CN207114134U - 冷藏车流场三维自控测试系统 - Google Patents

Abstract

冷藏车流场三维自控测试系统，包括两个横架，每个横架上分别设置相互平行的横向丝杠和横向导轨，横架上安装横向电机，横向电机的输出轴连接横向丝杠，横向丝杠上配合安装横向螺母，横向导轨上配合安装横向滑块，横向螺母与横向滑块连接，横向螺母上安装横向滑板，横向滑板上安装竖架，竖架上分别设置相互平行的竖向丝杠和竖向导轨，竖架上安装竖向电机，竖向电机的输出轴连接竖向丝杠，竖向丝杠上配合安装竖向螺母。本实用新型设置传感器，测量结果的精度高，从而能够解决精确测取冷藏车厢内的流场数据，摸清车厢内气流组织真实的流动情况的需求。

Description

冷藏车流场三维自控测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种测试系统，尤其是冷藏车流场三维自控测试系统。

背景技术

在现有冷藏车厢结构中，蒸发器一般安装于车厢的左上部。车厢壁面、底板、货物与蒸发器间的热交换是以厢内空气为介质进行的对流换热过程，冷藏车厢内的温度及其均匀性直接受车厢内气流组织的影响。因此气流组织性能是冷藏汽车设计中需要考虑的一个重要因素。加强气流循环和改善气流分配，是降低货物中的温度梯度、达到冷藏车良好的制冷效果和保障易腐食品质量安全的重要措施。目前国内外用于这一领域的实验装置非常少，主要是因为流场极易受到干扰，测试精度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供冷藏车流场三维自控测试系统，用于精确测取冷藏车厢内的流场数据，摸清车厢内气流组织真实的流动情况，同时摸索一套有效的用于冷藏汽车气流组织性能试验的专业试验方法，作为冷藏车厢体风道结构设计选型的参考依据。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：冷藏车流场三维自控测试系统，包括两个横架，每个横架上分别设置相互平行的横向丝杠和横向导轨，横架上安装横向电机，横向电机的输出轴连接横向丝杠，横向丝杠上配合安装横向螺母，横向导轨上配合安装横向滑块，横向螺母与横向滑块连接，横向螺母上安装横向滑板，横向滑板上安装竖架，竖架上分别设置相互平行的竖向丝杠和竖向导轨，竖架上安装竖向电机，竖向电机的输出轴连接竖向丝杠，竖向丝杠上配合安装竖向螺母，竖向导轨上配合安装竖向滑块，竖向螺母与竖向滑块连接，两个竖向螺母之间连接纵架，纵架上分别设置相互平行的纵向丝杠和纵向导轨，纵架上安装纵向电机，纵向电机的输出轴连接纵向丝杠，纵向丝杠上配合安装纵向螺母，纵向导轨上配合安装纵向滑块，纵向螺母与纵向滑块连接，纵向螺母上安装传感器。纵向螺母与横架之间设置坦克链。

本实用新型为了进一步解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的两个横架之间设置支撑杆。所述的纵向螺母上部设置转轴，转轴上固定安装保护罩，保护罩为一侧开口的筒状，保护罩能够通过转轴转动，保护罩能够罩在传感器上，纵向螺母上安装保护电机和导向套，纵向螺母上设置竖向的固定杆，固定杆两侧沿长度方向设置固定齿，保护电机的输出轴上安装主动齿轮，转轴上安装被动齿轮，主动齿轮和被动齿轮均与固定杆上的固定齿啮合，固定杆位于导向套内并与导向套相配合，保护罩上设置固定板，固定板上开设固定孔，固定杆上安装与固定杆相垂直的限位杆。

