手持式汽車(chē)轉(zhuǎn)速表計(jì)量檢定裝置的設(shè)計(jì)方案

手持式汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表是用于檢測(cè)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的一種儀器。它一般包括兩種類(lèi)型的轉(zhuǎn)速表：用于測(cè)量汽油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的汽 油機(jī)轉(zhuǎn)速表和用于測(cè)量柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速表。手持式汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表具有體積小、質(zhì)量輕、操作方便等特點(diǎn) ，在汽車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)、研究、維修以及監(jiān)督檢測(cè)部門(mén)都得到廣泛的使用。由于這種類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表的檢測(cè)原理和使用方法與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速表有較大的區(qū)別 。計(jì)量部門(mén)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)速計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置無(wú)法對(duì)其測(cè)量精度進(jìn)行檢定。目前。比較常用的檢定方法都是將它同磁 電式或光電式等其他類(lèi)型的轉(zhuǎn)速表進(jìn)行比對(duì) 。但這種比對(duì)工作需要在專(zhuān)門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行。這種方法不僅在測(cè)量范圍、測(cè)量精度和穩(wěn)定度等方面都不能滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表的計(jì)量要求，而且一般計(jì)量部 門(mén)也很難具備此種條件。因此，有必要研制一種檢定裝置。用以解決手持式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表的計(jì)量檢定難題。
　　1 手持式汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表的測(cè)量原理
　　1.1 汽油機(jī)轉(zhuǎn)速表的測(cè)量原理
　　汽 車(chē)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)屬于點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī) 。它在每次點(diǎn)火時(shí)由于高壓放電都會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)中點(diǎn)火線圈和高壓點(diǎn)火線等部件周?chē)拇磐堪l(fā)生變化。汽油機(jī)轉(zhuǎn)速表傳感器中的電磁線圈能夠感應(yīng)到這種 變化并把這種磁通量的變化轉(zhuǎn)換成頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火頻率相同的電流脈沖信號(hào)。汽油機(jī)轉(zhuǎn)速表傳感器的安裝方式有多種：有的是夾在高壓點(diǎn)火線上 。有的是用吸盤(pán)將傳感器吸在點(diǎn)火線圈上：另外還有非接觸式 ，只要將轉(zhuǎn)速表傳感器靠近發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng) 。就可以感應(yīng)到點(diǎn)火信號(hào)。汽油機(jī)轉(zhuǎn)速表通過(guò)將汽油機(jī)轉(zhuǎn)速表傳感器所采集的點(diǎn)火脈沖信號(hào)頻率值與所測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的沖程數(shù)值以及缸數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算 。就能夠得到發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速值。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值與點(diǎn)火脈沖頻率之間的關(guān)系如下 ：
　　N=3Okf/m
　　式中 ，Ⅳ為轉(zhuǎn)速表顯示 的轉(zhuǎn)速 點(diǎn)火脈沖頻率 ；為發(fā)動(dòng)機(jī)沖程數(shù)：m為發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)。
　　1.2 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速表的測(cè)量原理
　　柴 油機(jī)轉(zhuǎn)速表則是將其傳感器以一定的預(yù)緊力卡夾在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)第一缸的高壓油管上。發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴油時(shí)會(huì)在高壓油管內(nèi)產(chǎn)生較高的壓力 ，高壓油管在油壓的作用下產(chǎn)生微小膨脹。擠壓傳感器內(nèi)的壓電傳感元件 。在傳感元件兩端產(chǎn)生壓電電荷。從而將噴油壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào) ，這個(gè)電脈沖信號(hào)頻率值與發(fā)動(dòng)機(jī)第一缸的噴油頻率值相等。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速表通過(guò)將傳感器采集的脈沖信號(hào)頻率值與所測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)沖程數(shù)一起運(yùn)算就能得到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 值。由于目前汽車(chē)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)都是4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。因此所使用的手持式汽車(chē)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速表也都是針對(duì)4沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)而設(shè)計(jì)的。對(duì)于這種柴油機(jī)轉(zhuǎn)速表來(lái)說(shuō)。柴油 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與噴油頻率之問(wèn)的轉(zhuǎn)換關(guān)系為 ：
　　N=120f
　　式中，Ⅳ為轉(zhuǎn)速表顯示的轉(zhuǎn)速；廠為噴油頻率。
　　2 檢定裝置的測(cè)量原理和構(gòu)成
　　2.1 總體設(shè)計(jì)方案
　　由 于上述手持式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表檢測(cè)原理的特殊性。為了對(duì)其進(jìn)行檢定 。就應(yīng)該拋開(kāi)用機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置等傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速計(jì)量思路。我們的方案是設(shè)計(jì)一個(gè)低電壓信號(hào)發(fā)生裝置。提供一個(gè)頻率準(zhǔn)確、穩(wěn)定的低電壓脈沖信號(hào) ，該信號(hào)的頻率與某一標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng) 的汽油機(jī)點(diǎn)火脈沖頻率或柴油機(jī)噴油頻率相等。再用這個(gè)低電壓脈沖信號(hào)去驅(qū)動(dòng)用于模擬轉(zhuǎn)速表傳感器所需要的信號(hào)的點(diǎn)火裝置或壓力脈沖發(fā)生裝置。產(chǎn)生出標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn) 速所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火信號(hào)和壓力脈沖信號(hào)。
　　基于以上思路。我們研制了用于檢定手持式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表的標(biāo)準(zhǔn)裝置。該標(biāo)準(zhǔn)裝置由三部分構(gòu)成 ：低壓脈沖信號(hào)發(fā)生器、用于汽油機(jī)轉(zhuǎn)速表檢定的高壓點(diǎn)火發(fā)生器、用于柴油機(jī)轉(zhuǎn)速表檢定的振動(dòng)脈沖發(fā)生器 （見(jiàn) 圖1）。
　　
　　圖 1 檢定裝置框圖
　　2.2 低壓脈沖信號(hào)發(fā)生器
　　低 壓脈沖信號(hào)發(fā)生器的工作原理見(jiàn)圖2。其作用是根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)速表相關(guān)信息和設(shè)置的轉(zhuǎn)速值產(chǎn)生出相應(yīng)的低電壓脈沖信號(hào) 。信號(hào)的頻率與設(shè)定的轉(zhuǎn)速值所對(duì)應(yīng) 的高壓點(diǎn)火脈沖頻率或噴油頻率相等。為達(dá)到這個(gè) 目的。我們?cè)O(shè)計(jì)了以MCS一51系列單片機(jī)系統(tǒng)為主體電路構(gòu)成的裝置。利用單片機(jī)的定時(shí)中斷功能來(lái)產(chǎn)生電壓脈沖信號(hào)。系統(tǒng)工作時(shí)首先用裝置面板上的撥碼盤(pán) 和按鍵設(shè)置轉(zhuǎn)速表類(lèi)型 （汽油，柴油機(jī)）、發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)、沖程數(shù) 、轉(zhuǎn)速等信息 。單片機(jī)系統(tǒng)工作時(shí)先讀取這些信息。并通過(guò)運(yùn)算變換成相應(yīng)的中斷延時(shí)時(shí)間。與此同時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí)。并在延時(shí)時(shí)間到達(dá)后輸出一個(gè)脈沖。然后再重復(fù)“讀取輸入 信息一計(jì)時(shí)一輸出脈沖”過(guò)程 。如此往復(fù)循環(huán)。就產(chǎn)生出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。單片機(jī)系統(tǒng)輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)隔離電路分別送到高壓點(diǎn)火發(fā)生器和振動(dòng)脈沖發(fā)生器。