CN103344369A - 便携式扭矩转速测试仪 - Google Patents

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CN103344369A CN2013102428480A CN201310242848A CN103344369A CN 103344369 A CN103344369 A CN 103344369A CN 2013102428480 A CN2013102428480 A CN 2013102428480A CN 201310242848 A CN201310242848 A CN 201310242848A CN 103344369 A CN103344369 A CN 103344369A
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Abstract

本发明公开了一种便携式扭矩转速测试仪，实现了数据实时存储和远程传输功能。所述便携式扭矩转速测试仪主要由扭矩转速采集模块、信号处理模块、显示模块、以太网接口模块和存储模块组成。其工作过程如下：扭矩转速采集模块采集扭矩转速信息并传递给信号处理模块；信号处理模块将处理后的扭矩转速信息送至显示模块、存储模块和以太网接口模块进行显示、存储和数据远程传输。其中扭矩转速采集模块由扭矩转速传感器构成，信号处理模块由DSP构成，显示模块由65K色触摸屏构成，以太网接口模块主要由RTL8019构成，存储模块由SD卡构成。本发明具有检测精度高、实时性好、便携可靠和成本相对较低等优点，同时兼备数据存储和远程监测功能。

Description

便携式扭矩转速测试仪
技术领域
本发明涉及一种测量仪器，特别是一种扭矩转速测试仪器。
背景技术
在机电系统中传动轴的扭矩转速是研究设备运动性能的重要参数，因此需要一种检测装置来快速、准确测量扭矩转速，以反映机电系统中传动轴工作情况。
文献《扭矩实时检测与数据分析系统》（曾美霞，陈立定．仪表技术与传感器，2012(12)：54～56）介绍了一种以STC12C5A60S2单片机作为核心控制器的扭矩实时检测与数据分析的实时操作系统，该系统由STC12C5A60S2单片机、AD7705模数转换器、nRF24L01无线芯片等部件组成。其不足在于：1）STC12C5A60S2单片机工作频率最高为35MHz，处理速度相对较慢；2）只能实现简单的实时数据检测功能，不能进行实时的曲线显示；3）通讯距离有限，不能进行远程数据传输，在有障碍的环境中通信范围25m，空旷环境中通讯距离为50m；4）不能对检测的数据进行存储和历史曲线的回放，不利于对机电系统特性进行更进一步的分析研究。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种便携式扭矩转速测试仪，可以实时检测机电系统中传动轴的扭矩转速并对扭矩转速曲线进行动态显示，测量数据的实时存储和远程传输。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种便携式扭矩转速测试仪，包括扭矩转速采集模块、存储模块、信号处理模块、以太网接口模块和显示模块，所述扭矩转速采集模块、存储模块、以太网接口模块、显示模块均与信号处理模块相连，扭矩转速采集模块采集扭矩转速信息并传递给信号处理模块，信号处理模块将处理后的扭矩转速信息送至显示模块、存储模块和以太网接口模块，其中以太网接口模块用于远程数据传输。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）DSP系统的主频为150MHz，处理速度快，每个时钟周期为6.67ns，因此基于DSP的便携式扭矩转速测试仪，可更加精确的测量扭矩和转速；2）由于DSP处理速度快，可实现扭矩转速曲线的动态显示，并对数据进行实时存储；3）便携式扭矩转速测试仪只需通过串口与触摸屏连接，外围电路大大简化，其显示和按键操作均可在触摸屏上完成；4）具有以太网接口模块，可实现便携式扭矩转速测试仪与以太网的连接，从而可以进行远程数据传输；5）DSP芯片及其外围芯片采用贴片芯片，使得电路尺寸大为减小，更易于携带和在空间受限制的场所使用。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明便携式扭矩转速测试仪的系统总体设计图。
图2为本发明一种便携式扭矩转速测试仪电路。
图3为本发明系统电源图。
图4为主程序流程图。
图5为检测程序流程图。
图6为校验程序流程图。
图7为历史数据回访程序流程图。
图8为系统设置程序流程图。
图9为帮助信息显示程序流程图。
图10为使用说明信息显示程序流程图。
具体实施方式
本发明的一种便携式扭矩转速测试仪，包括扭矩转速采集模块、存储模块、信号处理模块、以太网接口模块和显示模块，所述扭矩转速采集模块、存储模块、以太网接口模块、显示模块均与信号处理模块相连，扭矩转速采集模块采集扭矩转速信息并传递给信号处理模块，信号处理模块将处理后的扭矩转速信息送至显示模块、存储模块和以太网接口模块，其中以太网接口模块用于远程数据传输。
所述信号处理模块包括芯片TMS320F28335[U1]，显示模块包括芯片MAX3232[U5]、第二8芯插头J2，扭矩转速采集模块包括第一光耦芯片6N137[U6]、第二光耦芯片6N137[U7]、第三5芯插头J3，存储模块包括第一15芯插头J1，以太网接口模块包括芯片SN74ALVC164245[U2]、芯片RTL8019AS[U3]、芯片20F001[U4]、第四8芯插头J4；
芯片TMS320F28335[U1]的63脚
Figure BDA00003358809900021
