[发明专利]轮式装载机传动轴扭矩载荷数据采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及装载机传动系统载荷数据采集技术，特别是一种轮式装载机传动轴扭矩载荷数据采集系统。

背景技术

编制零部件载荷谱，进行载荷疲劳试验是增加我国装载机产品的使用寿命，提升其可靠性的重要途径。装机作业时零部件受到的真实载荷情况难以获取，研制一种高可靠、低成本、安装使用简单的轮式装载机传动系统载荷数据采集系统是解决这一问题的重要手段。

现有技术中装载机传动系载荷测量较多采用应变片和数据采集模块相结合的数据采集系统，该种数据采集系统存在以下不足：受到采集核心性能的限制，无法采集并存储大量的载荷数据；系统功耗大，电池容量小，无法进行长时间的数据采集；采集过程不稳定，数据常常出现不连续现象；体形较大，安装过程中受到空间大小的制约。同时，采集到的数据通过有线方式传输至上位机，布线较困难，容易出现连线缠绕、扯断等现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮式装载机传动轴扭矩载荷数据采集系统。

实现本发明目的的技术方案为：一种轮式装载机传动轴扭矩载荷数据采集系统，包括扭矩应变片传感器、调理滤波子模块、主处理子模块、A/D模块转换器、无线通讯模块和电源模块；所述电源模块为扭矩应变片传感器、调理滤波子模块、主处理子模块、A/D模块转换器和无线通讯模块供电；

所述扭矩应变片传感器用于采集形变信号并发送给调理滤波子模块；

所述调理滤波子模块将接收到的形变信号转换为电压信号并进行放大，然后发送给A/D模块转换器；

所述A/D模块转换器将放大后的电压信号进行模数转换并将转换后的数字信号发送给主处理子模块；

所述主处理子模块对数字信号进行滤波，过滤掉信号中的高频噪声，确定所测扭矩载荷有效值；

所述无线通讯模块将主处理子模块计算的有效值发送给外部单元。

本发明与现有技术相比，其显著效果为：

(1)本发明构建以MSP430G2553单片机作为数据采集核心和以ZigBee-CC2430作为数据传输中心的硬件系统平台，将信号数据采集、数据滤波、数据存储、远距离无线传输等功能整合在同一硬件平台并实现执行，增强了数据采集的同步性与实时性，解决了布线易受到缠绕、扯断等问题；

(2)本发明的采集系统安装便利、快捷，不需要严格的安装位置限定；

(3)本发明采用低功耗单片机、无线传输芯片及高性能锂电池，确保系统长时间待机与使用。

附图说明

图1为本发明的轮式装载机传动轴扭矩载荷数据采集系统结构框图。

图2为本发明的轮式装载机传动轴扭矩载荷数据采集系统工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的轮式装载机传动轴扭矩载荷数据采集系统包括扭矩应变片传感器、调理滤波子模块、主处理子模块、A/D模块转换器、无线通讯模块和电源模块；所述电源模块为扭矩应变片传感器、调理滤波子模块、主处理子模块、A/D模块转换器和无线通讯模块供电；

所述扭矩应变片传感器用于采集形变信号并发送给调理滤波子模块；

所述调理滤波子模块将接收到的形变信号转换为电压信号并进行放大，然后发送给A/D模块转换器；

所述A/D模块转换器将放大后的电压信号进行模数转换并将转换后的数字信号发送给主处理子模块；

所述主处理子模块对数字信号进行滤波，过滤掉信号中的高频噪声，确定所测扭矩载荷有效值；

所述无线通讯模块将主处理子模块计算的扭矩载荷有效值发送给外部单元。

其中，调理滤波子模块、主处理子模块、A/D模块转换器、无线通讯模块和电源模块统一集成在一块电路板上，构成传动轴扭矩载荷数据采集节点。

对上述采集系统进一步的改进在于，所述调理滤波子模块包括配桥电阻、桥路激励电压电路和放大器，所述配桥电阻的输入端与扭矩应变片传感器输出端连接，将扭矩应变片传感器输出的形变信号转换为电压信号，然后经放大器进行放大处理输出给A/D模块转换器，桥路激励电压电路与配桥电阻的输入端相连，用于为配桥电阻提供激励电压。其中，配桥电阻将传感器输出的形变信号转换为电压信号的原理为：根据接受的形变信号的变化引起自身电阻的变化，使流过该配桥电阻两臂的电流发生变化，即引起该配桥电阻两臂电压差变化，然后输出与电压差变化成比例的电压信号。