PT泵的微机测试系统的设计

1 引言
    柴油机燃油喷射系统的特性直接影响着柴油机的工作过程和性能指标，是柴油机改善排放、降低油耗和提高性能的关键部件。喷油泵试验台是油泵油嘴开发和调试的主要设备，柴油机的日益广泛应用和油泵油嘴技术的不断改进，对油泵试验台提出了新的要求。采用传感器及微计算机数据采集技术对泵压、嘴压、针阀升程和喷油量等参数进行连续快速测量已成为油泵试验台的发展趋势。目前已有一些PT泵测试平台，但因其功能不够完善，智能化和自动化程度还有待于进一步提高。本文提出一种基于微机的智能化测试系统。为快速、准确检测PT泵参数提供一种新的平台。

2 PT泵测试系统硬件设计
    PT燃油泵自动测试系统按照燃油泵测试工艺和工序设计，它能检测PT泵的燃油流量、油温、泵的转速、泵压力等，并能进行自动测试和保存记录，可自动测试多种型号燃油泵。
2．1 测试系统总体结构
    测试系统总体结构如图1所示，由单片机、流量检测、压力检测、转速检测、测试检测、显示器、按键、RS232通讯等电路组成。单片机采用STC12C5410AD，该器件为C51内核。具有10位A／D转换器等。流量检测包括流量传感器和信号调理电路，压力检测包括压力传感器和信号调理电路，转速检测采用开关霍尔传感器，测试检测采用数字温度传感器DS18820。

2．2 流量检测
    流量检测采用差压式液体流量计，其中差压压力传感器采用26PCBFA6D,差压压力量程为0~5 psi(0~34．445 kPa)，其内部是由4个电阻构成的惠斯登电桥，主要作用是将差力转换为电压。调理电路采用INA128器件，电路原理如图2所示。

    流量检测装置将流量大小转换为压力差，压力差经差压传感器转换成相应的电信号，由调理电路放大后得到0～5 V的电压，调理电路输出的直流电压(0~5 V)传送给STC12C5410AD的A／D采集口，通过软件控制，由微处理器对器件内部进行处理，转换为流量数据，如下式所示：
   
2．3 压力检测
    压力检测采用压力式传感器，其型号为26PCFFA6G，该传感器原理同26PCBFA6D，其压力范围为0～100 psi(即0～688．9 kPa)，压力传感器所输出电压为：
   
    式中，P是压力传感器所受到的压力，k1是压力传感器轮换系数。
    为提高传感器的灵敏度，采用一个仪表放大电路如图2所示。图中使R1=R2=R3=R4=Rs=R6，放大电路的输入端接压力传感器的输出，其输出接一个10位的A／D转换器。放大电路的增益可用式(3)表示：
    A
式中，Av是放大电路增益。
    所以有：
    
    式(4)中，令k=Avk1，因此，Vo=KP，Vo是放大电路输出电压。直流电压信号送单片机进行采集，由软件换算压力数据。
2．4 温度与转速检测
    该部分电路如图3所示，温度检测采用数字温度传感器DS18820，其引脚1、2、3分别为接地、数据线和电源。数据线与单片机的I／O口P3．2相接，利用软件模拟时序采集温度数据。转速检测采用开关霍尔传感器UGN314J4，其引脚1、2、3分别为电源、地线和输出。在胛泵驱动电机的转轮上粘上一磁钢，开关霍尔元件将磁信号转换为脉冲，泵每旋转一周产生一个脉冲；该脉冲送到单片机计数器输入接口P3．4口，由单片机的硬件定时／计数器进行计数，由软件完成转速计算。

3 PT泵测试系统软件设计
    微处理器完成对流量、压力、温度和转速的采集后．通过软件程序对所采集的数据进行换算处理并送至显示器显示和CPU内部自带的E2PROM进行保存。软件程序分为主程序和中断程序，主程序主要完成定时器和中断初始化，流量、压力、温度的采集，数据处理，按键和显示，定时器T0设定为计数功能，T1设定为定时中断功能，主要用于完成转速测试。定时器T1中断程序负责计数10 s，每10 s读取T0的计数值进行转速计算，之后对T0的计数器清零。下面只介绍主程序和定时中断程序的软件流程，如图4所示。

4 实验测试
    对所设计流量传感器和压力传感器标定，对PT泵测试系统进行性能测试，测试结果为流量传感器量程范围为50．0~300．0 mL/s，误差在±3．0％以内；压力量程为0~688．9 kPa，误差为±0．5％；温度范围在-55℃~125℃，误差为±0．5℃；转速误差为±0．15％。以上结果表明，该测试系统能够测量PT泵的各项参数。

5 结论
    本文创新之处在于为PT泵设计一种基于微机的自动测试系统，实现流量、压力、转速和油温的全数字化和自动化测试，并具有燃油流量检测、油泵压力检测、油温检测、转速检测等功能，根据需要可开发与PC机的通讯功能，实现个人电脑监控管理测试系统。由于受传感器的限制，本系统的流量、压力和温度有一定测量范围，使用时应注意。本系统电路结构简单、成本较低，为PT泵自动检测提供了一种较理想的测试平台。