轮荷重仪数据采集系统,本论文为您写数据采集系统毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
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摘 要：根据轮荷称重仪的工作原理和应变片组桥方式,设计一套轮荷称重仪数据采集系统,数据采集系统由下位机硬件和上位机软件组成,硬件部分是通过选择合适的电子器件和合理的设计电路原理图及PCB设计；软件采用LabVIEW编程技术.轮荷称重仪获取车轮对倾翻台面的径向压力,倾翻台下面的应变片由于力的作用产生应变,下位机获取数据信号,通过串口通信模块,下位机和上位机数据采集系统进行指令和数据的传输,将采集到的信号进行处理,由上位机面板把信息传达给用户.此系统具有数据采集和处理、数据实时显示和存储、数据后期处理和工作温度进行监测等功能.
关键词：数据采集系统；轮荷称重仪；多通道
DOI： 10.15938/j.jhust.2015.03.004
中图分类号：TH39
文献标志码：A
文章编号：1007-2683 （2015）03-0019-05
O 引 言
车辆的质心和质心位置等参数对车辆的一些性能指标有一定影响,例如车辆的操控性、稳定性、机动性、制动性等,精确地测量车辆质心位置是必要的,而现有车辆质心测量法难以实现多轴车辆的质心位置测量,因此提出在倾翻台上应用轮荷测量仪来测量多轴车辆的质心,本文根据多通道轮荷测量仪使用工况的特点,设计了一套和其相应的数据采集系统,可以实现对多通道数据实时采集和处理、对测量结果的后续处理和对系统工作环境温度的监测等功能.该数据系统由下位机硬件和上位机软件两部分组成.下位机硬件负责对信号调理、数据采集和处理、数采显示及温度监控等.通过现场总线将数据传送给上位机,上位机可以实现多通道数据的切换采集、数据的实时显示和存储及系统工作环境温度的监测和报警等功能.本文主要介绍了轮荷测量仪的工作原理和下位机硬件的设计.
1 轮荷测量仪的工作原理
该轮荷测量仪是一种多通道一体式轮荷称重仪,多套轮荷称重仪安装在倾翻台面上,通过调整称重仪相互之间的间距,来满足不同车型的测量要求.轮荷称重仪的主要功能是获取车轮对倾翻台面的径向压力,首先实现从轮荷称重仪局部应变再到电信号的转换,继而利用数据采集系统对该电信号进行采集和处理.
1.1 轮荷测量仪的结构模型
轮荷称重仪的结构模型如图1所示,轮荷测量仪是基于电阻应变式称重传感器而设计的一个板桥型秤体,在合金板底部靠近支撑的区域加工4个等距等宽等深的矩形槽,在矩形槽内黏贴应变片,用来检测轮荷测量仪在受力时所发生的形变.
轮荷称重仪是一个在长度、宽度及各个横截面方向上规则的弹性结构体,根据材料力学变形固体的连续性、均匀性、各向同性假设,称重仪可以看做由n条平行排列的弯曲梁组成.分析其中一条梁的力学性能,其受力分析如图2所示,
当等效梁只受到法向力F、的作用时,在1、2、3、4位置处的弯矩分别为：
令1、2、3、4位置处矩形槽内表面的应变分别为 ,则有
式中：yi为矩形槽内表面到中性轴的距离；E为称重仪材料的弹性模量； 为矩形槽内表面对中性轴的惯性矩.
由于每个矩形槽的尺寸都一致,所以每个矩形槽内表面到中性轴的距离都相等,每个矩形槽内表面对中性轴的惯性矩也相等,即
1.2 轮荷称重仪的组桥方式
在称重仪的4个等宽等深的矩形槽表面等间距粘贴应变片,每4个应变片在长度方向相连接构成一组全桥电路,一共粘贴9组,这样称重仪将会有9组桥路的传感器信号输出,具体的贴片组桥方式如图3所示,
应用支路电流法,算得每组桥路的输出电压为：
将式（1）～（5）代人式（9）得到称重仪上每组桥路输出电压为：
假设称重仪上的载荷为Fo,称重仪桥路输出电压就是9组桥路输出电压之和,用公式表示为：
式中： 为称重仪电桥输出的电压之和； 为每组电桥的供电电压；Ko为应变片的灵敏系数；Yi为应变片粘贴表面到中性轴的距离；L2为同侧矩形槽间距； 为某个等效梁上的总载荷分量；E为称重仪材料的弹性模量；,,为应变片所在截面对中性轴的惯性矩；Fo为称重仪上加载载荷.
2 数据采集系统的总体设计
该数据系统的设计包括下位机,RS - 232串口通信和上位机,下位机是以单片机作为整个数据采集系统的硬件控制核心,通过它的逻辑控制完成对数据的采集和处,主要有通道选择模块、信号放大模块、信号滤波模块、模数转换模块、MCU模块,通过RS-232总线将数据传送给上位机,上位机可对数据进一步的处理和存储,应用LabVIEW软件开发上位机交互界面,主要有用户登录模块、单/多通道采集模块和温度监测模块,轮荷仪数据采集系统的总体结构如图4所示.
2.1 数据采集系统的硬件设计
硬件设计也就是下位机,它是整个轮荷称重仪数据采集系统的重要部分,要完成多路传感器信号的采集、输出数字量测量结果,硬件设计需要完成电源模块、多通道控制选通、信号调理、A/D模数转换、数字显示、温度监测及通信接口模块等工作.通过选择合适的电子元件,完成整体电路原理图设计及PCB设计,通过电路板焊接和调试,最终完成多通道数据采集系统硬件电路的设计,硬件实物图如图5所示.
2.1.1多通道选择控制电路设计
轮荷称重仪具有9个通道的输出信号,每个单通道的信号都需要被采集,针对本系统传感器信号的特点采用多路模拟开关,实现每个通道的分时选通.被测信号是差分双路信号,使得单路模拟开关不适用,本系统最终选择3个多路模拟开关CD4052.具体应用电路如图6所示,通过单片机的1/0端口操控CD4052的工作状态,完成对于多通道信号的切换控制.
图6模拟开关CD4052电路原理图
2.1.2
A/D转计换器
结论：关于本文可作为数据采集系统方面的大学硕士与本科毕业论文微机原理数据采集系统论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
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