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液压系统工作参数在线检测研究清洗线

金凯五金网 2022-08-11 11:23:09

液压系统工作参数在线检测研究

液压系统工作参数在线检测研究 2011年12月09日 来源: 1 前言  随着液压技术的发展,各种工程机械、矿山机械等广泛地采用着先进的液压系统进行传动与控制,而液压系统由于自身封闭的特点,内部的工作状态的实时检测比较困难,液压系统的故障的早期预防和诊断成了一个十分突出的问题。目前,对液压系统内部的工作状况的分析,是基于利用各种机械、电器仪表对其主要工作参数的测量,主要包括分立的压力、流量、温度测量仪表,而对液压系统的主要工作参数包括压力、流量、温度、泄漏量、污染度实行综合在线测量,特别是对后两者的测量还比较少见。随着微电子技术、计算机测控技术的发展,各种仪器仪表中相继采用微型计算机作为测控的核心部件,出现了较多的智能仪表,微机测试技术在液压系统测试设备中的应用成了其发展必然趋势。本文介绍以工控16位单片机8098为核心,利用现代传感器技术,对液压系统的主要参数进行在线测量原理,并设计了其软硬件。2 系统的测试原理  图1为系统的测量原理图。系统由单片机8098系统、传感器(包括压力传感器、温度传感器、光电传感器及两个流量传感器)及其接口电路、以及存贮、键盘、显示电路等组成。图1 系统测量原理图   8098单片机是内部数据总线为16位,外部数据总线为8位的准16位CPU结构,具有运算速度快、抗干扰能力强、编程方便和适用工业测控等特点,同时由于8098单片机内部具有4路10位A/D转换器,可以省掉外部A/D转换器及其接口电路,具A/D转换速度快,非常适合本系统。  系统的工作原理如下:系统工作时,装在液压系统中的各传感器分别不断地检测液压系统参数并将其转化为相应的电信号,经滤波和放大后送入8098内部A/D转换器,CPU根据设定的采样周期,时刻采样此信号,并读取A/D转换器转换的数字信号,通过滤波、运算处理后,送显示器显示,以便操作人员读取或进行越限报警。键盘用以设置液压系统的原始参数及系统的初始化。  (1)各传感器的设计与选用  ①温度传感器。采用集成IC温度传感器AD590,电源电压设为5V,工作温度范围为-55~150℃,灵敏度为1uA/K。  ②压力传感器。采用适合流体压力测试的P-5000集成压力传感器。  ③光电传感器。采用安装于液压管接头处由红外发光二极管与光敏三极管对向配置组成的光电传感器。  ④流量传感器。采用超声流量传感器F721-D521系列,它直按安装于油管外壁,测量时能获得与流量成正比的输出,其测量精度可达+1.5%。  本系统各传感器的放大电路均参见有关技术说明书。  (2)污染度和泄漏量的测量  ①污染度的测量。采用前述光电传感器,因光在不同等级污染度的流体中的饱和透光度不同,即光敏三极管的输出值不同,把此值与标准的污染度油液的饱和透光度进行比较,便得出此时油液的污染度等级。  ②系统泄漏量的测量。泄漏量包括瞬时泄漏量ΔQ和总泄漏量W。  本系统采用二个流量传感器,分别安装于液压泵出口处与回油路处。以一个简单的液压系统为例,两流量传感器的位置如图2所示,设传感器1测出的流量为Q1,传感器2测得的流量为Q2,则系统的瞬时泄漏量ΔQ=Q1-Q2,从而得出系统泄漏量,由于流量传感器精度为+1.5%,则瞬时泄漏量精度可达+3%,完全满足工程需要。图2 典型液压系统  总泄漏量为瞬时泄漏量对工作时间t的积分,它可由计算机编程求得,即式中,T为采样周期;n=t/T。 3 系统的软硬件配置  (1)硬件配置  系统的硬件主要包括单片机及其系统扩展接口,单片机选用内部无程序存贮器的16位CPU8098芯片,内含232字节RAM,在片外扩展了一片8k字节的EEPROM2864,构成系统的程序存贮器。  输入通道中五路传感器经接口电路(包括放大、滤波等),直接输入至8098单片机4路模拟输入端ACH4——ACH7,其中温度传感器和压力传感器共用通道ACH4,由选通开关电路分时控制,选通开关电路由地址端P4.7(A15)选通。  另外,系统还扩展了4X4小键盘,和4X8位LED显示,分别显示液压系统的压力、流量、泄漏量、污染度等参数。  (2)软件配置  图3为系统的主程序结构,系统软件采用模块化设计,采用汇编语言编程,由多个子程序块组成,包括监控、数据采集、处理及实时多功能处理子程序等。其中数据采集及处理子程序由中断子程序完成,其流程如图4所示。

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