接第一15芯插头J1的1脚CSDAT3，芯片TMS320F28335[U1]的27脚SPISIMOA接第一15芯插头J1的2脚CMD，芯片TMS320F28335[U1]的62脚SPICLKA接第一15芯插头J1的5脚CLK，芯片TMS320F28335[U1]的28脚SPISOMIA接第一15芯插头J1的7脚DAT0，芯片TMS320F28335[U1]的24脚GPIO13接第一15芯插头J1的10脚WP，芯片TMS320F28335[U1]的21脚GPIO12接第一15芯插头J1的11脚nCD，芯片TMS320F28335[U1]的141脚SCIRXDA接芯片MAX3232[U5]的11脚T1IN,芯片TMS320F28335[U1]的2脚SCITXDA接芯片MAX3232[U5]的12脚R1OUT,芯片TMS320F28335[U1]的136脚XD0、135脚XD1、134脚XD2、133脚XD3、132脚XD4、131脚XD5、130脚XD6、129脚XD7分别接芯片SN74ALVC164245[U2]的47脚1A1、46脚1A2、44脚1A3、43脚1A4、41脚1A5、40脚1A6、38脚1A7、37脚1A8，芯片TMS320F28335[U1]的151脚XA0、152脚XA1、153脚XA2、154脚XA3、155脚XA4分别接芯片SN74ALVC164245[U2]的36脚2A1、35脚2A2、33脚2A3、32脚2A4、30脚2A5，芯片TMS320F28335[U1]的18脚GPIO9接芯片SN74ALVC164245[U2]的29脚2A6，芯片TMS320F28335[U1]的19脚GPIO10接芯片SN74ALVC164245[U2]的27脚2A7；
芯片MAX3232[U5]的16脚VDD与2脚V+间接第1电容C1，芯片MAX3232[U5]的6脚V-与15脚GND间接第2电容C2，芯片MAX3232[U5]的1脚C1+与3脚C1-间接第3电容C3，芯片MAX3232[U5]的4脚C2+与5脚C2-间接第4电容C4，芯片MAX3232[U5]的14脚T1OUT接第二8芯插头J2的5脚DIN、6脚DIN，芯片MAX3232[U5]的13脚R1IN接第二8芯插头J2的4脚DOUT，第二8芯插头J2的1脚VDD、2脚VDD接+12V，第二8芯插头J2的3脚悬空，第二8芯插头J2的7脚GND、8脚GND接GND；
第一光耦芯片6N137[U6]的2脚ANODF接第三5芯插头J3的5脚JN338-T，第一光耦芯片6N137[U6]的6脚VO接TMS320F28335[U1]的68脚ECAP1,第一光耦芯片6N137[U6]的1脚NC、2脚NC悬空，第一光耦芯片6N137[U6]的8脚VCC接+5V和第十一电容C11一端，第一光耦芯片6N137[U6]的7脚VE接+3.3V，第一光耦芯片6N137[U6]的5脚GND接地，第一光耦芯片6N137[U6]的3脚CATHODE接模拟地AGND，第二光耦芯片6N137[U7]的2脚ANODF接第三5芯插头[J3]的4脚JN338-S，第二光耦芯片6N137[U7]的6脚VO接TMS320F28335[U1]的69脚ECAP2,第二光耦芯片6N137[U7]的1脚NC、2脚NC悬空，第二光耦芯片6N137[U7]的8脚VCC接+5V和第十二电容C12一端，第二光耦芯片6N137[U7]的7脚VE接+3.3V，第二光耦芯片6N137[U7]的5脚GND接地，第二光耦芯片6N137[U7]的3脚CATHODE接模拟地AGND，第三5芯插头[J3]的3脚接模拟地AGND，第三5芯插头J3的2脚接AVDD+12V，第三5芯插头J3的1脚接AVDD-12V；
第一15芯插头J1的8脚DAT1、9脚DAT2、1脚
Figure BDA00003358809900031
2脚CMD、7脚DAT0、10脚WP、11脚nCD分别接第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第三电阻R3、第四电阻R4的一端，第一15芯插头J1的4脚VDD接+3.3V，第一15芯插头J1的3脚VSS1、6脚VSS2、12脚GND、13脚GND、14脚GND、15脚GND分别接GND，第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7的另一端接GND，第三电阻R3、第四电阻R4的另一端接+3.3V；
芯片SN74ALVC164245[U2]的47脚1B1、46脚1B2、44脚1B3、43脚1B4、41脚1B5、40脚1B6、38脚1B7、37脚1B8、36脚2B1、35脚2B2、33脚2B3、32脚2B4、30脚2B5、29脚2B6、27脚2B7、26脚2B8分别与芯片RTL8019AS[U3]的36脚SD0、37脚SD1、38脚SD2、39脚SD3、40脚SD4、41脚SD5、42脚SD6、43脚SD7、5脚SA0、7脚SA1、8脚SA2、9脚SA3、10脚SA4、29脚IORB、30脚IOWB、33脚RSTDRV相连，芯片SN74ALVC164245[U2]的1脚1DIR接芯片TMS320F28335[U1]的20脚GPIO11，芯片SN74ALVC164245[U2]的24脚2DIR、7脚VCC、18脚VCC、31脚VCC、42脚VCC接+3.3V，芯片SN74ALVC164245[U2]的48脚1OE、25脚2OE、4脚GND、10脚GND、15脚GND、21脚GND、28脚GND、34脚GND、39脚GND、45脚GND接GND；
