高速采集型无线转速测试模块及其测速方法技术

本发明专利技术公开了一种高速采集型无线转速测试模块及其测速方法，包括转速发射模块、转速接收模块；转速发射模块安装在被测轴上，转速发射模块与转速接收模块无线连接，转速发射模块设置有第一微控制器，第一微控制器连接有姿态感应式转速传感器、第一无线通信模块以及第一上位机接口芯片；第一上位机接口芯片连接上位机接收采集频率和发送频率；转速接收模块设置有第二微控制器，第二微控制器连接有第二无线通信模块；第二微控制器还连接显示屏；第一微控制器按照采集频率获取姿态感应信号计算出被测轴的转速数据，按照发送频率无线发送给第二微控制器；本发明专利技术无需布线，安装方便，能够实现高速信号采集，采集频率不受测速齿轮齿数的限制。

High speed acquisition type wireless speed test module and its speed measurement method

【技术实现步骤摘要】
高速采集型无线转速测试模块及其测速方法
本专利技术涉及转速测试设备，特别是涉及一种高速采集型无线转速测试模块及其测速方法。
技术介绍
一些测试场合需要对转速的变化过程进行高频率的采集和记录，以便于后续对转速的瞬时变化过程进行分析。例如，车辆自动变速器的换挡过程、起步加速、紧急制动、急转弯等过程中的传动轴转速都会发生快速变化。目前机械传动领域通常采用磁电式转速传感器，每转的脉冲数由测速齿轮的齿数决定，限制了转速信号更新频率。当采集转速信号的频率大于转速信号的更新频率时，采集到的转速值就会出现阶梯状变化，与实际值明显不符，且不能用于计算角加速度。其次，磁电式转速传感器的探头与测速齿之间的安装位置必须满足一定的位置要求，一般要求探头和测速齿的距离为1-3mm，通常根据每个被测对象制作专用的转速传感器支撑架，不便于现场安装测试。再次，当转速快速变化时，根据磁电式转速传感器输出的方波信号来计算转速，会存在滞后误差，不是实时转速值。再次，旋转轴一般是动力设备，设备运行现场的振动噪音大，且有一定的危险性，测试人员一般与被测对象之间保持一定的安全距离，但是磁电式转速传感器需要与测试仪器连接，有时会出现布线困难。以车辆半轴转速测试为例，半轴位于底盘下面，测试人员和测试仪器位于驾驶室内，转速传感器与测试仪器之间的布线要穿过发动机舱，非常不便。为解决以上问题，本专利技术提出一种高速采集型无线转速测试模块及其测速方法，无需布线，安装方便，能够实现高速信号采集，采集频率不受测速齿轮齿数的限制，且不存在滞后误差。
技术实现思路
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本专利技术的目的是提供一种高速采集型无线转速测试模块及其测速方法，无需布线，安装方便，能够实现高速信号采集，与现有测速齿轮测速相比，采集频率不受限制。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高速采集型无线转速测试模块，其关键在于，包括转速发射模块、转速接收模块以及速度测试仪器；所述转速发射模块固定安装在被测轴上，转速发射模块与转速接收模块无线连接，转速接收模块与速度测试仪器通过通信电缆相连；所述转速发射模块设置有第一微控制器，第一微控制器连接有姿态感应式转速传感器、第一无线通信模块以及第一上位机接口芯片；第一上位机接口芯片用于连接上位计算机接收转速发射模块的工作参数，该工作参数包括采集频率和发送频率；第一微控制器还连接有第一存储器，第一存储器用于存储速度数据；所述转速接收模块设置有第二微控制器，第二微控制器连接有第二无线通信模块以及第二上位机接口芯片；第二无线通信模块与第一无线通信模块无线连接；第二微控制器经第二上位机接口芯片连接速度测试仪器；第二微控制器还连接有第二存储器以及显示屏，第二存储器用于存储速度数据，显示屏用于显示速度数据；姿态感应式转速传感器用于检测被测轴的姿态感应信号；第一微控制器按照采集频率获取姿态感应信号计算出被测轴的转速数据，按照发送频率无线发送给第二微控制器；第二微控制器将转速数据发送给速度测试仪器。其中，速度测试仪器为现有成熟的设备，不是本专利技术的重点；其结构不再介绍。通过上述的结构设置，所述转速发射模块可通过螺钉、扎带、胶带等方式固定安装在被测轴上，方便现场安装；转速发射模块与转速接收模块无线连接，转速发射模块的姿态感应式转速传感器检测被测轴的姿态感应信号；第一微控制器按照采集频率获取姿态感应信号计算出被测轴的转速数据，按照发送频率无线发送给第二微控制器；第二微控制器将转速数据发送给速度测试仪器，采用无线方式传送转速信号，解决了布线困难的问题。能够实现高速信号采集，采集频率不受测速齿轮齿数的限制。第一上位机接口芯片用于连接上位计算机，上位计算机还可用于设置转速发射模块的工作模式以及工作参数，该工作参数包括采集频率和发送频率。所述姿态感应式转速传感器为三轴加速度传感器。三轴加速度传感器用于检测被测轴的姿态感应信号；发送给第一微控制器。所述姿态感应式转速传感器为六轴姿态传感器。六轴姿态传感器用于检测被测轴的姿态感应信号；发送给第一微控制器。所述转速发射模块设置有外壳，第一微控制器、姿态感应式转速传感器、第一无线通信模块以及第一上位机接口芯片均设置于外壳中，外壳固定在被测轴上。