基于STM L6362A及STM32F469AI的具有传感器和IO-Link功能的预测性维护套件 -电路方案

预测性维护（PdM）基于来自各种传感器的数据收集，构建可在潜在故障发生之前识别的统计模型。 这种方法可以使用广泛的工具，通常在云中，例如统计分析和机器学习，以跟踪设备的健康趋势。状态监测（CM）是监测各种参数，例如振动或温度，以识别潜在的故障。 这可用于突显问题，允许安排预防性维护以避免发生损坏。连续状态监测技术通常用于压缩机，泵和电动机等设备。 数据收集是监控过程的重要组成部分，有助于确保工业4.0中工厂车间的顺利运行。 STEVAL-BFA001V1B是一款专为状态监测（CM）和预测性维护（PdM）而设计的德具有传感器和IO-Link功能的预测性维护套件可监控环境，声学和振动数据.硬件套件包括工业传感器板（STEVAL-IDP005V1），用于ST-LINK / V2-1编程和调试工,一根工业M12电缆，用于电源或与主端口连接。 使用标准多极电缆管理连接，其中一根电线用于IO-Link数据，一根用于L +线（正电源电压极），另一根用于L-线（负电源电压极）。 STEVAL-IDP005V1专门设计尺寸（50mm x 9mm x 9mm），可反映真实的工业应用和需求。程式包包括用于高级时域和频域信号处理的专用算法，以及具有3 kHz扁平带宽的3D数字加速度计的分析。该软件包包括压力，相对湿度和温度传感器监控的驱动程序。用于声发射（AE）的音频算法也是该包的一部分。程式运行在高性能STM32F469AI，ARM:registered:Cortex:registered:-M4,32位微控制器上，传感器数据分析结果通过基于IO-Link设备收发器的有线连接发送. STEVAL-BFA001V1B参考设计适用于监控电机，泵和风扇，并可加速预测性维护解决方案的开发。该软件包还允许与STEVAL-IDP004V1 IO-Link主控功能的多端口评估板连接;包中包含的PC GUI显示算法输出和传感器数据。通过简单地将STEVAL-IDP005V1通过任何STM32 Nucleo-64开发板上的STEVAL-UKI001V1适配器和ST-LINK / V2-1连接到PC，也可以使用公共终端仿真器在PC上显示数据。程式可在STSW-BFA001V1上免费获得。 硬件设计 电源管理 1. L6984是一款降压型单片开关稳压器，能够提供高达400 mA的DC。该输出电压可调范围为0.9V。固定的3.3 V VOUT无需外部电阻分压器。该“低功耗模式”（LCM）使轻负载下的效率最大化，并控制输出电压纹波。该“低噪声模式”（LNM）使开关频率在负载电流范围内几乎恒定。该PGOOD集电极开路输出可在加电阶段实现输出电压排序。该同步整流，专为中重负载下的高效率和高开关频率而设计功能使应用程序的大小紧凑。 低侧功率元件上的逐脉冲电流感测实现有效的恒流保护。 2. LDK220是一款低压降稳压器，可提供最大200 mA的输出电流输入电压范围为2.5 V至13.2 V，典型压差为100 mV。 陶瓷电容器将其稳定在输出上。 极低的压降，低静态电流和低噪声使其适合于工业应用。 使能逻辑控制功能使LDK220处于停机模式，从而允许电流消耗低于1μA。 该器件还包括短路恒流限制和热保护。微控器 STM32F469AI微控制器基于高性能ARM:registered:Cortex:registered:-M432位RISC内核以高达180 MHz的频率运行。 Cortex:registered:-M4内核具有浮点单元（FPU）单精度，支持所有ARM:registered:单精度数据处理指令和数据类型。它也是实现全套DSP指令和一个存储器保护单元（MPU），以增强应用程序安全。该设备集成了高速嵌入式存储器（最大2 MB，最大384 Kb的Flash存储器）。SRAM），高达4 KB的备用SRAM以及与之连接的各种增强型I / O和外设两个APB总线，两个AHB总线和一个32位多AHB总线矩阵。该器件提供了三个12位ADC，两个DAC，一个低功耗RTC，十二个通用16位定时器，其中包括两个用于电机控制的PWM定时器，两个通用32位定时器和一个真正的随机数发生器（RNG）。该微控制器具有以下标准和高级通信接口: •最多三个I2C。 •六个SPI，两个I2S全双工。为了达到音频等级的精度，可以通过一个专用内部音频PLL或通过外部时钟进行同步。 •四个USART加四个UART。 •一个SAI串行音频接口。STM32F469AI器件在1.7至3.6 V电源的-40至+105°C温度范围内工作。 感测器 1. ISM330DLC是一个系统级封装，具有高性能3D数字加速度计和专为工业4.0应用量身定制的3D数字陀螺仪。ST的MEMS传感器模块系列充分利用