芯片RTL8019AS[U3]的45脚TPOUT+接芯片20F001[U4]的1脚TD+，芯片RTL8019AS[U3]的46脚TPOUT-接芯片20F001[U4]的3脚TD-，芯片RTL8019AS[U3]的59脚TPIN+接芯片20F001[U4]的6脚RD+，芯片RTL8019AS[U3]的58脚TPIN-接芯片20F001[U4]的8脚RD-，芯片RTL8019AS[U3]的59脚TPIN+和58脚TPIN-接第十二电阻R12，芯片RTL8019AS[U3]的4脚INT0接第十四电阻R14，第十四电阻R14接第十五电阻R15一端，第十五电阻R15另一端接GND，同时第十四电阻R14和第十五电阻R15中间接芯片TMS320F28335[U1]的16脚GPIO7，芯片RTL8019AS[U3]的61脚LED0、62脚LED1、63脚LED2分别接第十一电阻R9、第十电阻R10、第九电阻R11一端，芯片RTL8019ASU3的33脚RSTDVR接第八电阻R8一端，第八电阻R8另一端接+5V，芯片RTL8019AS[U3]的51脚OSCO、50脚DSO分别接第九电容C9、第十电容C10一端，第九电容C9、第十电容C10另一端接GND，芯片RTL8019AS[U3]的51脚OSCO、50脚DSO之间接第一晶振Y1，芯片RTL8019AS[U3]的11脚SA5、12脚SA6、13脚SA7、18脚SA10、19脚SA11、20脚SA12、21脚SA13、22脚SA14、23脚SA15、24脚SA16、25脚SA17、26脚SA18、27脚SA19、64脚AUI、34脚AEN分别接GND，芯片RTL8019AS[U3]的15脚SA8、16脚SA9、65脚JP、32脚SMEMWB、31脚SMEMRB分别接+5V，芯片RTL8019AS[U3]的74脚PL0、77脚PL1、81脚IOS0、82脚IOS1、84脚IOS2、85脚IOS3、96脚IOCS16B分别悬空，第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11一端分别接第一发光二极管D1、第二发光二极管D2、第三发光二极管D3一端，第一发光二极管D1、第二发光二极管D2、第三发光二极管D3另一端接GND；
芯片20F001[U4]的2脚CT0、7脚CT1、15脚CT2、10脚CT3分别接第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8一端，第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8另一端接GND，芯片20F001[U4]的16脚TX+接第四8芯插头[RJ45]的1脚[TX+]，芯片20F001[U4]的14脚TX-接第四8芯插头[RJ45]的2脚[TX-]，芯片20F001[U4]的11脚RX+接第四8芯插头[RJ45]的3脚[RX+]，芯片20F001[U4]的9脚RX-接第四8芯插头RJ45的6脚RX-，第四8芯插头RJ45的4脚NC、5脚NC、7脚NC、8脚NC分别悬空。
本发明的便携式扭矩转速测试仪还包括电源模块，该模块包括芯片TPS70151[U8]、第十三电阻R13、第一磁珠L1、第二磁珠L2、第一按钮S1、十个电容C13—C23；芯片TPS70151[U8]的2脚VIN1、3脚VIN1、9脚VIN2、10脚VIN2接+5V，芯片TPS70151[U8]的2脚VIN1、3脚VIN1接第十三电容C13一端，第十三电容C13另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的9脚VIN2、10脚VIN2接第十四电容C14一端，第十四电容C14另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的4脚
Figure BDA00003358809900051
接芯片TPS70151[U8]的16脚PG1，芯片TPS70151[U8]的5脚接第一按钮S1一端，按钮另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的17脚FB1、18脚VOUT1、19脚VOUT1接第十五电容C15和第十六电容C16一端，电容另一端接GND，同时芯片TPS70151[U8]的17脚FB1、18脚VOUT1、19脚VOUT1接+3.3V，芯片TPS70151[U8]的12脚VOUT2、13脚VOUT2、14脚FB2接第十七电容C17和第十八电容C18一端，电容另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的12脚VOUT2、13脚VOUT2、14脚FB2接+1.8V，芯片TPS70151[U8]的15脚
Figure BDA00003358809900052
接第十三电阻[R13]一端，第十三电阻R13另一端接第十九电容C19一端，第十九电容C19另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的6脚
Figure BDA00003358809900053
7脚SEQ、8脚GND接GND，第二电感L2一端接GND、另一端接AGND，第一电感L1一端接第二十电容C20、第二十一电容C21一端，第一电感L1另一端接第二十二电容C22、第二十三电容C23一端，第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第二十三电容C23另一端接GND，同时第二电感L2一端接模拟电源+5V，另一端接数字电源+5V。
所述显示模块为65K色触摸屏，存储模块为SD卡。本发明的便携式扭矩转速测试仪还包括电源适配器，该电源适配器与电源模块相连。
本发明所设计的便携式扭矩转速测试仪可对机电系统中传动轴扭矩转速进行实时检测和曲线动态显示，并能对检测数据进行实时存储和远程传输。
结合图1本发明所设计的便携式扭矩转速测试仪由扭矩转速采集模块、信号处理模块、显示模块、以太网接口模块和存储模块组成。其中扭矩转速采集模块由扭矩转速传感器构成，信号处理模块由DSP构成，显示模块由65K色触摸屏构成，以太网接口模块主要由RTL8019构成，存储模块由SD卡构成。其工作过程如下：扭矩转速采集模块采集扭矩转速信息并传递给信号处理模块；信号处理模块将处理后的扭矩转速信息送至显示模块、存储模块和以太网接口模块进行显示、存储和数据远程传输。