本实用新型的有益效果是：本实用新型设置传感器，传感器能够通过纵向螺母进行纵向移动，能够通过竖向螺母竖向移动，能够通过横向滑板横向移动，从而使传感器能够到达车厢三维空间内任意一个点，能够测量车厢内所有坐标，以体现车厢内气流组织全面的分布情况，测量结果的精度高，从而能够解决精确测取冷藏车厢内的流场数据，摸清车厢内气流组织真实的流动情况的需求。本实用新型能够在传感器测量时，保护电机通过主动齿轮使固定杆转动，从而使固定杆上移，固定杆脱离固定孔，脱离固定孔后，固定杆继续上移，使被动齿轮与固定杆上的固定齿啮合，啮合后继续上移，使转轴转动带动保护罩向上翻转，方便传感器测量。测量完毕后，为避免传感器碰撞受损，保护电机反向转动，使保护罩向下翻转罩住传感器，继续转动使固定杆上的固定齿脱离被动齿轮，然后固定杆向下移动进入固定孔，固定孔直径或宽度略大于固定杆直径或宽度，从而使固定杆固定住保护罩，避免保护罩震动。导向套能够起到对固定杆限位和导向的作用，限位杆能够避免固定杆穿过固定孔脱落。

附图说明：

图1是本实用新型结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是图1的左视图；图4是图2的A向放大图；图5是图4的另一种状态图。

具体实施方式

冷藏车流场三维自控系统，包括两个横架1，每个横架1上分别设置相互平行的横向丝杠2和横向导轨3，横架1上安装横向电机4，横向电机4的输出轴连接横向丝杠2，横向丝杠2上配合安装横向螺母5，横向导轨3上配合安装横向滑块6，横向螺母5与横向滑块6连接，横向螺母5上安装横向滑板7，横向滑板7上安装竖架8，竖架8上分别设置相互平行的竖向丝杠9和竖向导轨10，竖架8上安装竖向电机13，竖向电机13的输出轴连接竖向丝杠9，竖向丝杠9上配合安装竖向螺母11，竖向导轨10上配合安装竖向滑块12，竖向螺母11与竖向滑块12连接，两个竖向螺母5之间连接纵架14，纵架14上分别设置相互平行的纵向丝杠15和纵向导轨16，纵架14上安装纵向电机19，纵向电机19的输出轴连接纵向丝杠15，纵向丝杠15上配合安装纵向螺母17，纵向导轨16上配合安装纵向滑块18，纵向螺母17与纵向滑块18连接，纵向螺母5上安装传感器20。这种结构能够解决精确测取冷藏车厢内的流场数据，摸清车厢内气流组织真实的流动情况的需求。主要过程包括：空间扫描参数（测量点间隙、测量频率等）设置过程；自动扫描数据采集过程；原始数据转存、数据分析过程。需要测量的数据有：车厢三维空间内各个点处的三维风速、温度、湿度数据。自动扫描数据采集过程中，传感器20能够通过纵向螺母17进行纵向移动，能够通过竖向螺母5竖向移动，能够通过横向滑板7横向移动，从而使传感器20既能够对车厢内每个面进行扫描，又能够到达车厢三维空间内任意一个点，能够测量车厢内所有坐标，以体现车厢内气流组织全面的分布情况，测量结果的精度高。丝杠滑块组合的稳定性高，位置精度高。在横架1、竖架8和纵架14运行的终端设置行程开关对传感器20进行保护。设计扫描过程是为了最大程度地减少对流场的干扰，坚持同一时刻运动的部件最少为原则，同时也能够降低系统的整体功耗。传感器20包括风速传感器、温湿度传感器和采集控制模块。

所述的两个横架1之间设置支撑杆21。这种结构能够起到支撑两个横架1的作用，避免两个横架1受力摆动歪斜。

所述的纵向螺母17上部设置转轴24，转轴24上固定安装保护罩23，保护罩23为一侧开口的筒状，保护罩23能够通过转轴24转动，保护罩23能够罩在传感器20上，纵向螺母17上安装保护电机26和导向套29，纵向螺母17上设置竖向的固定杆28，固定杆28两侧沿长度方向设置固定齿，保护电机26的输出轴上安装主动齿轮27，转轴24上安装被动齿轮25，主动齿轮27和被动齿轮25均与固定杆28上的固定齿啮合，固定杆28位于导向套29内并与导向套29相配合，保护罩23上设置固定板30，固定板30上开设固定孔31，固定杆28上安装与固定杆28相垂直的限位杆32。这种结构能够在传感器20测量时，保护电机26通过主动齿轮27使固定杆28转动，从而使固定杆28上移，固定杆28脱离固定孔31，脱离固定孔31后，固定杆28继续上移，使被动齿轮25与固定杆28上的固定齿啮合，啮合后继续上移，使转轴24转动带动保护罩23向上翻转，方便传感器20测量。测量完毕后，为避免传感器20碰撞受损，保护电机26反向转动，使保护罩23向下翻转罩住传感器20，继续转动使固定杆28上的固定齿脱离被动齿轮25，然后固定杆28向下移动进入固定孔31，固定孔31直径或宽度略大于固定杆28直径或宽度，从而使固定杆28固定住保护罩23，避免保护罩23震动。导向套29能够起到对固定杆28限位和导向的作用，限位杆32能够避免固定杆28穿过固定孔31脱落。

