传感模块
  • 测量范围:±50g
  • 超低噪声密度 25 μg/√Hz
  • 宽频带:DC~10kHz(5%平坦度)
  • 嵌入式高速数据采样220kSPS
  • FIR滤波器,32分接头(系数)
  • 高通截止频率:1kHz,5kHz,10kHz
  • 低通滤波器的截止频率: 1 kHz、5 kHz、10 kHz
  • 用户可配置的过滤器组(32个系数)
  • FFT频谱分析
  • 长记录长度:每轴2048个bin
  • 手动或定时触发
  • 窗口选项:矩形、汉宁、平顶
  • 平均多条记录,最多可设置255条记录
  • 频谱定义的报警监测,每轴6个报警
  • 具有统计指标的时域捕捉
  • 长记录长度:每轴4096点
  • 平均值、标准偏差、峰值、波峰因数、偏度、峰度
  • 实时数据流:每轴220kSPS
  • CRC-16错误校验突发模式通信
  • 每轴10个数据记录
  • 状态标志的按需自检
  • 具有外部驱动和定时器驱动唤醒功能的睡眠模式
  • 温度和电力供应的数字测量
  • SPI兼容串行接口
  • 标识寄存器:序列号、设备标识和用户标识
  • 单电源动作:3.0V~3.6V
  • 工作温度范围:-40°C~+105°C
  • 125°C(结温)自动停止
  • 23.7mm×26.7mm×12mm的铝封装
  • 34.5mm柔性14针连接器接口

ADcmXL3021封装

应用示例

  • 振动分析
  • 状态维护系统
  • 机器状态监视
  • 仪器及诊断功能
  • 安全断路检测

这个"ADSP-CM408F EZ-Board"由于搭载了ARM Cortex-M4,所以也可以作为微处理器评价板使用。

特别是由于配备了: 

  • 可以进行浮点运算的240Mhz ARM Cortex-M4
  • 高精度双16位ADC
  • 384KB的SRAM内存
  • 2MB闪存
  • CAN、SPI、UART、USB、以太网
  • 正交编码器接口 

不仅可以用于马达控制领域,也可以用于其它应用。

 

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