本发明所设计的便携式扭矩转速测试仪各模块具体说明如下：扭矩转速采集模块主要由扭矩转速传感器组成，其有一个五芯接口，分别是1脚-12V电源输入接口、2脚+12V电源输入接口、3脚电源地和信号地接口、4脚转速信号输出、5脚扭矩信号输出，结合图2，扭矩转速传感器五芯接口J3的4脚转速信号输出接第二光耦芯片6N137[U7]的2脚ANODF进行隔离，第二光耦芯片6N137[U7]的6脚VO接DSP芯片TMS320F28335[U1]的捕捉功能输入引脚69脚ECA2，通过捕获转速信号的脉冲频率计算出机电系统中传动轴转速，扭矩转速传感器五芯接口J3的5脚扭矩信号输出接第一光耦芯片6N137[U6]的2脚ANODF进行隔离，第一光耦芯片6N137[U6]的6脚VO接DSP芯片TMS320F28335[U1]的捕捉功能输入引脚68脚ECA1，通过捕获扭矩信号的脉冲频率计算出机电系统中传动轴扭矩值，第一光耦芯片6N137[U6]的1脚NC、2脚NC悬空，第一光耦芯片6N137[U6]的8脚VCC接+5V和第11电容C11一端，第11电容C11主要用于滤除干扰信号，第一光耦芯片6N137[U6]的7脚VE接+3.3V，第一光耦芯片6N137[U6]的5脚GND接地，第一光耦芯片6N137[U6]的3脚CATHODE接模拟地AGND，第二光耦芯片6N137[U7]的1脚NC、2脚NC悬空，第二光耦芯片6N137[U7]的8脚VCC接+5V和第12电容C12一端，第12电容C12主要用于滤除干扰信号，第二光耦芯片6N137[U7]的7脚VE接+3.3V，第二光耦芯片6N137[U7]的5脚GND接地，第二光耦芯片6N137[U7]的3脚CATHODE接模拟地AGND；
信号处理模块主要由DSP芯片TMS320F28335[U1]组成，其通过68脚ECA1、69脚ECA2捕获扭矩转速信号，当捕获扭矩转速信号后，DSP通过内部的算法程序计算出捕获扭矩转速信号对应的扭矩转速值，当计算完成后，DSP通过串口屏接口[J2]向显示屏发送处理后的扭矩转速信息，显示屏通过串口接收到信号后根据具体指令显示扭矩转速曲线和相应的数值，由于显示屏是触摸屏，所以用户通过触动显示屏上的按钮来发送相应的命令，如扭矩轴的放大缩小、转速轴的放大缩小、扭矩和转速横轴的放大缩小、历史数据的访问、系统参数的设置、帮助信息的访问、使用说明信息的访问等。串口屏接口J2、芯片MAX3232[U5]与DSP芯片TMS320F28335[U1]具体的接线如下：芯片MAX3232[U5]的16脚VDD与2脚V+间接第1电容C1，芯片MAX3232[U5]的6脚V-与15脚GND间接第2电容[C2]，芯片MAX3232[U5]的1脚C1+与3脚C1-间接第3电容C3，芯片MAX3232[U5]的4脚C2+与5脚C2-间接第4电容C4，芯片MAX3232[U5]的14脚T1OUT接第二8芯插头J2的5脚DIN、6脚DIN，芯片MAX3232[U5]的13脚R1IN接第二8芯插头J2的4脚DOUT，第二8芯插头J2的1脚VDD、2脚VDD接+12V，第二8芯插头J2的3脚悬空，第二8芯插头J2的7脚GND、8脚GND接GND；信号处理模块还负责数据存储功能，通过SD卡接口J1通过SPI模式访问SD卡，SD卡接口J1与DSP芯片TMS320F28335[U1]具体的接线如下：第一15芯插头J1的8脚DAT1、9脚DAT2、1脚
Figure BDA00003358809900071
2脚CMD、7脚DATO、10脚WP、11脚nCD分别接第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第三电阻R3、第四电阻R4一端，第一15芯插头J1的4脚VDD接+3.3V，第一15芯插头J1的3脚VSS1、6脚VSS2、12脚GND、13脚GND、14脚GND、15脚GND分别接GND，第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7的另一端接GND，第三电阻R3、第四电阻R4另一端接+3.3V；
以太网接口模块由芯片SN74ALVC164245[U2]、芯片RTL8019[U3]、芯片20F001N[U4]及以太网接口J4组成，其中芯片SN74ALVC164245[U2]用于DSP芯片与芯片SN74ALVC164245[U2]进行电平转换，DSP芯片引脚电平为+3.3V，而芯片RTL8019[U3]芯片为+5V，DSP数据总线传输是双向的故芯片SN74ALVC164245[U2]的1脚1DIR接DSP芯片TMS320F28335[U1]的20脚GPIO11，用于控制数据总线数据传输方向，芯片RTL8019[U3]地址总线以及读写控制端口29脚IORB、30脚IOWB均为输入引脚，故芯片SN74ALVC164245[U2]的24脚2DIR接+3.3V，芯片RTL8019[U3]工作在跳线模式，故65JP脚接+5V，由于使用的是8位数据线模式，故96脚IOCS16B悬空，由于芯片RTL8019[U3]选择为自动检测模式，故74脚PL0、77脚PL1悬空，由于采用bnc接口方式，故64脚AUI接GND，由于81脚IOS0、82脚IOS1、84脚IOS2、85脚IOS3悬空，故首地址为300H，继而只需使用地址线引脚SA0——SA4，其他地址线引脚接地，为使地址使能，故34引脚AEN接地，发光二极管D1、D2、D3用于指示数据通讯状态及芯片的工作状态，芯片RTL8019[U3]、芯片20F001N[U4]及以太网接口J4具体接线如下：芯片RTL8019AS[U3]的45脚TPOUT+接芯片20F001[U4]的1脚TD+，芯片RTL8019AS[U3]的46脚TPOUT-接芯片20F001[U4]