基于失重法的汽车油耗检测仪器设计摘要感器包括光栅式和码盘式两种。光栅式传感器利用光栅形成的莫尔条纹把角位移转换成光电信号。光栅有两块，为固定光栅，另为装在表盘轴上的移动光栅。加在承重台上的被测物通过传力杠杆系统使表盘轴旋转，带动移动光栅转动，使莫尔条纹也随之移动。利用光电管转换电路和显示仪表，即可计算出移过的莫尔条纹数量，测出光栅转动角的大小，从而确定和读出被测物质量。码盘式传感器的码盘符号板是块装在表盘轴上的透明玻璃，上面带有按定编码方法编定的黑白相间的代码。加在承重台上的被测物通过传力杠杆使表盘轴旋转时，码盘也随之转过定角度。光电池将透过码盘接受光信号并转换成电信号，然后由电路进行数字处理，最后在显示器上显示出代表被测质量的数字。光电式传感器曾主要用在机电结合秤上。液压式传感器在受被测物重力作用时，液压油的压力增大，增大的程度与成正比。测出压力的增大值,即可确定被测物的质量。液压式传感器结构简单而牢固，测量范围大,但准确度般不超过。电磁力式传感器它利用承重台上的负荷与电磁力相平衡的原理工作。当承重台上放有被测物时，杠杆的端向上倾斜光电件检测出倾斜度信号，经放大后流入线圈，产生电磁力，使杠杆恢复至平衡状态。对产生电磁平衡力的电流进行数字转换，即可确定被测物质量。电磁力式传感器准确度高，可达,但称量范围仅在几十毫克至千克之间。电容式传感器它利用电容器振荡电路的振荡频率与极板间距的正比例关系工作。极板有两块，块固定不动,另块可移动。在承重台加载被测物时，板簧挠曲，两极板之间的距离发生变化，电路的振荡频率也随之变化。测出频率的变化即可求出承重台上被测物的质量。电容式传感器耗电量少，造价低，准确度为。磁极变形式传感器铁磁元件在被测物重力作用下发生机械变形时，内部产生应力并引起导磁率变化，使绕在铁磁元件磁极两侧的次级线圈的感应电压也随之变化。测量出电压的变化量即可求出加到磁极上的力，进而确定被测物的质量。磁极变形式传感器的准确度不高，般为，适用于大吨位称量工作，称量范围为几十至几万千克。振动式传感器弹性元件受力后，其固有振动频率与作用力的平方根成正比。测出固有频率的变化，即可求出被测物作用在弹性元件上的力，进而求出其质量。振动式传感器有振弦式和音叉式两种。振弦式传感器的弹性元件是弦丝。当承重台上加有被测物时，形弦丝的交点被拉向下，且左弦的拉力增大,右弦的拉力减小。两根弦的固有频率发生不同的变化。求出两根弦的频率之差，即可求出被测物的质量。振弦式传感器的准确度较高,可达，称量范围为克至几百千克，但结构复杂,加工难度大，造价高。陀螺仪式传感器转子装在内框架中，以角速度绕轴稳定旋转。内框架经轴承与外框架联接，并可绕水平轴倾斜转动。外框架经万向联轴节与机座联接，并可绕垂直轴旋转。转子轴轴在未受外力作用时保持水平状态。转子轴的端在受到外力作用时，产生倾斜而绕垂直轴转动进动。进动角速度与外力成正比,通过检测频率的方法测出，即可求出外力大小，进而求出产生此外力的被测物的质量。陀螺仪式传感器响应时间快秒,无滞后现象，温度特性好，振动影响小，频率测量准确精度高，故可得到高的分辨率和高的计量准确度。电阻应变式传感器利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作。主要由弹性元件电阻应变片测量电路和传输电缆部分组成。电阻应变片贴在弹性元件上，弹性元件受力变形时，其上的应变片随之变形，并导致电阻改变。测量电路测出应变片电阻的变化并变换为与外力大小成比例的电信号输出。电信号经处理后以数字形式显示出被测物的质量。电阻应变式传感器的称量范围为至数千，计量准确度达，结构较简单，可靠性较好。大部分电子衡器均使用此传感器。重量传感器主要功能及选择原则.重量传感器主要功能对被测对象状态的检测，般都离不开传感器，这是因为被测对象的状态参数往往是种非电物理量，而单片机只能识别和处理电信号。因此利用传感器将非电物理量转换成电信号才能完成测量和控制任务，而重量传感器的主要功能就是将燃油的质量信号转变为电信号输送至单片机，完成对被测对象状态的检测。.