[發明專利]基于ARM便攜式船舶電子示功器的控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201711055237.X
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107631825A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 于洪亮;田慶元;閆錦
• 申請（專利權）人: 集美大學
• 主分類號: G01L3/24
• 分類號: G01L3/24;G05B19/042
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理事務所(普通合伙)11226
• 代理人: 常玉明

技術領域

本發明涉及一種新型便攜式電子示功裝置，尤其是涉及一種基于ARM便攜式船舶電子示功器的控制系統及其控制方法。

背景技術

柴油機由于具有熱效率高、功率應用范圍廣、結構緊湊等優點廣泛的應用于船舶作為主機和輔機動力設備。對柴油機的研究發展將會更加注重于排放、經濟性、耐久性和可靠性等各個方面。柴油機的燃燒過程的研究離不開示功圖的測取，示功圖是氣缸內工質壓力隨曲軸轉角變化的圖形，氣缸壓力攜帶了柴油機燃燒過程的大量有用信息，并且與柴油機工作過程的性能指標及評價參數有著密切的關系，各缸的工作參數、性能指標、排放指標等差異都全部或者部分反映在氣缸壓力上。它既是研究柴油機工作過程完善程度的重要依據，也是用來計算柴油機指示功率的依據，同時還可作為柴油機強度計算和動力計算的資料。通過示功圖可研究柴油機缸內燃燒過程、燃燒放熱規律，計算缸內溫度、柴油機功率，評估掃氣過程，確定柴油機最高燃燒壓力和壓縮壓力等等。由于示功圖能以圖像形式顯示柴油機缸內工作過程，而且測量儀器簡單實用，同時根據示功圖的計算和分析結果來判斷柴油機的工作性能，并可對柴油機進行適當的調整，保證柴油機能在最佳狀況下運轉，提高經濟性、可靠性和動力性。然而，現有技術中用于測量柴油機性能的測試系統還存在很多不足，如其系統不開放，不能實施讀取或寫入、改變參數、測量精度不高等缺陷。

發明內容

本發明目的是解決現有技術中的不足，設計了一種基于ARM便攜式船舶電子示功器的控制系統及其控制方法，其技術方案如下：

基于ARM便攜式船舶電子示功器的控制系統，包括缸壓傳感器、曲軸轉角傳感器、ARM控制器、工控機、顯示屏、鍵盤、文件管理控制器；其特征為：所述缸壓傳感器、曲軸轉角傳感器通過信號處理電路與ARM控制器電連接；所述鍵盤用于輸入指令給ARM控制器并將ARM控制器處理的參數信號一路通過顯示屏顯示，另一路通過串口通信模塊上傳工控機；所述ARM控制器還與打印機連接；所述文件管理控制器與ARM控制連接，用于讀寫文件。

優選為：所述曲軸轉角傳感器采用型號為KISTLER2613B曲軸轉角傳感器，該傳感器安裝在柴油機自由端，測量轉速不小于15000rpm，測量漂移誤差不大于0.05℃A；所述曲軸轉角傳感器的輸出信號經過信號處理電路后將采集的轉角信號轉變為脈沖信號；所述ARM控制器以型號為：STM32F103芯片為控制核心；還包括USB接口，所述USB接口與ARM控制器連接；所述文件管理控制器采用CH376S文件控制芯片；所述串口通信模塊采用MAX232芯片。

基于上述技術方案的ARM便攜式船舶電子示功器的控制系統的控制方法。

有益效果：利用ARM的數據處理速度及能力直接對所采集的數據進行處理，時效性更高；提高系統功能的實用性以及設備成本的經濟性。

附圖說明

圖1是本發明系統整體框圖。

圖2是本發明電荷放大器電路原理圖。

圖3是本發明減法電路。

圖4是本發明隔離變送轉換模塊。

圖5是本發明CDM信號整理電路。

圖6是本發明TRG觸發信號整理電路。

圖7是本發明鍵盤電路圖。

圖8為本發明ARM最小系統以及端口連接電路原理圖。

圖9為本發明4.3時TFT液晶接口電路圖。

圖10為本發明CH376S是文件管理控制芯片接口電路。

圖11為本發明3.3V穩壓電路原理圖。

圖12為本發明電源濾波電路電路原理圖。

圖13是本發明測量的壓力數據奇異點進行處理步驟中示功圖數據均化處理流程圖。

圖14是本發明壓力數據的光順處理步驟中平滑前圖形示意圖。

圖15是本發明壓力數據的光順處理步驟中平滑后圖形示意圖。

圖16是本發明示功圖，

其中：以曲軸轉角傳感器所測量的曲軸角度為橫坐標，以曲軸角度所對應的壓力為縱坐標。體現柴油機缸壓P隨角度變化而變化的趨勢。

圖17是本發明P-V示功圖。

具體實施方式

參見附圖1所示。基于ARM便攜式船舶電子示功器的控制系統，包括缸壓傳感器、曲軸轉角傳感器、ARM控制器、工控機、顯示屏、鍵盤，其特征為：缸壓傳感器、曲軸轉角傳感器通過信號處理電路與ARM控制器連接；所述鍵盤用于輸入指令給ARM控制器，通過ARM控制器處理的參數信號一路可通過顯示屏顯示，另一路通過串口模塊上傳工控機；所述ARM控制器還與打印機連接。