的3脚TD-，芯片RTL8019AS[U3]的59脚TPIN+接芯片20F001[U4]的6脚RD+，芯片RTL8019AS[U3]的58脚TPIN-接芯片20F001[U4]的8脚RD-，芯片RTL8019AS[U3]的59脚TPIN+和58脚TPIN-间接第十二电阻R12，芯片RTL8019AS[U3]的4脚INT0接第十四电阻R14一端，第十四电阻R14另一端接第十五电阻R15一端，第十五电阻R15另一端接GND，同时第十四电阻R14第十五电阻R15中间接芯片TMS320F28335[U1]的16脚GPIO7，芯片RTL8019AS[U3]的61脚LED0、62脚LED1、63脚LED2分别接第十一电阻R9、第十电阻R10和第九电阻R11一端，芯片RTL8019AS[U3]的33脚RSTDVR接第八电阻R8一端，第八电阻R8另一端接+5V，芯片RTL8019AS[U3]的51脚OSCO、50脚DSO分别接第九电容C9和第十电容C10一端，第九电容C9、第十电容C10另一端接GND，芯片RTL8019AS[U3]的51脚OSCO、50脚DSO之间接第一晶振Y1，芯片RTL8019AS[U3]的11脚SA5、12脚SA6、13脚SA7、18脚SA10、19脚SA11、20脚SA12、21脚SA13、22脚SA14、23脚SA15、24脚SA16、25脚SA17、26脚SA18、27脚SA19、64脚AUI、34脚AEN分别接GND，芯片RTL8019AS[U3]的15脚SA8、16脚SA9、65脚JP、32脚SMEMWB、31脚SMEMRB分别接+5V，芯片RTL8019AS[U3]的74脚PL0、77脚PL1、81脚IOS0、82脚IOS1、84脚IOS2、85脚IOS3、96脚IOCS16B分别悬空，第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11一端分别接第一发光二极管D1、第二发光二极管D2和第三发光二极管D3一端，第一发光二极管D1、第二发光二极管D2和第三发光二极管D3另一端接GND；
结合图3便携式扭矩转速测试仪还包括电源模块，该模块包括芯片TPS70151[U8]、第十三电阻R13、第一磁珠L1、第二磁珠L2、第一按钮S1、十个电容C13—C23，芯片TPS70151[U8]用于产生3.3V和1.8V电压，磁珠L1用于隔离数字电源+5V和模拟电源+5V，磁珠L2用于隔离数字地和模拟地，其具体的接线如下：芯片TPS70151[U8]的2脚VIN1、3脚VIN1、9脚VIN2、10脚VIN2接+5V，芯片TPS70151[U8]的2脚VIN1、3脚VIN1接第十三电容C13一端，第十三电容C13另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的9脚VIN2、10脚VIN2接第十三电容C14一端，第十三电容C14另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的4脚
Figure BDA00003358809900081
接芯片TPS70151[U8]的16脚PG1，芯片TPS70151[U8]的5脚接第一按钮S1一端，按钮S1另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的17脚FB1、18脚VOUT1、19脚VOUT1接第十五电容C15和第十六电容C16一端，第十五电容C15和第十六电容C16另一端接GND，同时芯片TPS70151[U8]的17脚FB1、18脚VOUT1、19脚VOUT1输出+3.3V，芯片TPS70151[U8]的12脚VOUT2、13脚VOUT2、14脚FB2接第十七电容C17和第十八电容C18一端，第十七电容C17和第十八电容C18另一端接GND，同时芯片TPS70151[U8]的12脚VOUT2、13脚VOUT2、14脚FB2输出+1.8V，芯片TPS70151[U8]的15脚
Figure BDA00003358809900082
接第十三电阻R13一端，第十三电阻R13另一端接第十九电容C19一端，第十九电容C19另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的6脚
Figure BDA00003358809900083
7脚SEQ、8脚GND接GND，第二电感L2一端接GND、另一端接AGND，第一电感L1一端接第二十电容C20和第二十一电容C21一端，另一端接第二十二电容C22和第二十三电容C23一端，第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第二十三电容C23另一端接GND，同时第二电感L2一端接模拟电源+5V，另一端接数字电源+5V；
主程序流程如图4所示。系统上电初始化结束后进入功能选择界面。在主控制循环中判断用户是否选择相应的功能按钮，如果用户按动液晶屏上的按钮，则液晶屏通过串口向DSP发送命令，DSP通过预先设定的值与液晶屏发送的命令进行比较，从而判断出用户选择的功能页，如用户按动检测按钮则进入检测显示界面，如用户按动校零按钮则进入校零程序，校零完成后返回功能选择界面，以等待用户第二次操作，如用户按动历史数据回访按钮，则进入历史数据回访界面，如用户按动系统设置按钮则进入系统设置界面，如用户按动帮助按钮则进入帮助信心显示界面，如用户按动使用说明界面则进入使用说明信息显示界面，如用户没有进行任何操作，则继续等待用户操作；
