芯耀
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預(yù)測性維護(hù)（PdM）基于來自各種傳感器的數(shù)據(jù)收集，構(gòu)建可在潛在故障發(fā)生之前識(shí)別的統(tǒng)計(jì)模型。 這種方法可以使用廣泛的工具，通常在云中，例如統(tǒng)計(jì)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，以跟蹤設(shè)備的健康趨勢。狀態(tài)監(jiān)測（CM）是監(jiān)測各種參數(shù)，例如振動(dòng)或溫度，以識(shí)別潛在的故障。 這可用于突顯問題，允許安排預(yù)防性維護(hù)以避免發(fā)生損壞。連續(xù)狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)通常用于壓縮機(jī)，泵和電動(dòng)機(jī)等設(shè)備。 數(shù)據(jù)收集是監(jiān)控過程的重要組成部分，有助于確保工業(yè)4.0中工廠車間的順利運(yùn)行。
STEVAL-BFA001V1B是一款專為狀態(tài)監(jiān)測（CM）和預(yù)測性維護(hù)（PdM）而設(shè)計(jì)的德具有傳感器和IO-Link功能的預(yù)測性維護(hù)套件可監(jiān)控環(huán)境，聲學(xué)和振動(dòng)數(shù)據(jù).硬件套件包括工業(yè)傳感器板（STEVAL-IDP005V1），用于ST-LINK / V2-1編程和調(diào)試工,一根工業(yè)M12電纜，用于電源或與主端口連接。 使用標(biāo)準(zhǔn)多極電纜管理連接，其中一根電線用于IO-Link數(shù)據(jù)，一根用于L +線（正電源電壓極），另一根用于L-線（負(fù)電源電壓極）。
STEVAL-IDP005V1專門設(shè)計(jì)尺寸（50mm x 9mm x 9mm），可反映真實(shí)的工業(yè)應(yīng)用和需求。程式包包括用于高級(jí)時(shí)域和頻域信號(hào)處理的專用算法，以及具有3 kHz扁平帶寬的3D數(shù)字加速度計(jì)的分析。該軟件包包括壓力，相對(duì)濕度和溫度傳感器監(jiān)控的驅(qū)動(dòng)程序。用于聲發(fā)射（AE）的音頻算法也是該包的一部分。程式運(yùn)行在高性能STM32F469AI，ARM?Cortex?-M4,32位微控制器上，傳感器數(shù)據(jù)分析結(jié)果通過基于IO-Link設(shè)備收發(fā)器的有線連接發(fā)送. STEVAL-BFA001V1B參考設(shè)計(jì)適用于監(jiān)控電機(jī)，泵和風(fēng)扇，并可加速預(yù)測性維護(hù)解決方案的開發(fā)。該軟件包還允許與STEVAL-IDP004V1 IO-Link主控功能的多端口評(píng)估板連接;包中包含的PC GUI顯示算法輸出和傳感器數(shù)據(jù)。通過簡單地將STEVAL-IDP005V1通過任何STM32 Nucleo-64開發(fā)板上的STEVAL-UKI001V1適配器和ST-LINK / V2-1連接到PC，也可以使用公共終端仿真器在PC上顯示數(shù)據(jù)。程式可在STSW-BFA001V1上免費(fèi)獲得。
電源管理
1. L6984是一款降壓型單片開關(guān)穩(wěn)壓器，能夠提供高達(dá)400 mA的DC。該輸出電壓可調(diào)范圍為0.9V。固定的3.3 V VOUT無需外部電阻分壓器。該“低功耗模式”（LCM）使輕負(fù)載下的效率最大化，并控制輸出電壓紋波。該“低噪聲模式”（LNM）使開關(guān)頻率在負(fù)載電流范圍內(nèi)幾乎恒定。該P(yáng)GOOD集電極開路輸出可在加電階段實(shí)現(xiàn)輸出電壓排序。該同步整流，專為中重負(fù)載下的高效率和高開關(guān)頻率而設(shè)計(jì)功能使應(yīng)用程序的大小緊湊。 低側(cè)功率元件上的逐脈沖電流感測實(shí)現(xiàn)有效的恒流保護(hù)。