选择原则传感器是实现测量和控制的首要环节，是测控系统的关键部件。选择传感器的总的原则是在满足传感器所有技术要求情况下，成本低廉，工作可靠和维修容易，在选择传感器时，最重要的是满足其主要功能要求，般来说传感器的性能指标主要包括灵敏度系数，是指在稳定状态下工作时输出变化和引起次变化的输入变化的比值，般传感器灵敏度系数越大，则测量范围就越窄。最小测量量，它是表征传感器能检测被测量的最低极限值，他通常与传感器的噪声灵敏度和电源的稳定度等因素有关。线形度，传感器的校准曲线标定曲线与其理论拟合直线刻度直线之间的偏差。迟滞性，在传感器的输入量连续增加时所对应的输入量连续减少时对应的输出量不相重合的现象。稳定性，是指在传感器的所有工作条件保持不变的情况下，在规定的时间内其输出保持不变的能力。重量传感器的选择在本检测系统中，重量传感器是至关重要的部件，它的精度直接影响油耗检测仪器的精度，所以，根据传感器选择原则，本检测系统选择由佛山市顺德区泰昱传感器有限公司生产的平行梁式称重传感器，采用合金钢材质，无色阳极化处理,封胶。主要技术参数如表.所示表.平行梁式称重传感器技术参数综合误差绝缘电阻灵敏度.激励电压非线性温度补偿范围滞后使用温度范围重要性零点温度影响蠕变灵敏度温度影响零点输出.安全过载范围输入阻抗极限过载范围输出阻抗防护等级电缆线四芯屏蔽电缆.接线方法红色电源,黑色电源,绿色信号,白色信号外形尺寸如图.所示图.重量传感器外形尺寸重量检测数学模型的建立根据失重法原理，重量传感器输出的电压信号与密封油箱和箱内燃油重量之和成正比，有.式中电压信号密封油箱的质量燃油的质量总质量测量常数重力加速度。把测量常数预先存储到单片机中，单片机可以根据重量传感器检测到的电压信号和测量常数求的此时的燃油质量.因此重量检测数学模型可以用上式表示。.单片机的选择单片机硬件系统设计原则个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如定时器计数器中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘显示器打印机转换器等，要设计合适的接口电路。系统的扩展和配置应遵循以下原则.尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化模块化打下良好的基础。.系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。.硬件结构应结合应用软件方案并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则是软件能实现的功能尽可能由软件实现，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，般响应时间比硬件实现长，且占用时间。.系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用芯片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。.可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的部分，它包括芯片器件选择去耦滤波印刷电路板布线通道隔离等。.单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。单片机选择原则单片机的选择是件重要而费心的事情,如果单片机型号选择得合适,单片机应用系统就会得经济,工作可靠如果选择得不合适,就会造成经济浪费,影响单片机应用系统的正常运行,甚至根本就达不到预先设计的功能。对于个已经设计好的单片机应用系统来说,它的技术要求和系统功能都应当十分明确.如果选择功能过于少的单片机,这个单片机应用系统就无法完成控制任务但是如果选择的单片机功能过于强大,这不但没有必要,还会造成资源浪费,降低性价比。只要掌握和运用单片机正确选择的原则,就可以选择出最能适用于应用系统