本实用新型还包括如下部分：承载传感器进行空间三维扫描的电控坐标架；流场数据采集模块；传感器扫描驱动控制模块；数据转存模块；数据转换分析软件。

电控坐标架部分包括承载传感器的支架、三维行走装置、直流驱动电机及位置检测编码器等部件。支架材料选用50*50铝合金型材，整体结构采用水平工字型结构，减少支架对测量点流场的影响。用于实现空间探测的机构有龙门式结构、空间十字支架结构及，关节型坐标开式链机构。冷藏车箱空间是长方体空间，因此可选择龙门式结构或者是空间十字支架结构。龙门式结构稳定性好，可承受较重的运动物体。缺点是垂直扫描时如果采用刚性支撑，顶部占用空间较大，并且径向运动需要整体移动，需要的驱动力矩大。空间十字架结构径向轨道设置在空间垂直方面的中部，径向运动时十字架及传感器沿轨道整体运动；横向移动时横杆在轨道上固定，竖杆及传感器沿横杆上的轨道移动；垂直移动时，十字架固定不动，传感器沿竖杆上的轨道移动。采用十字支架结构传感器的移动范围比采用龙门结构大，驱动电机的功率相对要小。为此系统采用空间十字支架结构驱动传感器在空间内探测。考虑到十字支架结构中竖杆会影响风速风向传感器周围的流场分布，把竖杆分解为两根，移到横杆两侧，把原来横杆承载竖杆的结构改为两根竖杆承载横杆的布局方式。改进的空间十字支架结构整体为一水平工字结构。对于风道出口、冷凝器出风口、以及冷凝器回风口等特殊部位，设计不同的传感器底座来满足测量的要求。

数据采集部分包括风速传感器、温湿度传感器和采集控制模块。风速传感器采用英国 Gill 公司的WindObserver II型超声波风速传感器。温湿度传感器采用奥地利E+E公司研发的EE23多功能温湿度变送器。采集控制模块是采用以美国microchip公司PIC24FJ256GB106-I/PT为核心构成的485总线网络，方便测量节点的扩展。分节点负责数据采集，主节点进行采集点控制、数据存储等工作。

数据处理部分包括采集数据的转存和数据转换分析两部分，数据采集模块设有USB接口，采集的数据按规定的协议保存在SD卡（U盘）中。数据转换分析软件安装在PC机上，把SD卡（U盘）的原始数据转换为规定的文本格式，方便进一步进行数据分析。

人机交互界面采用昆仑通态mcgsTPC系列嵌入式一体化触摸屏，型号为7062KS。完成采集系统参数设置及采集控制、数据初步处理等功能。

位置信号处理单元、电机驱动单元、电机、齿型轮、丝杠、编码器组成一个位置闭环控制系统。

整个数据采集系统采用485总线的方式布局，系统分数据采集节点和数据处理及采集控制节点。数据采集模块完成每个节点的温度、湿度、风速、风向数据的采集并传送给数据处理模块。数据处理模块对各个采集节点的数据进行换算整理并以约定的格式规范存储到SD卡（U盘）中（在pc机安装专用软件对SD卡（U盘）数据进行分析处理），同时可以与组态进行数据传送实现工作状态的实时显示。采集控制模块完成数据采集时间、位置等相关参数的设置；根据试验者设定的参数控制三维坐标架移动采集各点流场数据，完成各点数据的采集。

数据采集节点对风速风向及温度湿度变送器输出的信号进行调理计算并且转换成采集设置与控制模块能够识别的通信格式，并根据采集设置控制模块的需要上传数据。同时为传感器提供工作电源。

