Не так часто в практике радиолюбителя возникает необходимость измерения уровня вибрации какого-либо технического объекта. Это может быть электрический двигатель, двигатель внутреннего сгорания или электрический двигатель специального назначения (например сельсин). Между тем, оперативная информация о возросшем уровне вибрации устройства может вовремя помочь в диагностике дефекта или отказа изделия. Своевременная диагностика дефекта, в том числе скрытого (латентного) позволяет избежать, в последующем серьезного ремонта.
Удобно для идентификации и измерения уровня вибрации использовать электронные приборы, измеряющие разность между истинным ускорением объекта и гравитационным ускорением, т.е. проекцию кажущегося ускорения. Такие приборы называются акселерометрами. Особо интересно применить в качестве чувствительного элемента модуля измерения вибраций акселерометры, изготовленные по технологии микроэлектромеханических систем (МЭМС). Ярким примером таких акселерометров являются изделия STMicroelectronics. Для нашего модуля выберем акселерометр LIS2DM.
Это доступный, трехосевой акселерометр в миниатюрном корпусе LGA-14. Исходя из структурной схемы (рисунок 1) акселерометра в столь малом корпусе размещаются:
- Подвижная трехмерная структура.
- Мультиплексор.
- Усилитель заряда (инструментальный усилитель).
- Демультиплексор.
- Сигма-дельта аналого-цифровой преобразователь.
- 32 ячейки буфера измеренных данных и цифровой интерфейс связи, реализующий протоколы I2C или SPI.
Данный тип акселерометра позволяет измерять ускорения до 16g и выдерживает кратковременные ускорения до 10000 g. При этом нужно обратить внимание, что напряжение питания акселерометра должно быть не более 3,6 В. В связи с этим для надежного применения данного прибора с ТТЛ головным или мастер-устройством (микроконтроллером) необходим преобразователь логических уровней.
Данный акселерометр применен для измерения и контроля вибрации электрического двигателя постоянного тока, входящего в состав водяной помпы подающей воду для охлаждения мощной радиолампы передатчика.
Для этого разработан электронный модуль контроля вибрации общий вид которого приведен на рисунке 2.
Микросхема акселерометра включена по типовой схеме (рисунок 3).
Модуль собран на печатной плате толщиной 1,5 мм с односторонней трассировкой (рисунок 4).
Все элементы, а это керамический конденсатор в корпусе типоразмера 0603, танталовый, полярный конденсатор в корпусе типоразмера «A» и непосредственно сам акселерометр LIS2DM в корпусе LGA-14. Модуль крепиться непосредственно к объекту, вибрацию которого необходимо контролировать через отверстие диаметром 4,1 мм (рисунок 5).
Так как было необходимо изготовить несколько таких датчиков вибрации, была разработана панель из печатных плат общий вид которой приведен на рисунке 6.
Панель изготовлена на территории Российской федерации на предприятии Микролит (Резонит).
Печатная плата модуль доступна для скачивания с Яндекс.Диска по ссылке: Печатная плата модуля измерения вибрации с цифровым выходом.
