基于单片机的拖拉机性能测试仪的研究

Teeshop5

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
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
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。
关键词:单片机;拖拉机;综合性能;自动检测
6 Z% p' g- b7 Y9 a" ?5 {1引言
: p8 G2 e. P- ~8 D3 X1 I农用拖拉机在使用中其性能不断会下降,而且各个车轮制
) G: }( n, u6 ?& z9 c, G, o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
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
5 C% W6 |" I0 h1 }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
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
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
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
机监理提供了有力的帮助。
2测量系统原理及组成
" w' I* m1 L' _+ n9 v* ~. k2.1转速的检测
转速的检测由型号HS18霍尔传感器(测速范围0~5000
r/min)完成。小磁钢镶嵌在飞轮的侧面,霍尔元件装在飞轮旁的
5 B) ?: ^/ l" R可伸缩的横杆上,两者间隙为3 mm (如图1所示)。当飞轮转动
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
& m9 O' E9 f* {, |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
人单片机AT89S52的INTO引脚，单片机利用内部定时器计算
出脉冲信号的周期T,转速N=60/T。
图1转速检测示意图
2.2功率的测量
6 Y  s# t7 u7 c$ n5 s) o发动机的有效功率Ne= =Me(2π n/60),而飞轮上的有效扭矩
( N  A9 K  }" P; ^- zMe=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
8 z- w" U+ W( a$ ?
6 z- @% c: A: h- t* YP即可得有效扭矩Me。扭矩测试的硬件结构(如图2所示)包括
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
$ Y/ Z* o# y/ T1 b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
( R* {1 n/ x5 P$ c" b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
- g: v. Y' m& R" N$ g1 u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
相等,传感器获得- -定压力值。传感器测得的压力信号经放大
) N  Y% t# t- q; }* M: A6 }后,由同轴电缆送入AD转换电路变成12位数字量,输人单片
微机AT89S52。压力传感器由一悬臂 梁和4个组成全桥电路的
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
- m8 g4 f8 j& p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
2 _* M8 A( K' \5 l给AD转换电路变成12位数字量,其数字量范围为0 ~ 4095。
. b/ s( t- R/ L* e+ P由于压力传感器在0 ~ 4MPa内保持线性变化(0 ~ 4V)，所以压力
计算为AD转换后的数字量乘以4/4095)。
+ }9 D4 U7 ~$ {" ?6 b2.3油耗的测量
4 X. @! b0 d% `% C: M) M油耗的测量由油耗传感器完成。油耗传感器由活塞、连杆、
4 i+ I4 V3 y/ k; D* ]- Q% V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
1 U% j. T! ]9 Z7 o+ A' u. [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
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
杆、曲轴带动遮光片旋转。活塞往复-次,遮光片遮光- -次,接收
' G2 n- w) b1 |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& @& S( _# _每个脉冲所代表的燃油量,即得燃油消耗量。
- j; y( E: o. B) I, y4 q$ k2.4制动力的检测
检测装置包括液压升降平台、钢丝绳拉力传感器、调节拉
杆、调节拉扣和检测仪组成(如图3所示)。液压平台提升车轮。
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
% b, t9 @, P+ I1 }2 |/ g矩相等,钢丝绳的- -头通过轮毂上的孔用挂钩绑在车轮上，另- -.
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
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
' [8 ]: S; ^/ \- H. Y; g1 k  |仪进行信号放大、模数转换和数据显示。拉力传感器由- -柱式
9 w+ {. v' z, u0 C/ u- d! `" a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
范围为0~ 200 kN。

* R! J! M, [3 {1 E5 k, |
5 @2 g# f8 P- \. E" s$ U
附件下载：

游客，如果您要查看本帖隐藏内容请回复

Racheler

单片机利用内部定时器计算出脉冲信号的周期T,转速N=60/T