SC42型A/D和D/A多功能板在内燃机高速数据采集系统中的应用

　　1　前言

　　目前,微机技术正突飞猛进地向前发展,给世界其他产业带来了全新的概念,也给内燃机的测试技术带来了勃勃生机,使内燃机测试设备的智能化、自动化程度大大提高。要对发动机性能进行研究,就需对内燃机示功图、油管压力、针阀升程、瞬时转速等参数进行测试。并利用测得数据进行燃烧分析、排放分析。因此,国内外先后开发出不少集高速采集、处理、分析和自动控制为一体的燃烧分析仪,这些设备功能强、精度高,但其价格昂贵、专业化程度高,让国内厂家可望而不可及。所以我们将一块SC42型A/D、D/A多功能板直接插入微机中,并利用自己开发出的一套系统软件来完成内燃机的高速数据采集及燃烧分析。

　　2　SC42型A/D、D/A多功能板的特点及工作原理

　　2·1　技术指标及特点

　　分辨率:12bit;

　　最高采样频率:100kHz;

　　采样精度:优于0.05%(满量程);

　　可程控增益,增益量为:1,2,4,8,16;

　　多通道采集时可由硬件自动切换通道;

　　触发方式:程序触发、定时触发、外启动采集;

　　数字量I/O口:48路;

　　6通道16bit可编程定时计数器;

　　板上时钟频率:2MHz;

　　32单端模入通道;

　　37芯D型连续器,便于接线;

　　小尺寸、低功耗、低价格。

　　2·2　A/D转换部分的工作原理

　　SC42板的A/D转换部分由模拟通道开关、缓冲放大器、A/D转换芯片(含采样保持)、通道控制电路、数字接口电路、A/D触发电路组成。模拟信号通过两片16选1模拟开关接至缓冲放大器(内存一单精密跟随器可提高输入抗阻,并装有程控放大器可设置增益)。A/D1674转换芯片在接受定时计数器8253(1)的触发信号、并行接口8255(2)的启动信号及通道控制寄存器送来的通道控制信号后,对模拟信号进行A/D转换,并将数据由并行接口8255(1)送入计算机中,其工作原理图如图1所示。

　　3　SC42板在内燃机数据采集及燃烧分析系统中的应用

　　我们自行开发的这套高速数据采集及燃烧分析系统可分为三部分:数据采集、数据处理和燃烧放热率计算。数据采集分两步完成:首先,发动机的压力信号通过压力传感器、电荷放大器转换成相应的电压模拟信号,与此同时,由曲轴转角信号发生器产生两路脉冲信号,即曲轴转角信号(用于控制外采样频率)及上止点信号(用于启动A/D转换)。然后把这些信号送入SC42型A/D、D/A多功能板中,经A/D转换器转换,把电压模拟信号转换成数字信号,通过汇编语言和C语言采集处理后,将所得数据直接存入计算机内存中。被测的示功图数据经相应的软件整理计算及统计分析和光滑拟合处理,以消除测量中的某些误差,可获得较精确的示功图。最后,利用示功图进行燃烧放热率的计算,实现对燃烧的实时分析。