2. LDK220是一款低壓降穩(wěn)壓器，可提供最大200 mA的輸出電流輸入電壓范圍為2.5 V至13.2 V，典型壓差為100 mV。 陶瓷電容器將其穩(wěn)定在輸出上。 極低的壓降，低靜態(tài)電流和低噪聲使其適合于工業(yè)應(yīng)用。 使能邏輯控制功能使LDK220處于停機(jī)模式，從而允許電流消耗低于1μA。 該器件還包括短路恒流限制和熱保護(hù)。微控器
STM32F469AI微控制器基于高性能ARM?Cortex?-M432位RISC內(nèi)核以高達(dá)180 MHz的頻率運(yùn)行。 Cortex?-M4內(nèi)核具有浮點(diǎn)單元（FPU）單精度，支持所有ARM?單精度數(shù)據(jù)處理指令和數(shù)據(jù)類型。它也是實(shí)現(xiàn)全套DSP指令和一個(gè)存儲(chǔ)器保護(hù)單元（MPU），以增強(qiáng)應(yīng)用程序安全。該設(shè)備集成了高速嵌入式存儲(chǔ)器（最大2 MB，最大384 Kb的Flash存儲(chǔ)器）。SRAM），高達(dá)4 KB的備用SRAM以及與之連接的各種增強(qiáng)型I / O和外設(shè)兩個(gè)APB總線，兩個(gè)AHB總線和一個(gè)32位多AHB總線矩陣。該器件提供了三個(gè)12位ADC，兩個(gè)DAC，一個(gè)低功耗RTC，十二個(gè)通用16位定時(shí)器，其中包括兩個(gè)用于電機(jī)控制的PWM定時(shí)器，兩個(gè)通用32位定時(shí)器和一個(gè)真正的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（RNG）。該微控制器具有以下標(biāo)準(zhǔn)和高級(jí)通信接口：
?最多三個(gè)I2C。
?六個(gè)SPI，兩個(gè)I2S全雙工。為了達(dá)到音頻等級(jí)的精度，可以通過一個(gè)專用內(nèi)部音頻PLL或通過外部時(shí)鐘進(jìn)行同步。
?四個(gè)USART加四個(gè)UART。
?一個(gè)SAI串行音頻接口。STM32F469AI器件在1.7至3.6 V電源的-40至+105°C溫度范圍內(nèi)工作。
感測器
1. ISM330DLC是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)封裝，具有高性能3D數(shù)字加速度計(jì)和專為工業(yè)4.0應(yīng)用量身定制的3D數(shù)字陀螺儀。ST的MEMS傳感器模塊系列充分利用了已經(jīng)用于生產(chǎn)微機(jī)械加速度計(jì)和陀螺儀。各種傳感元件均采用專門的微加工工藝制造，IC接口是使用CMOS技術(shù)開發(fā)的，可以設(shè)計(jì)專用電路，修整以更好地匹配傳感元件的特性。在ISM330DLC中，加速度計(jì)和陀螺儀的傳感元件都安裝在同一傳感器上硅芯片，從而保證了卓越的穩(wěn)定性和魯棒性。ISM330DLC的滿量程加速度范圍為±2 /±4 /±8 /±16 g，角速率范圍為±125 /±250 /±500 /±1000 /±2000 dps。以超低功耗（高性能，組合式0.75 mA）提供高精度和穩(wěn)定性模式），還可以在工業(yè)領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)持久的電池供電應(yīng)用。ISM330DLC包括專用的可配置信號(hào)處理路徑，具有低延遲，低噪聲和
專用于控制環(huán)路穩(wěn)定性的專用濾波?？梢詮脑搶Ｓ眯盘?hào)路徑中獲取數(shù)據(jù)通過輔助SPI接口提供，可為陀螺儀和加速度計(jì)進(jìn)行配置。高性能，高質(zhì)量，小尺寸，低功耗以及對(duì)機(jī)械的高耐用性震撼性使ISM330DLC成為創(chuàng)建和制造系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的首選