检测程序流程如图5所示。进入检测功能显示界面后，系统等待用户进行相应的操作，如无任何操作则一直等待，当检测到用户按动启动检测按钮时，系统首先判断用户在系统开机后是否已经校零，如果没有校零则提示用户进行校零，如果用户选择校零，则启动校零程序，系统校零完成后自动启动检测，当在检测中用户按动暂停按钮，则暂停检测，如在检测时用户按动扭矩纵轴放大缩小按钮、转速轴放大缩小按钮、横轴放大缩小按钮，则系统改变相应的显示比例后继续启动检测，当在暂停情况下检测到用户按动扭矩纵轴放大缩小按钮、转速轴放大缩小按钮、横轴放大缩小按钮，则系统改变相应的显示比例重绘暂停时显示的曲线，当在暂停状态时检测到用户按动保存按钮，则提示用户输入相应的文件名后进行数据保存，当检测到用户按下远程传输按钮时，启动远程传输功能，当检测到用户按下暂停远程传输按钮时，暂停远程传输功能，当检测到用户按下历史数据访问按钮时，则进入历史数据访问界面，当检测到用户按下退出按钮时，则返回到功能选择界面，如没有按下则重复上述流程；
校零程序流程如图6所示。首先启动扭矩转速检测，换算出当前的扭矩转速值，以记为当前零点，之后关闭扭矩转速检测，退出校零程序返回功能选择界面；
历史数据回访程序流程如图7所示：进入历史数据回访界面首先显示的是历次存储数据文件名列表显示，DSP等待用户访问列表中显示的文件名标签，当用户按动对应的文件标签按钮时进入该标签对应的历史数据显示界面，当检测到用户按动扭矩轴、转速轴、横轴显示比例时，系统调整扭矩轴、转速轴、横轴显示比例后重绘曲线，当检测到用户按动左移、右移命令时对扭矩、转速曲线进行左移、右移，当检测到用户按动退出按钮时，退出历史数据显示界面，返回数据列表显示界面，如没有检测到用户按动退出按钮则重复上述流程；
系统设置程序流程如图8所示。该程序主要对扭矩传感器量程、液晶屏显示亮度、按键声、时间显示、时间设置、液晶屏校准等进行操作和设置；
帮助信息显示程序如图9所示。该程序主要用来显示存储在系统中的帮助信息，在系统检测到用户使用出错时，用户可以根据错误提示信息，在帮助信息显示界面中找到相应的解决方法；
使用说明信息显示程序如图10所示。该程序主要用来显示存储在系统中的对便携式扭矩、转速测试仪的使用说明文档；
本发明设计的便携式扭矩转速测试仪通过检测扭矩转速传感器输出信号实现了扭矩转速实时检测，能对扭矩转速曲线进行动态显示，并实现了检测数据实时存储和远程传输的功能。下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述：
实施例：
便携式扭矩转速测试仪具体技术指标如下：
1.扭矩转速传感器通过航空插头作为接头的电缆与DSP控制板相连；
2.扭矩测量范围0—5000N·m，扭矩测量精度≤0.5%F·S；
3.转速测量范围0—6000r/min，转速测量精度1r/min；
4.便携式扭矩转速测试仪通过电源适配器供电；
便携式扭矩转速测试仪正面安装触摸屏，电源适配器输入接口、扭矩转速传感器信号输入接口、网线接口均在测试仪左侧。
a)显示区、按键区
第一界面：功能选择界面，共有6个按钮，分别是检测按钮、校零按钮、历史数据按钮、设置按钮、帮助按钮、使用说明按钮，这6个按钮用来选择相应的功能；
第二界面：检测界面，供13个按钮，分别是启动、暂停、扭矩轴放大、扭矩轴缩小、转速轴放大、转速轴缩小、横轴方法、横轴缩小、启动远程传输、暂停远程传输、历史数据、保存、退出，其中按动扭矩轴放大、转速轴放大、横轴放大按钮时，显示比例相对于默认值放大1倍，按动扭矩轴缩小、转速轴缩小、横轴缩小按钮时，显示比例相对于默认值缩小1倍；
第三界面：历史数据界面，历史数据界面又分为历史数据文件列表显示界面和历史数据显示界面，其中历史数据列表显示界面共有15个按钮，分别是列表上拉、列表下拉、退出和13个列表显示区域按钮，列表上拉、列表下拉按钮用于文件列表的翻页，当用户按住列表显示区域的某个按钮时，进入该文件对应的曲线显示，历史数据显示界面共有9个按钮，分别是扭矩轴放大、扭矩轴缩小、转速轴放大、转速轴缩小、横轴放大、横轴缩小、左移、右移、退出其中按动扭矩轴放大、转速轴放大、横轴放大按钮时，显示比例相对于默认值放大1倍，按动扭矩轴缩小、转速轴缩小、横轴缩小按钮时，显示比例相对于默认值缩小1倍；
第四界面：设置界面，设置界面共有10个按钮，分别是亮度减弱、亮度增强、量程、按键声有、按键声无、时间显示有、时间显示无、时间设置、液晶屏校准、退出；
第五界面：帮助信息显示界面，帮助信息显示界面共有3个按键，分别是向前翻页、向后翻页、退出；
第六界面：使用说明信息显示界面，使用说明信息显示界面共有3个按键，分别是向前翻页、向后翻页、退出；
第七界面：键盘输入界面，键盘输入界面共有42个按键，分别是数字0—9共10个按键，字母A—Z共26个，Backspace键、Enter键、ESC键、空格键、大小写转换键、中英文切换键，键盘输入界面用来设定时间和输入文件名；
a)测试仪接口
测试仪对外接口共有3个，分别是电源适配器输入接口，扭矩转速传感器信号输入接口，为5芯航空插头，以太网接口为RJ-45接头。
由上可知，本发明具有检测精度高、实时性好、便携可靠和成本相对较低等优点。

Claims (5)

1.一种便携式扭矩转速测试仪，其特征在于，包括扭矩转速采集模块、存储模块、信号处理模块、以太网接口模块和显示模块，所述扭矩转速采集模块、存储模块、以太网接口模块、显示模块均与信号处理模块相连，扭矩转速采集模块采集扭矩转速信息并传递给信号处理模块，信号处理模块将处理后的扭矩转速信息送至显示模块、存储模块和以太网接口模块，其中以太网接口模块用于远程数据传输。
2.根据权利要求1所述的便携式扭矩转速测试仪，其特征在于，所述信号处理模块包括芯片TMS320F28335[U1]，显示模块包括芯片MAX3232[U5]、第二8芯插头[J2]，扭矩转速采集模块包括第一光耦芯片6N137[U6]、第二光耦芯片6N137[U7]、第三5芯插头[J3]，存储模块包括第一15芯插头[J1]，以太网接口模块包括芯片SN74ALVC164245[U2]、芯片RTL8019AS[U3]、芯片20F001[U4]、第四8芯插头[J4]；
芯片TMS320F28335[U1]的63脚
