Телеметрическая система для испытаний транспортных средств

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ(71) Заявитель Научно-инженерное республиканское унитарное предприятие Белавтотракторостроение Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Высоцкий Михаил Степанович Ракомсин Александр Петрович Ярусов Анатолий Григорьевич Автушко Сергей Валентинович Куновский Эдуард Брониславович(73) Патентообладатель Научно-инженерное республиканское унитарное предприятие Белавтотракторостроение Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Телеметрическая система для испытаний транспортных средств, содержащая группу датчиков по числу измеряемых параметров и мобильный компьютер, отличающаяся тем, что она содержит группу преобразователей сигналов и группу передающих адаптеров по числу датчиков, приемный адаптер и микропроцессорный блок, причем все адаптеры снабжены индивидуальными антеннами, а микропроцессорный блок содержит накопитель данных на интегральном диске, при этом выходы датчиков подключены соответственно к упомянутым преобразователям, выходы которых - к передающим адаптерам, связанным радиоканалами с приемным адаптером, выход которого соединен с микропроцессорным блоком, подключенным своим выходом к компьютеру. 2. Телеметрическая система по п. 1, отличающаяся тем, что преобразователи сигналов выполнены в виде преобразователей напряжений в частоту импульсов. 3. Телеметрическая система по п. 1, отличающаяся тем, что преобразователи сигналов выполнены в виде аналого-цифровых преобразователей.(56) 1. Поставка измерительной аппаратуры. Проспект. - М. Научно-производственная фирма Экология, Вибрация, Акустика, 2002. - С. 12-18. 2. Автушко С.В., Гуринович А.Г., Куновский Э.Б. Оценка нагруженности зубчатых колес и подшипников ведущего моста троллейбуса МАЗ-103 Т. Механика машин. Теория и практика. Сборник трудов. - Мн. НИРУП Белавтотракторостроение, 2004. - С. 153-159. 1743 Предлагаемая полезная модель относится к области автоматизированных средств измерений, а именно к средствам получения данных о состоянии транспортных средств при испытаниях в реальных эксплуатационных условиях и на стендах. Телеметрическая система может быть применена при испытаниях автомобилей, тракторов, сельскохозяйственной, дорожно-строительной и другой мобильной техники. Испытательное оборудование обычно содержит датчики, средства преобразования и измерения сигналов, средства передачи, накопления и обработки данных. Особенность транспортных средств состоит в том, что они имеют подвижные детали и узлы вращающиеся валы и шестерни, различные подъемные механизмы, перемещающиеся и колеблющиеся рабочие органы и т.п. Датчики, используемые для измерения характеристик подвижных деталей и узлов, также оказываются подвижными. Возникает проблема съема сигналов с таких датчиков для последующего их измерения и обработки в компьютере. Известны многоканальные цифровые системы сбора данных для исследования низкочастотных процессов, которые производит ведущая фирма(ФРГ) 1. Эти системы не предназначены для съема сигналов с подвижных датчиков. Ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели является система для дорожных испытаний трансмиссий транспортных средств 2. Система содержит группу датчиков,группу контактных токосъемников, коммутатор сигналов, аналого-цифровой преобразователь и мобильный компьютер с накопителем данных на жестких вращающихся дисках(винчестере). Эта система имеет низкую надежность работы в условиях вибраций, возникающих при движении транспортного средства и на стендах. Вибрации контактных токосъемников создают в измерительных трактах помехи. Кроме того, вибрации вызывают сбои в работе накопителя данных на винчестере, который не предназначен для эксплуатации в условиях вибраций. Задачей настоящего технического решения является повышение виброустойчивости системы и повышение достоверности получаемых данных. Для решения поставленной задачи телеметрическая система для испытаний транспортных средств, содержащая группу датчиков по числу измеряемых параметров и мобильный компьютер, согласно техническому решению, содержит группу преобразователей сигналов и группу передающих адаптеров по числу датчиков, приемный адаптер и микропроцессорный блок. Все адаптеры снабжены индивидуальными антеннами, а микропроцессорный блок содержит накопитель данных на интегральном диске (флэш-диске). Выходы датчиков подключены соответственно к упомянутым преобразователям, а выходы преобразователей - к передающим адаптерам, которые радиоканалами связаны с приемным адаптером и образуют локальную вычислительную сеть. Выход приемного адаптера соединен с микропроцессорным блоком, подключенным