外壳对第一微控制器、姿态感应式转速传感器、第一无线通信模块以及第一上位机接口芯片起保护作用，外壳也方便转速发射模块的固定，其中，外壳由塑料制成，设置有方便第一上位机接口芯片连接外部引线的开孔。所述外壳或者通过扎带、或者通过胶带捆绑在被测轴上，或者通过螺钉固定在被测轴上。通过上述的安装方式，可以很方便的将外壳安装在被测轴上。所述外壳为环形或矩形，所述转速发射模块的重心位于外壳的中心，该中心设置有螺钉穿过的过孔；外壳通过螺钉固定在被测轴上。上述安装方式可以提高被测轴的动平衡。这种结构是优先采用的结构，因为对传动轴的动平衡影响小，并且旋转半径小，离心力小，重力分量占比大，所能测量的最高转速高，测量精度高。所述外壳为长条形；外壳或者通过扎带、或者通过胶带捆绑在被测轴上。通过将外壳设为长条形并尽可能减小厚度，捆绑在被测轴的轴径较小的地方，可以减少离心力。一种高速采集型无线转速测试模块的测速方法，其关键在于：所述第一微控制器内设置有工作模式设置流程；工作模式设置流程包括如下步骤：步骤一：第一微控制器通过第一上位机接口芯片连接上位计算机；获取上位计算机发送的工作参数，该工作参数包括采集频率fa和发送频率fs；步骤二：第一微控制器判断当采集频率fa等于发送频率fs时，转步骤三；当采集频率fa等于发送频率fs的n倍时，转步骤四；当采集频率fa等于发送频率fs的倍时，转步骤五；其中，n为大于1的整数；否则；转步骤一；步骤三：第一微控制器调用等频发射模式流程；步骤四：第一微控制器调用倍频发射模式流程；步骤五：第一微控制器调用分频发射模式流程；所述第一微控制器内设置有等频发射模式流程、倍频发射模式流程以及分频发射模式流程；其中等频发射模式流程包括如下步骤：步骤A1：第一微控制器根据采集频率fa和发送频率fs确定第一微控制器的定时器的定时周期；步骤A2：第一微控制器启动定时器开始计时；步骤A3：第一微控制器获取姿态感应式转速传感器的姿态感应信号计算转速数据；步骤A4：第一微控制器通过第一无线通信模块发送转速数据；步骤A5：第一微控制器等待定时器的定时周期到达；步骤A6：第一微控制器返回步骤A2；其中倍频发射模式流程包括如下步骤：步骤B1：第一微控制器根据采集频率fa和发送频率fs确定第一微控制器的定时器的定时周期；步骤B2：第一微控制器启动定时器开始计时；步骤B3：第一微控制器获取姿态感应式转速传感器的姿态感应信号计算转速数据；步骤B4：第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速采集型无线转速测试模块，其特征在于，包括转速发射模块(1)、转速接收模块(2)；所述转速发射模块(1)固定安装在被测轴(4)上，转速发射模块(1)与转速接收模块(2)无线连接；/n所述转速发射模块(1)设置有第一微控制器(11)，第一微控制器(11)连接有姿态感应式转速传感器(12)、第一无线通信模块(13)以及第一上位机接口芯片(14)；第一上位机接口芯片(14)用于连接上位计算机接收转速发射模块(1)的工作参数，该工作参数包括采集频率和发送频率；第一微控制器(11)还连接有第一存储器，第一存储器用于存储速度数据；/n所述转速接收模块(2)设置有第二微控制器(21)，第二微控制器(21)连接有第二无线通信模块(22)以及第二上位机接口芯片(23)；/n第二无线通信模块(22)与第一无线通信模块(13)无线连接；/n第二微控制器(21)经第二上位机接口芯片(23)连接速度测试仪器(3)；/n第二微控制器(21)还连接有第二存储器以及显示屏，第二存储器用于存储速度数据，显示屏用于显示速度数据；/n姿态感应式转速传感器(12)用于检测被测轴(4)的姿态感应信号；/n第一微控制器(11)按照采集频率获取姿态感应信号计算出被测轴(4)的转速数据，按照发送频率无线发送给第二微控制器(21)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高速采集型无线转速测试模块，其特征在于，包括转速发射模块(1)、转速接收模块(2)；所述转速发射模块(1)固定安装在被测轴(4)上，转速发射模块(1)与转速接收模块(2)无线连接；
所述转速发射模块(1)设置有第一微控制器(11)，第一微控制器(11)连接有姿态感应式转速传感器(12)、第一无线通信模块(13)以及第一上位机接口芯片(14)；第一上位机接口芯片(14)用于连接上位计算机接收转速发射模块(1)的工作参数，该工作参数包括采集频率和发送频率；第一微控制器(11)还连接有第一存储器，第一存储器用于存储速度数据；
所述转速接收模块(2)设置有第二微控制器(21)，第二微控制器(21)连接有第二无线通信模块(22)以及第二上位机接口芯片(23)；
第二无线通信模块(22)与第一无线通信模块(13)无线连接；
第二微控制器(21)经第二上位机接口芯片(23)连接速度测试仪器(3)；
第二微控制器(21)还连接有第二存储器以及显示屏，第二存储器用于存储速度数据，显示屏用于显示速度数据；
姿态感应式转速传感器(12)用于检测被测轴(4)的姿态感应信号；
第一微控制器(11)按照采集频率获取姿态感应信号计算出被测轴(4)的转速数据，按照发送频率无线发送给第二微控制器(21)。