Figure FDA00003358809800011
接第一15芯插头[J1]的1脚CSDAT3，芯片TMS320F28335[U1]的27脚SPISIMOA接第一15芯插头[J1]的2脚CMD，芯片TMS320F28335[U1]的62脚SPICLKA接第一15芯插头[J1]的5脚CLK，芯片TMS320F28335[U1]的28脚SPISOMIA接第一15芯插头[J1]的7脚DAT0，芯片TMS320F28335[U1]的24脚GPIO13接第一15芯插头[J1]的10脚WP，芯片TMS320F28335[U1]的21脚GPIO12接第一15芯插头[J1]的11脚nCD，芯片TMS320F28335[U1]的141脚SCIRXDA接芯片MAX3232[U5]的11脚T1IN,芯片TMS320F28335[U1]的2脚SCITXDA接芯片MAX3232[U5]的12脚R1OUT,芯片TMS320F28335[U1]的136脚XD0、135脚XD1、134脚XD2、133脚XD3、132脚XD4、131脚XD5、130脚XD6、129脚XD7分别接芯片SN74ALVC164245[U2]的47脚1A1、46脚1A2、44脚1A3、43脚1A4、41脚1A5、40脚1A6、38脚1A7、37脚1A8，芯片TMS320F28335[U1]的151脚XA0、152脚XA1、153脚XA2、154脚XA3、155脚XA4分别接芯片SN74ALVC164245[U2]的36脚2A1、35脚2A2、33脚2A3、32脚2A4、30脚2A5，芯片TMS320F28335[U1]的18脚GPIO9接芯片SN74ALVC164245[U2]的29脚2A6，芯片TMS320F28335[U1]的19脚GPIO10接芯片SN74ALVC164245[U2]的27脚2A7；
芯片MAX3232[U5]的16脚VDD与2脚V+间接第1电容[C1]，芯片MAX3232[U5]的6脚V-与15脚GND间接第2电容[C2]，芯片MAX3232[U5]的1脚C1+与3脚C1-间接第3电容[C3]，芯片MAX3232[U5]的4脚C2+与5脚C2-间接第4电容[C4]，芯片MAX3232[U5]的14脚T1OUT接第二8芯插头[J2]的5脚DIN、6脚DIN，芯片MAX3232[U5]的13脚R1IN接第二8芯插头[J2]的4脚DOUT，第二8芯插头[J2]的1脚VDD、2脚VDD接+12V，第二8芯插头[J2]的3脚悬空，第二8芯插头[J2]的7脚GND、8脚GND接GND；
第一光耦芯片6N137[U6]的2脚ANODF接第三5芯插头[J3]的5脚JN338_T，第一光耦芯片6N137[U6]的6脚VO接TMS320F28335[U1]的68脚ECAP1,第一光耦芯片6N137[U6]的1脚NC、2脚NC悬空，第一光耦芯片6N137[U6]的8脚VCC接+5V和第十一电容[C11]一端，第一光耦芯片6N137[U6]的7脚VE接+3.3V，第一光耦芯片6N137[U6]的5脚GND接地，第一光耦芯片6N137[U6]的3脚CATHODE接模拟地AGND，第二光耦芯片6N137[U7]的2脚ANODF接第三5芯插头[J3]的4脚JN338_S，第二光耦芯片6N137[U7]的6脚VO接TMS320F28335[U1]的69脚ECAP2,第二光耦芯片6N137[U7]的1脚NC、2脚NC悬空，第二光耦芯片6N137[U7]的8脚VCC接+5V和第十二电容[C12]一端，第二光耦芯片6N137[U7]的7脚VE接+3.3V，第二光耦芯片6N137[U7]的5脚GND接地，第二光耦芯片6N137[U7]的3脚CATHODE接模拟地AGND，第三5芯插头[J3]的3脚接模拟地AGND，第三5芯插头[J3]的2脚接AVDD+12V，第三5芯插头[J3]的1脚接AVDD-12V；
第一15芯插头[J1]的8脚DAT1、9脚DAT2、1脚
Figure FDA00003358809800021
2脚CMD、7脚DAT0、10脚WP、11脚nCD分别接第一电阻[R1]、第二电阻[R2]、第五电阻[R5]、第六电阻[R6]、第七电阻[R7]、第三电阻[R3]、第四电阻[R4]的一端，第一15芯插头[J1]的4脚VDD接+3.3V，第一15芯插头[J1]的3脚VSS1、6脚VSS2、12脚GND、13脚GND、14脚GND、15脚GND分别接GND，第一电阻[R1]、第二电阻[R2]、第五电阻[R5]、第六电阻[R6]、第七电阻[R7]的另一端接GND，第三电阻[R3]、第四电阻[R4]的另一端接+3.3V；
芯片SN74ALVC164245[U2]的47脚1B1、46脚1B2、44脚1B3、43脚1B4、41脚1B5、40脚1B6、38脚1B7、37脚1B8、36脚2B1、35脚2B2、33脚2B3、32脚2B4、30脚2B5、29脚2B6、27脚2B7、26脚2B8分别与芯片RTL8019AS[U3]的36脚SD0、37脚SD1、38脚SD2、39脚SD3、40脚SD4、41脚SD5、42脚SD6、43脚SD7、5脚SA0、7脚SA1、8脚SA2、9脚SA3、10脚SA4、29脚IORB、30脚IOWB、33脚RSTDRV相连，芯片SN74ALVC164245[U2]的1脚1DIR接芯片TMS320F28335[U1]的20脚GPIO11，芯片SN74ALVC164245[U2]的24脚2DIR、7脚VCC、18脚VCC、31脚VCC、42脚VCC接+3.3V，芯片SN74ALVC164245[U2]的48脚1OE、25脚2OE、4脚GND、10脚GND、15脚GND、21脚GND、28脚GND、34脚GND、39脚GND、45脚GND接GND；
