基于ARM的液压泵检测仪设计

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

液压泵是工程机械液压系统的心脏。它将柴油机、电机等原动机的机械能转化为液压能，并通过液压油传送到系统各处，为系统提供动力。它的性能好坏将直接影响到整个系统能否有效运行l。如何实现液压泵现场的、不解体的、快速的检测 ，将成为当前工程技术人员的首要任务。针对这-问题，本文设计了-种基于ARM嵌入式系统的便携式液压泵检测仪。实验结果表明，它能有效地实现液压泵的容积效率和特性曲线的现踌测，具有很强的实用价值。

1 硬件系统设计本测试仪的硬件结构主要共有六大部分组成 ：处理器拈、电源拈、信号调理拈、AfD转换拈、LCD触摸屏显示拈、传感器拈。

1.1 处理器拈为满足仪器功耗小低、体积小 ，便于携带的要求，本测试仪选用S3C6410A芯片作为处理器。该芯片工作收稿日期：2012-10-25作者简介：高立龙(1988-)，男，山东临沂人，硕士研究生，研究方向：机械故障诊断与检测。

频率最高可达 667MHz，并集成了以下部件：双 LCD接口、4线电阻触摸屏接 口、标准 DB9五线 串口、USBHost1.1接口、40pin总线接1：3、30pinGPIO接口、8路 A/D通道 、4个 UART通道 、2个 I2C控制器、5路 32BitPWM和 1个内部时钟控制器、PLL的片上时钟发生器、117个通用 I/O，24路外部中断等，能够与常用的外围设备实现无缝连接。

1.2 电源拈本测试仪的处理器内核工作电压是 1.8V，储存器、LCD触摸屏以及 A/D转换通道接 口工作 电压均为3.3V，其他外围电路则使用 5V电源。基于各拈供电电压的不 同，设备采用 117系列低压直流稳压芯片将5V的直流供电电源分别转为 1.8V和 3.3V。电源拈电路设计时均采用电容滤波，减少高频于扰。电路图如图 l所示 。

1.3 信号调理拈信号调理拈主要由信号的放大，隔离、整流滤波电路组成，保证其传人 A/D转换拈的信号真实有效。

设计中可根据信号的特点选用合适的调理电路。为测试仪设计的单稳整流电路[21，如图 2所示。光电隔离电路如图3所示。

61液 压 气动 与密 封/2013年第 04期CON4-L J -[卫142-[卫143卫t/4TD-D5V I UI4 3VDI 8VD匪D5V圈1 U4 3 VD3 V图 1 电源拈原理图图 2 单稳整流电路原理图转换器输入电压为 3.3V，具有片上采样保持功能，并支持掉电模式 ，最大工作时钟为 5MHz，最大转换速率可达 1Msps.能够快速捕获 0-3.3V之间的模拟电压并将其转换为 10/12位数字量。

1.5 LCD触摸屏拈(人机接口)$3C6410A支持黑 白、4级灰度 、16级灰度 、256色、64K色、真彩色 TFTr液晶屏，屏幕分辨率可以达到1024768像素。本测试仪选用分辨率 640x480，带触摸屏的4线电阻式真彩 LCD。

1.6 传感器拈传感器拈的选择可根据所要采集的数据类型来选择。本测试仪主要用于液压系统的压力、流量、温度、转速的测量，故采用 RE4-600组合流量传感器(压力、流量、温度三位-体传感器)、光电转速测量表作为传感器拈。

2 软件系统设计该检测仪的操作系统选用了Windows CE操作系统，该系统是微软开发的-个开放的、可升级的 32位嵌入式系统[31，具有拈化、结构化和基于 Win32的应用程序接口以及与处理器无关等特点。它继承了传统的 Windows图形 界面 ，用 户不仅 可 以使 用 Visual～ 。

Basic、Visual C等编程工具，也可使用同样的函数，同样 的界 面风格 。本测试 仪的软件系统是在 VisualBasic环境下编译的。数据采集界面如图4所示。

