随着物联网和人工智能在工业领域的不断渗透,诞生了工业4.0,它正在彻底改变公司制造,改进和分销产品的方式。
工业4.0这种数字技术可提供自动化、状态监测、预测性维护、流程改进等诸多优势。基于状态的监测和预测性维护这两种策略,可以优化设备效率并减少设备生命周期中维护时间和维护成本。状态监测是对多个参数(如设备的振动和温度)的监测,以识别潜在问题,如偏离或轴承故障。
预测性维护以状态监测、异常检测和分类算法为基础,集成了预测模型,而该模型可以根据检测到的异常来估计机器的剩余运行时间,从而做到提前备件,提前维护,减少异常停机带来的损失。智能传感器节点是预测分析的关键推动力。这些节点收集并记录经过预处理的安全数据,而这些数据将在可视化工具中显示并在其他处理算法中使用。智能传感器节点还可以通过减少计算延迟来处理数据并检测异常。
我们今天介绍的开发板,就是这样一款智能传感器节点,它是由STMicroelectronics公司生产的STEVAL-STWINBX1。
1 开发板介绍
图1:开发板结构框图
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开发板简介STWIN.box(STEVAL-STWINBX1)是一款开发套件,同时也是一款参考设计,可用于简化物联网背景下先进工业检测应用的原型设计和测试,如状态监测和预测性维护等。
该套件是STWIN套件(STEVAL-STWINKT1B)的升级版本,可靠性和振动测量的机械精度更高。该套件对BOM进行了更新,采用了最新推出的优质MCU和工业传感器。此外,它还具有一个易于使用的接口,用于连接外部附加组件。STWIN.box套件包括一个STWIN.box核心系统、一块480mAh LiPo电池、一个用于ST-LINK调试器的适配器、一个塑料外壳、一个用于DIL 24传感器的适配器板及一条柔性电缆。套件中包含许多板载工业级传感器和超低功率MCU,可实现具有以下特性的应用:超低功率、9DoF运动检测、宽频振动分析、音频和超声声学检测、极其精确的局部温度和环境监测。该套件具有以源代码形式提供的丰富软件包。优化固件库和完整的配套云应用程序,有助于缩短端到端解决方案开发所需的设计周期。该套件支持多种连接选项,包括内置RS485收发器、BLE、Wi-Fi和NFC连接等。STWIN.box还包括一个34针扩展连接器,用于连接与STM32系列相关的小尺寸子板,如STEVAL-C34KAT1振动计和温度传感器扩展板。STWIN.box适用于对使用STMicroelectronics软件和第三方软件的工业物联网应用进行现场试验、演示和概念验证(PoC)。
该开发套件的具体功能如下:
图2
图3
图4
2 开发板体验
以Windows电脑为例,其它系统可参考官方教程页
官方提供了两种方式来做功能演示。
一、使用官方提供的APP(BLESensor)做应用演示:
首先下载官方提供的下载工具及相应固件,共三个:
1.STM32CubeProgrammer
2.en.fp-sns-stbox1
3.STM32CubeFunctionPack_DATALOG2_V1.2.0
使用CubeProgrammer下载固件:
1.关机状态下,按住USR按键,将USB线插入开发板后松开
2.打开CubeProgrammer
3.选择右上角的USB连接,点击connect连接设备
图5
4.打开“擦除和编程”页面,在界面中选择需要烧录的bin文件,这里我们选择一个传感器演示固件,目录为:.en.fp-sns-stbox1 STM32CubeFunctionPack_STBOX1_V1.5.0ProjectsSTWIN.boxApplicationsBLESensorsPnPLBinary.bin 5.选好后,点击开始烧录,即可完成烧录。重启后应用程序会自动运行。烧录重启完成后,打开下载的APP,STBLESensor。连接后,即可进行功能演示。
二、使用PC机工具,演示传感器数据采集,音频FFT分析两个应用:
1.首先安装python 3.10
2.进入:
STM32CubeFunctionPack_DATALOG2_V1.2.0UtilitiesHSDPython_SDK
执行HSDPython_SDK_install以安装python需要的库。
3.首先演示下基于麦克风获取噪声后,进行FFT变换的例子。
4.通过programmer安装:
STM32CubeFunctionPack_DATALOG2_V1.2.0ProjectsSTWIN.boxApplicationsUltrasoundFFTBinaryUltrasoundFFT_Release.bin
5.打开ultrasound_fft_app.py界面如下图6所示。
6.点击Start Log即可开启应用。
图6
还有更多有趣的示例程序,如状态机、人工智能相关的应用,大家可自行探索。 3 开发板点评这款开发板主要应用于状态监测和可预测性维护领域。
4 开发板总结
该开发板集成了众多传感器和常用的无线通信方式,把状态监测和预测性维护可能用到的传感器全部集成了进来,这些传感器可以灵活组合为性能、成本不同的应用,同时官方提供了非常多的演示应用程序,从APP到PC端再到固件端,极大地方便了用户的原型设计及评估。
不过,该开发板的APP不是太稳定,经常会出现数据不更新的情况。
如果你对这款开发板感兴趣,
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图7
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原文标题:【开箱视频】STEVAL-STWINBX1开发套件评测
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