2.根据权利要求1所述的高速采集型无线转速测试模块，其特征在于：所述姿态感应式转速传感器(12)为三轴加速度传感器。


3.根据权利要求1所述的高速采集型无线转速测试模块，其特征在于：所述姿态感应式转速传感器(12)为六轴姿态传感器。


4.根据权利要求1所述的高速采集型无线转速测试模块，其特征在于：所述转速发射模块(1)设置有外壳(15)，第一微控制器(11)、姿态感应式转速传感器(12)、第一无线通信模块(13)以及第一上位机接口芯片(14)均设置于外壳(15)中，外壳(15)固定在被测轴(4)上。


5.根据权利要求4所述的高速采集型无线转速测试模块，其特征在于：所述外壳(15)或者通过扎带(151)、或者通过胶带捆绑在被测轴(4)上，或者通过螺钉(152)固定在被测轴(4)上。


6.根据权利要求5所述的高速采集型无线转速测试模块，其特征在于：所述外壳(15)为环形或矩形，所述转速发射模块(1)的重心位于外壳(15)的中心，该中心设置有螺钉(152)穿过的过孔；外壳(15)通过螺钉(152)固定在被测轴(4)上。


7.根据权利要求5所述的高速采集型无线转速测试模块，其特征在于：所述外壳(15)为长条形；外壳(15)或者通过扎带(151)、或者通过胶带捆绑在被测轴(4)上。


8.根据权利要求1所述的高速采集型无线转速测试模块的测速方法，其特征在于：
所述第一微控制器(11)内设置有工作模式设置流...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝允志，林毓培，周黔，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50