多功能可靠的產(chǎn)品。ISM330DLC采用塑料接地柵格陣列（LGA）封裝。STSW-BFA001V1固件包包括應(yīng)用程序和演示固件支持
加速度計(jì)部分。
2. HTS221是用于相對(duì)濕度和溫度的超緊湊型傳感器。 它包括一個(gè)感應(yīng)元件和混合信號(hào)ASIC通過數(shù)字串行接口提供測量信息傳感元件由能夠檢測相對(duì)電壓的聚合物電介質(zhì)平面電容器結(jié)構(gòu)組成濕度變化，并使用專用的ST工藝制造。HTS221采用小型頂帽式接地柵格陣列（HLGA）封裝，保證可在以下條件下工作：溫度范圍為-40°C至+120°C。
3. LPS22HB是一款超緊湊型壓阻式絕對(duì)壓力傳感器，可作為數(shù)字輸出氣壓計(jì)。 該設(shè)備包括一個(gè)感應(yīng)元件和一個(gè)與之通信的IC接口通過I2C或SPI從傳感元件到應(yīng)用。檢測絕對(duì)壓力的傳感元件由使用由ST開發(fā)的專用流程。LPS22HB采用全?？譒GA封裝（HLGA）。 保證可以在溫度范圍從-40°C到+85°C。 包裝上有孔，以允許外部壓力達(dá)到感應(yīng)元件。
4. MP34DT05-A是內(nèi)置的超緊湊，低功耗，全向數(shù)字MEMS麥克風(fēng)具有電容式感應(yīng)元件和IC接口。使用專用硅制造能夠檢測聲波的傳感元件專門用于生產(chǎn)音頻傳感器的微機(jī)械加工過程。IC接口使用CMOS工藝制造，可以設(shè)計(jì)能夠提供以下功能的專用電路：外部采用PDM格式的數(shù)字信號(hào)。MP34DT05-A是一款低失真數(shù)字麥克風(fēng)，信噪比為64 dB，-26 dBFS±3 dB靈敏度。MP34DT05-A采用SMD兼容，EMI屏蔽的頂級(jí)端口，并保證能夠工作在-40°C至+85°C的擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)。
IO-LINK 通訊
STEVAL-IDP005V1板在M12 A編碼連接器上具有IO-Link連接。IO-Link是用于硬件連接的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：
?總線安裝所需的電線數(shù)量
?顏色用于區(qū)分IO-Link總線的電源電壓
?連接器引腳分配。
該標(biāo)準(zhǔn)還建立了兩種不同的數(shù)據(jù)通信方法：
1.具有詳細(xì)協(xié)議結(jié)構(gòu)的純串行數(shù)據(jù)通信（SDCI），用于管理傳感器參數(shù)和傳感器數(shù)據(jù)。
2.從高電平到低電平的簡單電平轉(zhuǎn)換，反之亦然，僅表示傳感器狀態(tài)。IO-Link系統(tǒng)的使用具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，例如：
?IO-Link設(shè)備的自動(dòng)檢測和參數(shù)設(shè)置：設(shè)備的操作參數(shù)為在設(shè)置過程中存儲(chǔ)在主機(jī)中。連接后，主設(shè)備會(huì)識(shí)別設(shè)備并啟用自動(dòng)啟動(dòng)。如果像傳感器這樣的設(shè)備發(fā)生故障，則可以對(duì)其進(jìn)行更換，并且將主設(shè)備中存儲(chǔ)的參數(shù)化數(shù)據(jù)自動(dòng)下載到替換設(shè)備。
?設(shè)備監(jiān)視和診斷：IO-Link允許監(jiān)視設(shè)備組件和系統(tǒng)，以及主動(dòng)管理。 IO-Link設(shè)備提供的診斷功能可讓控制系統(tǒng)跟蹤數(shù)據(jù)和趨勢，促進(jìn)預(yù)防性和預(yù)測性維護(hù)并改善機(jī)器正常運(yùn)行時(shí)間。