图 3 光电隔离电路常用的信号隔离方式有光电隔离、变压器隔离、继电器隔离和布线隔离等。典型的信号隔离是光电隔离，- 方面使干扰信号不得进入被隔离电器。另-方面使被隔离电器本身的噪声也不会以传导的方式传播出去。

图 3电路利用了极少的元件。采用模拟电路的原理，实现了信号的隔离，其精度优于0.20%。该电路是通过调制电路和解调电路实现信号隔离的，它与以往的隔离电路完全不同，它不是把输出信号反馈给输入信号进行调整，而是利用调制电路产生-个脉宽与输入信号成某-比例的方波，将方波利用光耦隔离，再利用与输入调制电路完全相同的解调电路进行解调，得到与输入信号完全成正比例的信号。

1.4 A/D转换拈S3C6410A芯片内部集成了8通道模拟输入的 l0/l2位A/D转换通道，其中四路供 LCD触摸屏使用。该62图 4 检测仪数据采集界面3 液压泵的现踌测方法3.1 某高速挖掘机变量泵容积效率的简易检测容积效率表示液压泵抵抗泄漏的能力，等于泵的实际流量与泵的理论流量之比。工程机械液压系统的效率主要撒于液压泵的容积效率。当液压泵的容积效率低于正常值时，表示液压泵泄漏严重，需及时修理问。现简要介绍变量泵容积效率的检测方法。

1)设备安装过程Hydraulics Pneumatics& Seals/NO.04.2013(1)在泵的出口处串联组合 RE4-600流量传感器，如图5所示；图 5 传感器安装原理图(2)启动发动机和液压系统，检查安装状况是否良好。

2)检测操作过程(1)在确保安装无误后 ，操纵挖斗手柄，空负载运行-段时间排出油液中的空气，设定发动机的转速，在1 000r/min以上 ：(2)操纵挖斗手柄 ，使挖斗伸出到最大位置，记录此时液压系统的压力、流量以及液压泵的转速；(3)操纵挖斗手柄 ，使挖斗伸出到最大位置，记录此时液压系统的压力、流量以及液压泵的转速；(4)计算所测排量，计算方法为：排量(mE/r)流量(L/min)/转速xl 000，与泵的标准排量进行对比，评估泵性能的好坏。

对于高速挖掘机在 30MPa压力时单泵的排量为57mL/r，实际排量与标准排量的比值为 r，r实际排量，57。当r>90%时，泵为优秀，90%>r>80%时为良好，80%>r>70%为合格，r<70%时则需要修理。

3.2 某高速挖掘机主泵特性曲线的检测与绘制1)设备安装过程(1)在泵的出口串联组合 RE4-600流量传感器(同容积效率简易检测方法)；(2)卸掉挖斗液压缸的进出油口接头，把节流截止阀串联在挖斗的进出油口处，将节流截止阀完全打开。

安装示意图如图 6所示；挖斗液压缸图 6 挖斗液压缸原油路连接示意图(3)启动发动机，检查安装状况是否良好。

2)检测绘制过程(1)在确保安装无误后 ，操纵挖斗手柄，空负载运行-段时间排出油液中的空气，设定发动机的转速，在1 000r/min以上 。

(2)通过调节节流截止阀开口大小来改变油液压力～节流截止阀完全打开，记录压力、流量和转速；逐步减汹流截止阀开口，使压力逐渐增大 。记录压力、流量和转速，测得多组数据，直到节流截止阀完全关闭。绘制泵的压力与排量曲线图，与标准曲线进行对比，进行泵性能好坏的评估，其中排量(mL/r)流量(L/min)/转速xl 000。

图 7 变量液压泵的特性曲线4 结论目前此检测仪已研制成功并经过现场测试，测试结果表明，该检测仪能够简易、快速地进行液压泵容积效率和特性曲线的现踌测，为液压系统的故障诊断与检修提供依据。它具有操作简单、灵活机动、便于携带、造价低廉等特点，非常适合工程机械液压系统的现场不解体检修，具有很强的实用性。