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8 h# H3 _) D* n# M
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+ b9 u% @( w2 u; {3 E
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
8 \: i; I! K* _- h2 V7 z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。) ?1 @7 W4 `# h- `- I
关键词:单片机;拖拉机;综合性能;自动检测
N& s8 d- ?( {: ~1引言; H% i( q# m4 Q; a) {
农用拖拉机在使用中其性能不断会下降,而且各个车轮制" a O( F& u2 P/ X
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) I4 k0 e6 J. _* o# f2 j- k3 q2 \
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# c) G# g: s" V* [+ w+ y& T& W) D x
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% s% l. d# j; B; s& B
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/ x* N! x7 U& [+ h
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% i2 F% R4 \) \3 B
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
* F1 \( W3 `) t( ^7 \机监理提供了有力的帮助。
+ ^" x! O3 i6 \! L3 U, [4 G0 L& G% l* |2测量系统原理及组成3 S4 o3 ^% Q2 D3 d# q0 V
2.1转速的检测* Q- E" K# z2 k) r
转速的检测由型号HS18霍尔传感器(测速范围0~5000
& n ` U2 p# Vr/min)完成。小磁钢镶嵌在飞轮的侧面,霍尔元件装在飞轮旁的 U& w5 M- A* D9 F# ^
可伸缩的横杆上,两者间隙为3 mm (如图1所示)。当飞轮转动
+ d$ } n: e. m. l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& @# u4 m) j. l$ j2 e" T: d+ k
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4 B3 }; v0 }5 @; ]5 [# A( ]
人单片机AT89S52的INTO引脚，单片机利用内部定时器计算
1 m% C7 j m- M! \; N' ?出脉冲信号的周期T,转速N=60/T。' I, ^, n$ C% @" U
图1转速检测示意图" ^ v, J- [% c; s0 n
2.2功率的测量2 N8 V( N4 i1 r
发动机的有效功率Ne= =Me(2π n/60),而飞轮上的有效扭矩
6 S' V7 o6 q% s: ?Me=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
# J6 R6 T8 y! N
4 m/ s! X: o% d6 GP即可得有效扭矩Me。扭矩测试的硬件结构(如图2所示)包括' {0 s, ?2 Q. c/ u
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
) `7 W* ~! P2 P! r$ g3 R4 u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
9 @( l* i# B, l! m3 f: P# F% ~6 p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
6 H+ P" Y4 J6 S; H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: X9 Q% O% F5 i4 V( q! o
相等,传感器获得- -定压力值。传感器测得的压力信号经放大' t* @* V$ [+ F
后,由同轴电缆送入AD转换电路变成12位数字量,输人单片9 ]- V; `2 o. x; Z$ P2 L3 o; k* A- i
微机AT89S52。压力传感器由一悬臂 梁和4个组成全桥电路的
' @! [3 E! p3 a, Z/ u( ~& a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' L5 F; S4 J+ ~5 }! I6 Q4 o2 u8 L
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
# ?9 G! b' i. d给AD转换电路变成12位数字量,其数字量范围为0 ~ 4095。5 z7 m! u) R4 J: [
由于压力传感器在0 ~ 4MPa内保持线性变化(0 ~ 4V)，所以压力3 O. a1 M: `! v
计算为AD转换后的数字量乘以4/4095)。/ K) e0 X8 p! t9 l. g
2.3油耗的测量6 w7 @2 [6 m0 m7 h5 H5 c
油耗的测量由油耗传感器完成。油耗传感器由活塞、连杆、
2 g4 s) u' r8 t( L- m' Q4 F: u, 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
+ Y7 M* _1 x* t6 ?. b) u- e2 l: C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
1 G8 [& p! q: A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5 t! R9 Q" V2 P: Z2 h: v A- G
杆、曲轴带动遮光片旋转。活塞往复-次,遮光片遮光- -次,接收
' Z; y9 n3 K8 n! I/ n9 _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
2 }6 k: x1 k q每个脉冲所代表的燃油量,即得燃油消耗量。$ a" h; \% X3 s" R1 z
2.4制动力的检测
5 U. F/ ?! Q9 I8 N1 |- f: v检测装置包括液压升降平台、钢丝绳拉力传感器、调节拉2 Y8 X( I! V4 q
杆、调节拉扣和检测仪组成(如图3所示)。液压平台提升车轮。
& R/ t! Z. ~0 h/ q! y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9 W& {( f3 |' 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- -./ r' a% z1 U. X$ b* j$ j
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' x& S: }; i; F+ W! 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
* B! N' t8 T1 c, K! u' T仪进行信号放大、模数转换和数据显示。拉力传感器由- -柱式: h$ ^, X& ^' L) W5 f* N C8 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0 x* w% g( O' [& K. z: C
范围为0~ 200 kN。
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2 [( w! f/ A: ~" b1 k3 H
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( X4 ]. h9 U* t7 w% E7 ~8 S附件下载：5 A$ B& F$ R( s8 G
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发表于 2020-4-28 09:54
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