CN104748940A - 一种便携式在线流阻测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式在线流阻测试仪，包括壳体、STM32主控板、数据采集卡、RS485转TTL模块、LCD触摸屏、压差传感器、流量传感器、24V锂电池、24V转5V降压模块、电源控制单元、红外线遥控器，所述压差传感器、流量传感器通过数据信号线接入数据采集卡接口，数据采集卡通过RS485转TTL模块与STM32主控板相连接，STM32主控板通过显示驱动电路与LCD触摸屏相连接，STM32主控板信号控制端口与电源控制单元相连接。本发明操作便利、携带方便，可进行远距离信号传输，具有极高的抗振性和抗冲击性，抗噪声干扰性好，大大提高了测量精度，降低了误差，功耗低，在线测量续航时间长。
Description
技术领域
本发明涉及流体系统压差测试技术领域，特别是涉及一种便携式在线流阻测试仪。
背景技术
目前，对于燃油系统中滤清器等各种部件的流阻测试，主要集中在实验室测试。在产品前期开发过程中，产品实际道路测试是必不可少的，燃油系统中滤清器的压差、流量等数据都是产品开发过程中的重要基础依据，以便能做出更加合理的产品设计方案。流阻是滤清器上的一项非常重要的性能指标，目前在实际道路测试中对滤清器的流阻测量采用了许多种方法，但都不是很理想。
现有技术存在的主要问题是：
1、传统的流阻测试仪，体积过大，不利于安装在车辆中进行在线测试；
2、压力传感器受大气控制，容易受到海拔、环境温度等的影响；
3、在燃油系统低压油路的测量中，由于压力变化缓慢，致使压力传感器的电压信号或电流信号变化幅值较小，通过信号放大器时，容易出现失真或丢失，达不到测量精度要求；
4、由于采用两个压力传感器，在计算压差时，因每个压力传感器测量误差不同，造成最终压差测量结果误差偏大；
5、在测量燃油系统中多个部件的压差值时，需要增加的压力传感器数量过多，造成设备过于庞大及功耗过高，不利于在线测量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，而提供一种便于携带、测量精度高、误差小、功耗低的便携式在线流阻测试仪。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种便携式在线流阻测试仪，包括壳体、STM32主控板、数据采集卡、RS485转TTL模块、LCD触摸屏、压差传感器、流量传感器、24V锂电池、24V转5V降压模块、电源控制单元、红外线遥控器，所述压差传感器、流量传感器通过数据信号线接入数据采集卡接口，数据采集卡与RS485转TTL模块相连接，RS485转TTL模块与STM32主控板相连接，STM32主控板通过显示驱动电路与LCD触摸屏相连接，STM32主控板信号控制端口与电源控制单元相连接，24V锂电池与压差传感器、数据采集卡相连接，24V锂电池通过24V转5V降压模块与STM32主控板相连接。
进一步，所述STM32主控板设置有SD卡数据存储器、程序存储器、红外一体接收器。
进一步，所述红外一体接收器通过红外遥控器进行控制。
进一步，所述STM32主控板内置有纽扣式锂电池供电。
进一步，所述压差传感器、流量传感器设置于壳体外部，所述壳体采用铝合金材料制成。
进一步，所述压力传感器采用扩散硅压力芯体作为敏感元件。
进一步，所述数据采集卡采用嵌入式系统模块，并设置有4路信号采集接口。
本发明所述的便携式在线流阻测试仪测试方法，具体测试步骤如下：
a.将流量传感器安装在燃油系统中滤清器的下游管路中，流量传感器的中断信号线与STM32主控板相连，数据信号线与数据采集卡相连，压差传感器的高压端和低压端分别通过标准测压管路与燃油系统中滤清器管路的上游H点、下游L点相连接；
b.当滤清器管路中液体流量为零时，即发动机停止工作状态，流量传感器向STM32主控板输出仪器停止中断信号，STM32主控板接收到信号指令后，进行信号预处理分析，执行数据保存操作，STM32主控板输出低电平信号至电源控制单元断开24V总电源，此时STM32主控板和流量传感器由自身内部纽扣式锂电池供电，且进入待机模式，其余压差传感器、数据采集卡等器件处于掉电状态；
c.当发动机启动时，即燃油系统管路中液体开始流动，流量传感器检测到液体流动并向STM32主控板输出仪器启动中断信号，STM32主控板接收到信号指令后，处于正常工作状态，并进行信号预处理分析，STM32主控板输出高电平信号至电源控制单元打开24V总电源，所述压差传感器、数据采集卡等器件处于上电状态；此时通过压差传感器内部扩散硅敏感元件，测量出被测部件的压差，再经过内置处理电路将传感器毫伏信号转换成标准电流信号输出，电流信号被数据采集卡实时采集；
