基于单片机的拖拉机性能测试仪的研究

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) F9 }1 [# j! |* b/ C- T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
9 E/ H* L0 Q9 n6 L7 a/ r& n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
( [- g) k# n) j, w; U' N: 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。
& r0 g1 r% Y$ {2 K. ~9 u6 W. i关键词:单片机;拖拉机;综合性能;自动检测
. t1 ]8 `; ]2 r7 u2 A* ^5 q1引言
  q- A! m" t/ `1 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
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
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
4 R/ t0 I2 a# \" r6 J, }* w2.1转速的检测
4 v  Y  @7 e: k; i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
; ]( t" H" p  ^/ C0 }- G7 c% z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
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
7 v6 e! D+ o. W) u出脉冲信号的周期T,转速N=60/T。
0 C6 f  u3 s. ~/ y/ q( B. }: g图1转速检测示意图
' L( I" o, F6 y* y- Q# G* d. M2.2功率的测量
发动机的有效功率Ne= =Me(2π n/60),而飞轮上的有效扭矩
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
  s. W9 I- a6 x, G+ k5 P
P即可得有效扭矩Me。扭矩测试的硬件结构(如图2所示)包括
. e" f- R7 p0 s$ h" I% W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
0 E7 X! R7 W# s% x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
% n3 l0 [0 k( g8 H2 _+ J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
# \3 K0 k8 E0 u9 l  _& n. c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
6 A# r1 C7 I: c9 R: }. T" X3 O) X+ q相等,传感器获得- -定压力值。传感器测得的压力信号经放大
后,由同轴电缆送入AD转换电路变成12位数字量,输人单片
8 z' x/ [+ O& X' k/ c8 {2 m- {& A微机AT89S52。压力传感器由一悬臂 梁和4个组成全桥电路的
4 G2 n/ u. I- n6 o0 G9 S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
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
给AD转换电路变成12位数字量,其数字量范围为0 ~ 4095。
由于压力传感器在0 ~ 4MPa内保持线性变化(0 ~ 4V)，所以压力
) o/ L/ t0 M1 @! Z! W计算为AD转换后的数字量乘以4/4095)。
2.3油耗的测量
油耗的测量由油耗传感器完成。油耗传感器由活塞、连杆、
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
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
3 ^6 ?; {: J% E) j杆、曲轴带动遮光片旋转。活塞往复-次,遮光片遮光- -次,接收
( y3 [5 V8 J0 w& _6 f9 J, V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
/ i( S8 q# e0 i每个脉冲所代表的燃油量,即得燃油消耗量。
2.4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
) @% P1 S) f) }  y2 o+ T7 B, L! z1 K. c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
1 i6 h6 g: y$ A6 O% }( x# r3 X: I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 n: c, W# e1 I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
! P/ d: _! T9 f( a7 a& e范围为0~ 200 kN。
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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