芯片RTL8019AS[U3]的45脚TPOUT+接芯片20F001[U4]的1脚TD+，芯片RTL8019AS[U3]的46脚TPOUT-接芯片20F001[U4]的3脚TD-，芯片RTL8019AS[U3]的59脚TPIN+接芯片20F001[U4]的6脚RD+，芯片RTL8019AS[U3]的58脚TPIN-接芯片20F001[U4]的8脚RD-，芯片RTL8019AS[U3]的59脚TPIN+和58脚TPIN-接第十二电阻[R12]，芯片RTL8019AS[U3]的4脚INT0接第十四电阻[R14]，第十四电阻[R14]接第十五电阻[R15]一端，第十五电阻[R15]另一端接GND，同时第十四电阻[R14]和第十五电阻[R15]中间接芯片TMS320F28335[U1]的16脚GPIO7，芯片RTL8019AS[U3]的61脚LED0、62脚LED1、63脚LED2分别接第十一电阻[R9]、第十电阻[R10]、第九电阻[R11]一端，芯片RTL8019AS[U3]的33脚RSTDVR接第八电阻[R8]一端，第八电阻[R8]另一端接+5V，芯片RTL8019AS[U3]的51脚OSCO、50脚DSO分别接第九电容[C9]、第十电容[C10]一端，第九电容[C9]、第十电容[C10]另一端接GND，芯片RTL8019AS[U3]的51脚OSCO、50脚DSO之间接第一晶振[Y1]，芯片RTL8019AS[U3]的11脚SA5、12脚SA6、13脚SA7、18脚SA10、19脚SA11、20脚SA12、21脚SA13、22脚SA14、23脚SA15、24脚SA16、25脚SA17、26脚SA18、27脚SA19、64脚AUI、34脚AEN分别接GND，芯片RTL8019AS[U3]的15脚SA8、16脚SA9、65脚JP、32脚SMEMWB、31脚SMEMRB分别接+5V，芯片RTL8019AS[U3]的74脚PL0、77脚PL1、81脚IOS0、82脚IOS1、84脚IOS2、85脚IOS3、96脚IOCS16B分别悬空，第九电阻[R9]、第十电阻[R10]、第十一电阻[R11]一端分别接第一发光二极管[D1]、第二发光二极管[D2]、第三发光二极管[D3]一端，第一发光二极管[D1]、第二发光二极管[D2]、第三发光二极管[D3]另一端接GND；
芯片20F001[U4]的2脚CT0、7脚CT1、15脚CT2、10脚CT3分别接第五电容[C5]、第六电容[C6]、第七电容[C7]、第八电容[C8]一端，第五电容[C5]、第六电容[C6]、第七电容[C7]、第八电容[C8]另一端接GND，芯片20F001[U4]的16脚TX+接第四8芯插头[RJ45]的1脚[TX+]，芯片20F001[U4]的14脚TX-接第四8芯插头[RJ45]的2脚[TX-]，芯片20F001[U4]的11脚RX+接第四8芯插头[RJ45]的3脚[RX+]，芯片20F001[U4]的9脚RX-接第四8芯插头[RJ45]的6脚[RX-]，第四8芯插头[RJ45]的4脚NC、5脚NC、7脚NC、8脚NC分别悬空。
3.根据权利要求1或2所述的便携式扭矩转速测试仪，其特征在于，还包括电源模块，该模块包括芯片TPS70151[U8]、第十三电阻[R13]、第一磁珠[L1]、第二磁珠[L2]、第一按钮[S1]、十个电容[C13]—[C23]；芯片TPS70151[U8]的2脚VIN1、3脚VIN1、9脚VIN2、10脚VIN2接+5V，芯片TPS70151[U8]的2脚VIN1、3脚VIN1接第十三电容[C13]一端，第十三电容[C13]另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的9脚VIN2、10脚VIN2接第十四电容[C14]一端，第十四电容[C14]另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的4脚
Figure FDA00003358809800031
接芯片TPS70151[U8]的16脚PG1，芯片TPS70151[U8]的5脚接第一按钮[S1]一端，按钮另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的17脚FB1、18脚VOUT1、19脚VOUT1接第十五电容[C15]和第十六电容[C16]一端，电容另一端接GND，同时芯片TPS70151[U8]的17脚FB1、18脚VOUT1、19脚VOUT1接+3.3V，芯片TPS70151[U8]的12脚VOUT2、13脚VOUT2、14脚FB2接第十七电容[C17]和第十八电容[C18]一端，电容另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的12脚VOUT2、13脚VOUT2、14脚FB2接+1.8V，芯片TPS70151[U8]的15脚
Figure FDA00003358809800041
接第十三电阻[R13]一端，第十三电阻[R13]另一端接第十九电容[C19]一端，第十九电容[C19]另一端接GND，芯片TPS70151[U8]的6脚
Figure FDA00003358809800042
7脚SEQ、8脚GND接GND，第二电感[L2]一端接GND、另一端接AGND，第一电感[L1]一端接第二十电容[C20]、第二十一电容[C21]一端，第一电感[L1]另一端接第二十二电容[C22]、第二十三电容[C23]一端，第二十电容[C20]、第二十一电容[C21]、第二十二电容[C22]、第二十三电容[C23]另一端接GND，同时第二电感[L2]一端接模拟电源+5V，另一端接数字电源+5V。
4.根据权利要求1或2所述的便携式扭矩转速测试仪，其特征在于，所述显示模块为65K色触摸屏，存储模块为SD卡。
5.根据权利要求3所述的便携式扭矩转速测试仪，其特征在于，还包括电源适配器，该电源适配器与电源模块相连。
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