本文關(guān)鍵詞：無線智能型曲軸臂距差測量儀的研究

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【摘要】：曲軸臂距差是反應(yīng)船舶柴油機(jī)曲軸狀態(tài)的一個重要參數(shù)，通過臂距差值可以了解和掌握曲軸變形和主軸承的磨損情況。船舶在營運(yùn)過程中需要定期對曲軸臂距差進(jìn)行檢測，便于決定柴油機(jī)是否能夠繼續(xù)運(yùn)行或需要進(jìn)行修理調(diào)整,以確保船舶能夠安全航行。針對目前機(jī)械式拐檔表及有線數(shù)顯式臂距差測量儀測量臂距差的現(xiàn)況，研究了一種無線智能型曲軸臂距差測量儀。該測量儀可以替代現(xiàn)有臂距差測量儀，為輪機(jī)員測量臂距差提供更加便捷的操作。 本文根據(jù)所要設(shè)計的無線智能型曲軸臂距差測量儀的各項指標(biāo)要求，給出了系統(tǒng)整體設(shè)計方案。采用線性霍爾元件AH3503和一對直徑為6mm的磁鋼設(shè)計了霍爾式微位移傳感器；信號的無線傳輸選用了低功耗、低成本的nRF24L01無線模塊；為了實現(xiàn)盤車一次能夠測量一個氣缸5點(diǎn)臂距值，選用單極性霍爾開關(guān)CS3144設(shè)計了曲柄角度檢測模塊。 硬件設(shè)計方面，介紹了測量儀系統(tǒng)的信號調(diào)理模塊、A/D數(shù)據(jù)采集模塊、信號無線傳輸模塊、人機(jī)交互界面模塊、USB接口模塊及電源模塊等，設(shè)計了相應(yīng)的電路原理圖。然后將所有模塊按照測量儀功能要求進(jìn)行集成，組成測量儀系統(tǒng)，并設(shè)計了系統(tǒng)的PCB圖。 軟件設(shè)計方面，分別設(shè)計了臂距差采集子程序、人機(jī)交互界面子程序、A/D數(shù)據(jù)采集子程序、無線模塊子程序及軟件濾波子程序等，并將這些子程序模塊按照功能時序組合成測量儀軟件系統(tǒng)。通過主程序?qū)ψ映绦虻恼{(diào)用，實現(xiàn)了曲柄角度檢測、臂距差的采集、無線傳輸及數(shù)據(jù)的顯示等功能。 最后進(jìn)行了傳感器的標(biāo)定，利用Oringin8.0軟件里的最小二乘法進(jìn)行了數(shù)據(jù)的線性擬合，求出了傳感器的電壓與位移的擬合公式，，將擬合公式導(dǎo)入測量儀的控制器中，即可實現(xiàn)曲軸臂距差的測量。通過對比本課題設(shè)計的臂距差測量儀采集到的數(shù)據(jù)與螺旋測微器的實際位移數(shù)據(jù)，驗證了無線臂距差測量儀測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。
【關(guān)鍵詞】：曲軸臂距差 霍爾傳感器 nRF24L01 線性擬合
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U664.121
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景10
• 1.2 臂距差測量原理及意義10-12
• 1.3 臂距差值標(biāo)準(zhǔn)12-13
• 1.4 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀13-16
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容16-17
• 第2章 無線智能型曲軸臂距差測量儀的設(shè)計方案17-30
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)17
• 2.2 測量儀系統(tǒng)整體設(shè)計方案17-18
• 2.3 測量儀位移傳感器的選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計18-27
• 2.3.1 微位移傳感器的選型18-24
• 2.3.2 傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計24-27
• 2.4 曲柄角度檢測模塊設(shè)計27-28
• 2.5 短距離無線通信技術(shù)28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 無線智能型曲軸臂距差測量儀硬件設(shè)計30-44
• 3.1 測量儀硬件開發(fā)的軟件環(huán)境簡要介紹30
• 3.2 信號調(diào)理模塊的硬件電路設(shè)計30-33
• 3.2.1 信號放大電路的設(shè)計30-31
• 3.2.2 濾波電路的設(shè)計31-33
• 3.3 A/D 數(shù)據(jù)采集模塊33-36
• 3.3.1 AD1674 芯片介紹33-35
• 3.3.2 AD1674 芯片硬件電路35-36
• 3.4 單片機(jī)控制模塊36
• 3.5 信號無線傳輸模塊36-38
• 3.5.1 nRF24L01 模塊簡介36-37
• 3.5.2 nRF24L01 模塊與單片機(jī)的硬件連接電路37-38
• 3.6 人機(jī)交互界面模塊的設(shè)計38-39
• 3.6.1 液晶顯示電路的設(shè)計38
• 3.6.2 功能鍵模塊設(shè)計38-39
• 3.7 USB 接口設(shè)計39-41
• 3.7.1 CH375 芯片介紹39-40
• 3.7.2 USB 接口硬件電路設(shè)計40-41
• 3.8 電源模塊設(shè)計41-42
• 3.9 印刷電路板的制作和抗干擾設(shè)計42-43
• 3.10 本章小結(jié)43-44
• 第4章 無線智能型曲軸臂距差測量儀軟件設(shè)計44-58
• 4.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計44
• 4.2 臂距差采集程序44-45
• 4.3 人機(jī)交互界面的軟件設(shè)計45-47
• 4.4 AD 數(shù)據(jù)采集程序的設(shè)計47-49
• 4.5 無線模塊的軟件設(shè)計49-54
• 4.6 軟件濾波54-56
• 4.7 USB 接口軟件設(shè)計56-57
• 4.8 本章小結(jié)57-58
• 第5章 測量儀的校驗58-65
• 5.1 霍爾式微位移傳感器的標(biāo)定58-61
• 5.2 測量儀系統(tǒng)性能驗證61-62
• 5.3 測量儀的校驗62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第6章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 總結(jié)65
• 6.2 展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 附錄70-72
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：638237