大学校及び設置科 中国職業能力開発大学校電子技術科
課題実習の前提となる科目または知識、技能・技術 安全衛生、電子回路設計・製作、計測制御プログラム、データ通信
課題に取り組む推奨段階 電子回路設計・製作、自動計測制御実習、コンピュータ工学実習終了後
課題によって養成する知識、技能・技術

課題を通して、主に電子回路設計及び自動計測制御技術の実践力を身に付ける。

製作の目的と概要

 本課題では、機械・機器の加速度を検出し、検出した加速度信号の時間波形とスペクトル波形を表示するシステムの製作をテーマとしました。
 振動特性の評価などに加速度計測を行うことがありますが、一般的に、FFTアナライザ等の計測器が使用されます。本課題では、測定対象物の解析周波数を500Hz程度までと決め、市販の計測器より安価な計測システムを構成することを目的としました。
 本システムでは、ディジタル信号処理の機能を有するdsPIC®と、計測制御用ソフトウェアを利用して、加速度計測、各種信号処理、波形表示を行っています。計測用ハードウェアのみでも加速度信号の計測とグラフィック・ディスプレイへの波形表示が可能ですが、計測用ソフトウェアを使用することで、振動特性のより詳細な情報が得られる構成となっています。

成果

 今回製作した加速度計測システムの構成を図1に示します。計測用ハードウェア(図2)により、加速度センサからの信号をローパスフィルタで帯域制限し、A/D変換を行った後、時間波形をグラフィック・ディスプレイに表示します。スペクトルの表示を行う際は、dsPIC®内部で、A/D変換後の信号に窓関数をかけ、FFT処理を行っています。
 開発した計測用ソフトウェアの初期画面を図3に示します。計測用ソフトウェアでは、検出軸(X,Y,Z軸)、サンプリング点数、窓関数、FFT平均回数が変更できるようになっており、FFT処理で求めたスペクトルより、オーバーオール値、ピーク時の周波数と振幅値を求めることができるようになっています。
加速度計測システムの製作(H19)の画像1
図1 システム構成図
加速度計測システムの製作(H19)の画像2
図2 計測用ハードウェア
加速度計測システムの製作(H19)の画像3
図3 計測用ソフトウェアの初期画面