[發明專利]一種內燃機活塞表面溫度低頻采集的無線測溫發射控制器

有效

• 申請號: 202110495523.8
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113281052B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 成曉北;楊燦;秦效東;梁珈琨;曹正昕;劉傳正
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04;G01M15/02;G01K7/02;G08C17/02
• 代理公司: 湖北創融藍圖知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42276
• 代理人: 羊淑梅

本發明公開了一種內燃機活塞表面溫度低頻采集的無線測溫發射控制器，屬于發動機及電子電路和通訊技術領域，包括溫度信號采集模塊，所述溫度信號采集模塊輸出端連接有AD轉換模塊，所述AD轉換模塊輸出端連接有無線發射模塊。本發明中，通過設計的溫度信號采集器和AD模塊，整體結構小型輕量化、便于在發動機缸內狹小復雜環境中安裝，滿足發動機中可靠性與熱負荷試驗的測溫要求，同時通過電源模塊實現對控制器的供電，并且提高對控制器的防靜電能力，防止因靜電等此類瞬態干擾事件導致的異常產生，提高工作狀態穩定性，有效適配活塞的運動的復雜環境，提高實時測量的可靠性。

技術領域

本發明屬于發動機及電子電路和通訊技術領域，尤其涉及一種內燃機活塞表面溫度低頻采集的無線測溫發射控制器。

背景技術

內燃機作為熱效率最高的動力裝置在交通運輸領域具有難以替代的地位，特別是在貨運、客運以及船舶運輸中，更是發揮著舉足輕重的作用。在內燃機中，活塞是一個“心臟”部件，起著熱功轉換、流場組織、燃燒組織等關鍵作用。但活塞的工作條件非常苛刻，與高溫燃氣(2500K)直接接觸，且經受著交變熱應力和交變機械應力的耦合作用，易出現燒蝕、開裂、拉缸等機械故障，測量活塞溫度是評價其熱負荷與可靠性的重要基礎。

目前工程中常用的測溫方法是硬度法，該方法不能實時測量活塞的溫度數據，且費時費力，試驗效率低下，且活塞一直在做往復運動，且處于密閉、電磁干擾、高溫、高壓的惡劣環境，尋常測溫設備無法在該環境下工作，因此，發動機可靠性開發中急需要一種可靠的實時測量機構，便于評價和調校活塞的熱負荷。

發明內容

本發明的目的在于：為了解決活塞一直在做往復運動，且處于密閉、電磁干擾、高溫、高壓的惡劣環境，尋常測溫設備無法在該環境下工作，因此，發動機可靠性開發中急需要一種可靠的實時測量機構，便于評價和調校活塞的熱負荷的問題，而提出的一種內燃機活塞表面溫度低頻采集的無線測溫發射控制器。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種內燃機活塞表面溫度低頻采集的無線測溫發射控制器，包括溫度信號采集模塊，所述溫度信號采集模塊輸出端連接有AD轉換模塊，所述AD轉換模塊輸出端連接有無線發射模塊，且溫度信號采集模塊、AD轉換模塊和無線發射模塊輸入端均電性連接有電源模塊，所述溫度信號采集模塊包括熱電偶和一階低通RC濾波器，所述熱電偶安于活塞待測點，用于感知活塞的溫度變化并轉化為電壓信號，所述熱電偶輸出端與一階低通RC濾波器輸入端相連接，且一階低通RC濾波器輸出端與AD轉換模塊輸入端相連接，所述AD轉換模塊包含ADC芯片及其外圍電路，所述ADC芯片通過I2C總線與所述無線發射模塊輸入端相連接，所述無線發射模塊包含主控芯片FXTH以及天線，且主控芯片FXTH與ADC芯片輸出端相連接，所述主控芯片FXTH通過天線與無線接收板通訊連接。

作為上述技術方案的進一步描述：一階低通RC濾波器濾掉高頻噪聲，輸入至所述AD轉換模塊轉換為數字信號，以I²C協議傳輸至所述主控芯片，再由天線發送至外部無線接收器，完成整個測量與發送過程。

所述ADC芯片型號為ADS1115BQDGSRQ，以下簡稱ADS1115，用于實現16位高精度雙通道采樣，通過I²C總線與所述主控芯片FXTH連接，且主控芯片型號為FXTH870911DT1，以下簡稱FXTH，用于依靠I²C總線的可拓展性實現多通道的信息輸入。

作為上述技術方案的進一步描述：16位高精度雙通道采樣實現多通道的可拓展性輸入需要。

所述主控芯片FXTH用于控制系統的運行，且主控芯片FXTH具有溫度傳感器和壓力傳感器，所述主控芯片FXTH外接ABM11AIG晶體振蕩器，用于提供時鐘信號，所述晶體振蕩器頻率為26MHz。

作為上述技術方案的進一步描述：具有射頻發射和接收功能，可以承受125℃的高溫，提高裝配適應性。