своим выходом к компьютеру. Преобразователи сигналов могут быть выполнены в виде преобразователей напряжений в частоту импульсов или в виде аналого-цифровых преобразователей. Повышение виброустойчивости предлагаемой системы достигается благодаря исключению контактных токосъемников и использованию вместо них радиоканалов с передающими и приемным адаптерами. Эта же цель достигается тем, что накопление больших объемов экспериментальных данных в ходе испытаний производится не на винчестере компьютера, а в микропроцессорном блоке, содержащем интегральный диск, работоспособный в условиях интенсивных вибраций. В результате повышения виброустойчивости системы повышается достоверность получаемых данных о характеристиках испытываемого транспортного средства. На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемой системы, на фиг. 2-7 временные диаграммы, поясняющие работу системы. Система содержит группу датчиков 1, группу преобразователей сигналов 2, группу передающих адаптеров 3, приемный адаптер 4, микропроцессорный блок 5 и мобильный компьютер 6. Все адаптеры снабжены индивидуальными антеннами 7, а микропроцессорный блок 5 содержит накопитель данных на интегральном диске. 2 1743 Выходы датчиков 1 подключены соответственно к преобразователям 2, а выходы преобразователей 2 - к передающим адаптерам 3. Передающие адаптеры 3 связаны радиоканалами с приемным адаптером 4. Выход адаптера 4 соединен с микропроцессорным блоком 5, подключенным своим выходом к компьютеру 6. Система работает следующим образом. Датчики 1 преобразуют входные физические воздействия (измеряемые параметры) в пропорциональные выходные напряжения. Сигнал конкретного датчика 1 поступает в соответствующий преобразователь 2, на выходе которого получаются прямоугольные импульсы. При использовании преобразователей 2 напряжения в частоту получаются импульсы, частота которых пропорциональна входному напряжению. В качестве примеров на фиг. 2 и 3 показаны импульсы преобразователей 2, соответствующие низкому (фиг. 2) и высокому (фиг. 3) уровням напряжений сигналов датчиков 1. При использовании аналого-цифровых преобразователей 2 получаются импульсные двоичные коды, соответствующие входному напряжению. Импульсы, полученные на выходах преобразователей 2, поступают в соответствующие передающие адаптеры 3, связанные радиоканалами с приемным адаптером 4 в локальную вычислительную сеть (ЛВС). Каждый адаптер 3 и 4, являясь абонентом ЛВС, содержит две микросхемы сетевой микропроцессор и приемопередатчик. Под управлением сетевых микропроцессоров адаптеры 3 и 4 автоматически устанавливают соединения, как только они попадают в зону уверенной радиосвязи. При этом они самостоятельно кодируют сигналы, распределяют каналы передачи данных в рабочем диапазоне частот, реализуют сетевые протоколы и т.п. Такие адаптеры в виде готовых малогабаритных модулей производятся электронными фирмами. При поступлении на входы прямоугольных импульсов (фиг. 2 и 3) адаптеры 3 производят импульсно-кодовую частотную модуляцию соответствующей несущей частоты 0(фиг. 4 и 5), и радиосигналы передаются с помощью антенн 7. Эти радиосигналы поступают в приемный адаптер 4, в котором сетевой микропроцессор преобразует их в соответствующие потоки двоичных чисел, показанные на фиг. 6 и 7. Эти потоки чисел поступают в микропроцессорный блок 5, который формирует коды, пропорциональные сигналам датчиков 1. Таким образом, производится телеизмерение и кодирование контролируемых параметров транспортного средства. Применение частотной модуляции в сочетании с помехоустойчивым кодированием обеспечивает высокую надежность передачи данных по радиоканалам ЛВС. Микропроцессорный блок 5 содержит накопитель экспериментальных данных на базе интегрального диска (флэш-диска), имеющего высокую надежность работы в условиях вибраций. Мобильный компьютер 6, подключенный к микропроцессорному блоку 5, используется для наблюдения в реальном времени за ходом испытаний. Для этого контрольная информация из микропроцессорного блока 5 передается в компьютер 6 и выводится на его монитор в виде графиков соответствующих процессов. При наличии вибраций винчестер компьютера 6 заблокирован и не используется. После окончания испытаний (остановки транспортного средства, выключении стенда) данные, накопленные в микропроцессорном блоке 5, уже при отсутствии вибраций переписываются на винчестер компьютера 6, и производится их обработка. Предлагаемая телеметрическая система отличается высокой надежностью работы в условиях интенсивных вибраций, возникающих при испытаниях транспортного средства в дорожных условиях и на стендах. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.