竞赛作品：无线监控装置——用于电机及机械设备运行状态的电路设计

简介：
本作品为一款无线监控装置，专为监测电机和机械设备的运行状态而设计。该装置采用先进的电路技术，能够实时传输设备的工作数据，便于远程监控与故障诊断，大大提高了维护效率和安全性。 为了准确预测并安排电机及机器的维护（或更换），以最大限度地减少成本以及工业生产期间的停工时间，需要对这些设备运行状况进行监控；此设计灵感便源于这一需求。当前，数百万台工业电机使用手持式或有线压电加速计传感器件来监测其状态。每年每台电机的监控费用大约为300美元。 近年来，在超低功耗处理技术、无线电以及压电传感器小型化方面取得的进步，已经促成了具有无线功能且成本低廉的小型电机监控器的研发与部署。这些无线电机监控设备采用纽扣电池供电，其续航时间可超过10年。它们不仅能够收集振动数据，并对其进行频谱分析，还具备集成智能功能，在难以到达的位置也能进行部署和监测。节省的成本可以在几个月内抵消系统费用。 该TI设计包括两种不同但电气特性等效的外形：模块化外形和紧凑外形。在模块化版本中，可以使用TI LaunchPad开发套件及EM连接器将多个无线电和处理器与能量管理和传感器子系统集成在一起；而紧凑版则采用带CC2650 BLE无线电台的MSP430 FR5969超低功耗微控制器单元(MCU)，并可与其他多种传感器板相连。标准传感器板支持PCB压电振动传感。 小型电路板上的30引脚扩展连接器允许基座与MCU和/或CC2650无线电台协同工作。系统软件假设将同时使用这两个组件。 该设计主要关注紧凑型外形的电机监控设备，其具备以下特性： - 100uA MSP MCU进行振动数据处理 - 6mA蓝牙低功耗无线电 - 系统睡眠模式下消耗40nA电流 - 支持16位分辨率、采样率高达10kHz的压电传感器用于测量振动情况。 - 提供iPad和Android平台上的可视化程序 该电路设计经过测试，包含固件、GUI（图形用户界面）、演示以及入门指南。