d.STM32主控板通过RS485通讯网络发送压差采集指令至数据采集卡，数据采集卡开始进行实时采样，并定时每秒反馈采样数据到STM32主控板，STM32主控板进行运算处理，将电流信号值转换成压差值，并将压差值、流量值等数据实时显示在LCD触摸屏上，且每间隔若干分钟进行一次数据存储。
本发明所采用的技术方案具有以下有益效果：
1、所述压差传感器采用进口扩散硅压力芯体作为敏感元件，内置处理电路将传感器毫伏信号转换成标准电流信号输出，可进行远距离信号传输，具有极高的抗振性和抗冲击性；
2、所述压差传感器与燃油系统管路连接，测量信号不会受到海拔、气压、温度的影响，提高了测量精度；
3、由于基于嵌入式系统的模块式数据采集卡专门负责对压差传感器的信号采集，所以采样频率、采样精度、抗干扰能力都有了极大的提高,数据采集卡设置有4路信号采集接口，可以同时测量系统中多个部件的压差；
4、通过RS485网络进行信号传输，速度高、抗噪声干扰性好；
5、LCD触摸屏可以实时显示压差数据及设置设备系统参数，采用人机界面交互，使得操作更加便利；
6、通过红外线遥控器控制设备开机、屏保、待机，进一步降低设备运行过程中产生的功耗；
7、所述的流阻测试仪最大功耗仅2.5W，待机下降低到0.1W，可以根据实际发动机工作状态设定测试仪的运行模式，使得设备在线测量续航时间更长；
8、所述的流阻测试仪采用高速SD卡数据存储器作为存储介质，具有在线存储数据功能；且STM32主控板内置纽扣式锂电池供电，在外部电源断开下也能保存采样数据；
9、所述的流阻测试仪可以提供一个实时在线的压差、流量测量数据，并提供一个流量与压差关系变化图表(流阻曲线)。
附图内容
图1为本发明原理图；
图2为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1～图2所示，一种便携式在线流阻测试仪，包括铝合金壳体3、STM32主控板、数据采集卡、RS485转TTL模块、LCD触摸屏、压差传感器1、流量传感器2、24V锂电池、24V转5V降压模块、电源控制单元、红外线遥控器，所述压差传感器1、流量传感器2设置于铝合金壳体3外部，所述压差传感器1、流量传感器2通过数据信号线接入数据采集卡接口，数据采集卡与RS485转TTL模块相连接，RS485转TTL模块与STM32主控板相连接，STM32主控板通过显示驱动电路与LCD触摸屏4相连接，STM32主控板信号控制端口与电源控制单元相连接，24V锂电池与压差传感器、数据采集卡相连接，24V锂电池通过24V转5V降压模块与STM32主控板相连接，所述STM32主控板设置有SD卡数据存储器、程序存储器、红外一体接收器，所述红外一体接收器通过红外遥控器5进行控制，所述STM32主控板内置有纽扣式锂电池供电，所述压力传感器1采用扩散硅压力芯体作为敏感元件，所述数据采集卡采用嵌入式系统模块，并设置有4路信号采集接口。
本发明产品在使用过程中，具体测试步骤如下：
a.将流量传感器2安装在燃油系统中滤清器的下游管路中，流量传感器2的中断信号线与STM32主控板相连，数据信号线与数据采集卡相连，压差传感器1的高压端和低压端分别通过标准测压管路与燃油系统中滤清器管路6的上游H点、下游L点相连接；
b.当滤清器管路6中液体流量为零时，即发动机停止工作状态，流量传感器2向STM32主控板输出仪器停止中断信号，STM32主控板接收到信号指令后，进行信号预处理分析，执行数据保存操作，STM32主控板输出低电平信号至电源控制单元断开24V总电源，此时STM32主控板和流量传感器2由自身内部纽扣式锂电池供电，且进入待机模式，其余压差传感器1、数据采集卡等器件处于掉电状态；
c.当发动机启动时，即燃油系统管路中液体开始流动，流量传感器2检测到液体流动并向STM32主控板输出仪器启动中断信号，STM32主控板接收到信号指令后，处于正常工作状态，并进行信号预处理分析，STM32主控板输出高电平信号至电源控制单元打开24V总电源，所述压差传感器1、数据采集卡等器件处于上电状态；此时通过压差传感器1内部扩散硅敏感元件，测量出被测部件的压差，再经过内置处理电路将传感器毫伏信号转换成标准电流信号输出，电流信号被数据采集卡实时采集；
d.STM32主控板定时读取数据采集卡所采集到的压差和流量数据，为了使得信号传输更加稳定且速度更快，采用了RS485网络进行传输；SD卡数据存储器插入STM32主控板卡槽中，系统默认每5分钟进行数据保存一次，也可通过人工设定存储间隔时间；LCD触摸屏显示4由显示驱动电路驱动显示器，作实时数据显示和响应系统参数设置的输入。