采集设置和控制节点通过人机界面完成测试指标基本参数、配置传感器数量、类型、系统时间等参数的设置，并实时显示工作状态；根据设定的采集程序，通过（接口输出计数信号给）编码器产生步进电机驱动器所需的脉冲，控制电机位移，带动传感器完成每一步的对车厢做三维空间的流场数据采集。同时与数据采集节点经由485总线通信，通过数据处理程序实时换算出流场各参数后把测量数据做初步整理，然后保存移动存储设备中。

时钟单元采用DS1302时钟芯片，为系统提供数据采集时间。

通信单元采用75LBC184接口芯片,端口定义与数据采集模块对应。

数据接口，采用USB接口。

人机界面部分采用触摸屏实现对系统的操作和工作状态监视。

位置信号接口单元对编码器采集的位置信号进行调理。

电机驱动接口单元通过继电器的切换控制驱动电机的启停和运转方向。

考虑到选择传感器时其形状应对流场的影响最小，所以选择“无盖”结构的WINDOBSERVERⅡ风速风向传感器。减少对流场的有效作用面积的同时，极大减少功耗。

温度传感器选用低温工作性能好的EE23系列温度湿度传感器。

E+E公司研发的EE23多功能温湿度变送器，能满足对湿度有很高测量要求的工业场合。仪表测量精度高，抗电磁干扰能力强，是一款基础型工业用温湿度变送器。

系统分调试工作模式和采集工作模式。对于一个新车型（尺寸不同），首先应运行调试模式，手动把传感器运行到坐标零点，进行相关设置，并保存。然后手动运行是传感器沿X轴、Y轴、Z轴分别运行满行程，设置相关数据，并保存。复位系统自动返回零点坐标。准备进行采集工作。系统上电后首先进行系统自检，通信正常后。即根据设置的参数进入数据采集过程。采集完成蜂鸣三声(0.5S响、0.5S停）。

数据转存用于把采集的数据转到外部存储设备中。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本实用新型的范围，本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (3)

1.冷藏车流场三维自控测试系统，其特征在于：包括两个横架（1），每个横架（1）上分别设置相互平行的横向丝杠（2）和横向导轨（3），横架（1）上安装横向电机（4），横向电机（4）的输出轴连接横向丝杠（2），横向丝杠（2）上配合安装横向螺母（5），横向导轨（3）上配合安装横向滑块（6），横向螺母（5）与横向滑块（6）连接，横向螺母（5）上安装横向滑板（7），横向滑板（7）上安装竖架（8），竖架（8）上分别设置相互平行的竖向丝杠（9）和竖向导轨（10），竖架（8）上安装竖向电机（13），竖向电机（13）的输出轴连接竖向丝杠（9），竖向丝杠（9）上配合安装竖向螺母（11），竖向导轨（10）上配合安装竖向滑块（12），竖向螺母（11）与竖向滑块（12）连接，两个竖向螺母（5）之间连接纵架（14），纵架（14）上分别设置相互平行的纵向丝杠（15）和纵向导轨（16），纵架（14）上安装纵向电机（19），纵向电机（19）的输出轴连接纵向丝杠（15），纵向丝杠（15）上配合安装纵向螺母（17），纵向导轨（16）上配合安装纵向滑块（18），纵向螺母（17）与纵向滑块（18）连接，纵向螺母（5）上安装传感器（20）。

2.如权利要求1所述的冷藏车流场三维自控测试系统，其特征在于：所述的两个横架（1）之间设置支撑杆（21）。

3.如权利要求1所述的冷藏车流场三维自控测试系统，其特征在于：所述的纵向螺母（17）上部设置转轴（24），转轴（24）上固定安装保护罩（23），保护罩（23）为一侧开口的筒状，保护罩（23）能够通过转轴（24）转动，保护罩（23）能够罩在传感器（20）上，纵向螺母（17）上安装保护电机（26）和导向套（29），纵向螺母（17）上设置竖向的固定杆（28），固定杆（28）两侧沿长度方向设置固定齿，保护电机（26）的输出轴上安装主动齿轮（27），转轴（24）上安装被动齿轮（25），主动齿轮（27）和被动齿轮（25）均与固定杆（28）上的固定齿啮合，固定杆（28）位于导向套（29）内并与导向套（29）相配合，保护罩（23）上设置固定板（30），固定板（30）上开设固定孔（31），固定杆（28）上安装与固定杆（28）相垂直的限位杆（32）。