?動(dòng)態(tài)更改：可以在機(jī)器運(yùn)行時(shí)為已安裝的設(shè)備快速調(diào)整參數(shù)，減少時(shí)間消耗。
?降低組件成本:通過利用IO-Link的配置功能，可以配置設(shè)備具有不同的輸出功能。
L6362A
L6362A是符合PHY2（3線連接）支持的IO-Link收發(fā)器設(shè)備COM1（4.8 kbaud），COM2（38.4 kbaud）和COM3（230.4 kbaud）模式。 輸出級(jí)可以配置為高端，低端或通過硬件連接推挽，它可以驅(qū)動(dòng)電阻，電容和電感負(fù)載。IC可以使用串行數(shù)據(jù)通信接口（SDCI）將傳感器節(jié)點(diǎn)連接到主機(jī)基于IO-Link協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)I / O模式（SIO）。 使用24 V工業(yè)電源管理通訊總線電壓。 L6362A的VCC，GND，OUTH，OUTL和I / Q引腳具有反極性保護(hù)。該IC還具有防止輸出短路，過壓和快速瞬態(tài)條件（±1 kV，500Ω和18μF耦合）。
軟件包旨在幫助您基于狀態(tài)監(jiān)測開發(fā)工業(yè)預(yù)測性維護(hù)解決方案。 網(wǎng)頁于下
https://www.st.com/content/st_com/en/products/embe...
該軟件在STM32F469AI微控制器上運(yùn)行，并包括用于傳感器設(shè)備HTS221，LPS25HB，ISM330DLC（僅支持加速度計(jì)），MP34DT05-A和M95M01-DF的驅(qū)動(dòng)程序。該軟件包將完整的中間件與用于加速度計(jì)數(shù)據(jù)信號(hào)處理的算法集成在一起，從而能夠在時(shí)域和頻域中監(jiān)視旋轉(zhuǎn)設(shè)備，例如電動(dòng)機(jī)，泵和風(fēng)扇，最大加速度計(jì)輸出數(shù)據(jù)速率的最大帶寬功能（高達(dá)ODR / 2 = 3.3kHz）。該軟件包包括音頻庫中間件，以執(zhí)行聲發(fā)射分析。您可以通過終端仿真器監(jiān)視環(huán)境，聲學(xué)和振動(dòng)數(shù)據(jù)。該軟件帶有不同的演示和應(yīng)用程序，以監(jiān)視傳感器數(shù)據(jù)和輸出算法結(jié)果。一種演示是基于可編程閾值的時(shí)域和頻譜帶中的警告和警報(bào)情況。該軟件包具有IO-Link功能（不包括IO-Link堆棧），并帶有與STEVAL-IDP004V1 IO-Link-master-capable多端口評(píng)估板進(jìn)行通信的演示。
主要特色
一組固件示例，用于基于3D數(shù)字加速度計(jì)，環(huán)境和聲學(xué)MEMS傳感器構(gòu)建狀態(tài)監(jiān)控和預(yù)測性維護(hù)應(yīng)用程序中間件，包括用于振動(dòng)分析的高級(jí)時(shí)域和頻域信號(hào)處理算法可編程FFT大?。?12、1024或2048點(diǎn)），可編程FFT平均和重疊，可編程窗口（平頂，漢寧，漢明），速度RMS移動(dòng)平均，最大加速度峰值，集成了麥克風(fēng)算法的中間件，用于：PDM轉(zhuǎn)PCM聲壓音頻，F(xiàn)FT為STM32F469AI開發(fā)的固件包，可輕松移植到不同的MCU系列中，通過任何免費(fèi)的終端仿真器監(jiān)控PC數(shù)據(jù)與STEVAL-IDP004V1具備IO-Link-master功能的多端口評(píng)估板和專用PC GUI進(jìn)行通信的示例演示固件
場景應(yīng)用圖
產(chǎn)品實(shí)體圖
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