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摘要:利用计算机技术对拖拉机综合性能进行全自动检测，可大大提高拖拉机的安全性能和使用性能。针对实际需要,本文
, w! E+ A( [8 _ U; v利用单片机技术对拖拉机转速、扭矩、油耗、制动力、轴重、功率等六项综合性能进行实时测量。介绍了系统硬件的基本组成( ^# N7 N, H/ b8 f
和软件系统设计。试验结果表明,该检测系统精度高,检测误差均在5%以内。该测量仪已经在实际检测中推广应用。
. t# O# W/ h( F( E8 ~! _' ]关键词:单片机;拖拉机;综合性能;自动检测
9 o* Z9 a( p* F% K& x1引言7 {4 K( ^, b4 h( k2 B& Z
农用拖拉机在使用中其性能不断会下降,而且各个车轮制
7 s/ r8 D, W5 Q+ J x% z动力变化不同,导致制动时方向不稳,为了保持农用拖拉机使用# e u0 L" @0 f. {* Z4 A) y
安全性,应定期对其性能进行测量。而农用拖拉机使用场合都是
: }( ^: e5 i: b在乡村、偏远地区,且农机管理部广]也缺乏相应的设备对农用拖* v1 R5 ?- n- a& t+ u# r q5 S1 n
拉机性能进行检测，因而大多数农用拖拉机存在安全隐患。本1 a7 {" x2 n8 p; ^; _
设计采用计算机和现代传感技术,研制出了一种农用拖拉机综2 J6 @- ^, V) f4 i# Z
合性能测量装置,大大方便了农用拖拉机综合性能检测,对农 `- k3 \' a6 N4 M
机监理提供了有力的帮助。
6 t4 i( n9 O3 L. y2测量系统原理及组成2 H; b: p' W6 \0 D D
2.1转速的检测: n' _9 h" v; f' h n
转速的检测由型号HS18霍尔传感器(测速范围0~5000
; O/ Y4 k0 \5 Q6 p$ O( p: [8 v# M4 tr/min)完成。小磁钢镶嵌在飞轮的侧面,霍尔元件装在飞轮旁的
; G6 j2 s c4 {! T9 T, W0 V: k3 Z9 A可伸缩的横杆上,两者间隙为3 mm (如图1所示)。当飞轮转动 d7 M- R2 A- y! U: j" i
一周,传感器就输出一一个矩形波低电平脉冲信号,由于输出的8 o5 y) ?4 M1 J1 Z; L, T N
信号是低电平矩形波脉冲信号,因此信号经整形处理后由后送' m, |9 w' I5 I' Y) @& B
人单片机AT89S52的INTO引脚，单片机利用内部定时器计算8 B- G @. }& X4 |
出脉冲信号的周期T,转速N=60/T。$ S4 G3 J2 c$ [( N" k% }
图1转速检测示意图
( c' r4 A; G7 T! k+ V2.2功率的测量# F! ^$ l3 q: r* j8 Y, }/ {
发动机的有效功率Ne= =Me(2π n/60),而飞轮上的有效扭矩
2 Y5 _( E7 G2 m% q! _! xMe=K*P,K为标定系数,P为飞轮的切向压力,只要测得切向压力) @4 X3 c+ `% h* m( N, S
+ d2 L0 i+ x5 D6 JP即可得有效扭矩Me。扭矩测试的硬件结构(如图2所示)包括
+ n, K: k1 |% z压力测量机构、压力信号放大器和A/D转换电路。工作中提起
% B7 k, j: d* n1 K* e6 s1 U. q杠杆使摩擦片压向飞轮产生-定的摩擦力矩,飞轮的切向力推
& g0 M0 u/ O& A! A. l8 b( X! ^! S动滑道右移,使消振油缸中的油压上升传感器获得压力信号。当# b6 ~' v" Q# G h- r6 d
发动机稳定运转时，发动机输出的有效扭矩与摩擦片的阻转矩& r! h3 p. ^1 H0 r
相等,传感器获得- -定压力值。传感器测得的压力信号经放大6 m9 K% [# ~2 ?* w: b3 r1 y/ Y4 m
后,由同轴电缆送入AD转换电路变成12位数字量,输人单片) A7 Q# Q1 s2 p- r
微机AT89S52。压力传感器由一悬臂 梁和4个组成全桥电路的
5 C: q: C/ M* e$ `4 J+ g8 N应变片组成。应变片的电阻随变形大小而发生线性变化，从而使
; b3 v5 ?% B; A" u% B. b* M* G- m6 u7 N' z电桥的两输出端点的电位发生线性变化，该变化经放大后输人
& s% j7 h) I$ U d/ Y给AD转换电路变成12位数字量,其数字量范围为0 ~ 4095。
9 g# H& z% J; X t% d由于压力传感器在0 ~ 4MPa内保持线性变化(0 ~ 4V)，所以压力4 S! k8 Q0 O m# _% P+ o; [7 e
计算为AD转换后的数字量乘以4/4095)。
, J. `4 G3 J* B4 e6 I2.3油耗的测量8 F, S# x3 o$ B0 ~) A Z4 N( V3 G
油耗的测量由油耗传感器完成。油耗传感器由活塞、连杆、! |$ O% d5 A7 C8 {# c& B; z
曲轴等机械部分和红外线发射管、接收管遮光片等组成。遮光
& I i0 s/ g+ h$ R片安装在曲轴的一端,并随曲轴-起转动。工作中，当燃油以一定- ~' B) W$ }3 N' x; b
的压力进人传感器时,活塞在压力推动下往复运动压油,并经连. }* m. m% q, N2 E/ t: f
杆、曲轴带动遮光片旋转。活塞往复-次,遮光片遮光- -次,接收
6 y) }' j/ T* }5 S4 X- z管产生-一个电脉冲信号,通过测量-定时间内的脉冲数再乘以" G: Q% @/ \# g [; _
每个脉冲所代表的燃油量,即得燃油消耗量。
1 l! @5 G Z- | T$ z2.4制动力的检测
! u% C# _. ? W/ d; m检测装置包括液压升降平台、钢丝绳拉力传感器、调节拉6 K+ ^1 O, g" b! q: o
杆、调节拉扣和检测仪组成(如图3所示)。液压平台提升车轮。% j$ j& p) |$ ^2 V
钢丝绳的作用是在车轮的外缘向车轮施加力矩且与车轮制动力
+ ?# F; V# s1 U8 {+ B矩相等,钢丝绳的- -头通过轮毂上的孔用挂钩绑在车轮上，另- -.
5 Y8 P% ~2 u3 i4 I l4 l头连接到拉力传感器,拉力传感器与底座相连。拉力传感器把拉- M8 ~5 X, G7 N+ R2 `4 ^ j
力的应变信号转换成电信号,通过屏蔽线传送给检测仪,由检测: S/ g) I' d c: |+ u2 v
仪进行信号放大、模数转换和数据显示。拉力传感器由- -柱式$ b' `/ |# ]. k4 M. E! h
弹性元件和4个组成半桥电路的应变片组成，拉力传感器测量8 {# v1 q0 n1 l7 p) f9 M
范围为0~ 200 kN。
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& ^ q* }$ x7 N& Y2 \
j0 f" N0 \# \2 e1 w4 P7 X附件下载：
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发表于 2020-4-28 09:54
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