本实施例中，由于压差传感器1、流量传感器2抗振性能高且不受外界环境变化影响，可将其安装在被测部件较近地方，缩短了测量管路，便于挂载在车辆中；除压差传感器1、流量传感器外2的电子器件封装在一个铝合金壳体3中，避免了外界的干扰。
具体实施中，本发明包括但不仅限于对燃油系统中滤清器进行流阻测量。根据被测部件数量，在相应的被测部件上安装测压接头，通过标准测压管路接头与其连接，并把标准测压管路另一端与压差传感器1的高压端或低压端相连，将流量传感器2安装在被测部件的下游管路中，启动设备，通过LCD触摸屏4进行人机交互，并设置好系统参数：采样周期、存储周期、压差上限报警值、屏保时间等。测量过程中，如需观测测量结果，可通过红外线遥控器5对LCD触摸屏4进行唤醒。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种便携式在线流阻测试仪，包括壳体(3)、STM32主控板、数据采集卡、RS485转TTL模块、LCD触摸屏、压差传感器(1)、流量传感器(2)、24V锂电池、24V转5V降压模块、电源控制单元、红外线遥控器，其特征在于：所述压差传感器(1)、流量传感器(2)通过数据信号线接入数据采集卡接口，数据采集卡与RS485转TTL模块相连接，RS485转TTL模块与STM32主控板相连接，STM32主控板通过显示驱动电路与LCD触摸屏(4)相连接，STM32主控板信号控制端口与电源控制单元相连接，24V锂电池与压差传感器、数据采集卡相连接，24V锂电池通过24V转5V降压模块与STM32主控板相连接。
2.根据权利要求1所述的便携式在线流阻测试仪，其特征在于：所述STM32主控板设置有SD卡数据存储器、程序存储器、红外一体接收器。
3.根据权利要求2所述的便携式在线流阻测试仪，其特征在于：所述红外一体接收器通过红外遥控器(5)进行控制。
4.根据权利要求1所述的便携式在线流阻测试仪，其特征在于：所述STM32主控板内置有纽扣式锂电池供电。
5.根据权利要求1所述的便携式在线流阻测试仪，其特征在于：所述压差传感器(1)、流量传感器(2)设置于壳体(3)外部。
6.根据权利要求1所述的便携式在线流阻测试仪，其特征在于：所述壳体(3)采用铝合金材料。
7.根据权利要求1所述的便携式在线流阻测试仪，其特征在于：所述压力传感器(1)采用扩散硅压力芯体作为敏感元件。
8.根据权利要求1所述的便携式在线流阻测试仪，其特征在于：所述数据采集卡采用嵌入式系统模块，并设置有4路信号采集接口。
9.根据权利要求1所述的便携式在线流阻测试仪的测试方法，其特征在于：具体测试步骤如下：
a.将流量传感器(2)安装在燃油系统中滤清器的下游管路中，流量传感器(2)的中断信号线与STM32主控板相连，数据信号线与数据采集卡相连，压差传感器(1)的高压端和低压端分别通过标准测压管路与燃油系统中滤清器管路(6)的上游H点、下游L点相连接；
b.当滤清器管路(6)中液体流量为零时，即发动机处于停止工作状态，流量传感器(2)向STM32主控板输出仪器停止中断信号，STM32主控板接收到信号指令后，进行信号预处理分析，执行数据保存操作，STM32主控板输出低电平信号至电源控制单元断开24V总电源，STM32主控板和流量传感器(2)由自身内部纽扣式锂电池供电，进入待机模式，压差传感器(1)、数据采集卡处于掉电状态；
c.当发动机启动时，即燃油系统管路中液体开始流动，流量传感器(2)检测到液体流动并向STM32主控板输出仪器启动中断信号，STM32主控板接收到信号指令后，处于正常工作状态，并进行信号预处理分析，STM32主控板输出高电平信号至电源控制单元打开24V总电源，所述压差传感器(1)、数据采集卡处于上电状态；通过压差传感器(1)内部扩散硅敏感元件，测量出被测部件的压差，再经过内置处理电路将传感器毫伏信号转换成标准电流信号输出，电流信号被数据采集卡实时采集；
d.STM32主控板通过RS485通讯网络发送压差采集指令至数据采集卡，数据采集卡开始进行实时采样，并定时每秒反馈采样数据到STM32主控板，STM32主控板进行运算处理，将电流信号值转换成压差值，并将压差值、流量值数据实时显示在LCD触摸屏(4)上，且每间隔若干分钟进行一次数据存储。
10.根据权利要求9所述的便携式在线流阻测试仪的测试方法，其特征在于：LCD触摸屏显示(4)由显示驱动电路驱动显示器作实时数据显示和响应系统参数设置的输入，红外线遥控器(5)对LCD触摸屏(4)进行唤醒。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150701 |