监测柴(汽)油机运行状态的动力计时仪表

　　1　引言

　　采用柴(汽)油机为动力的拖动设备其使用寿命受诸多方面的影响。若能较准确地判断和评价设备的使用情况,对其使用期限的延长和节约燃料都会有重要的意义。本设计是通过对影响动力设备寿命的重要因素———柴(汽)油机的润滑系统运行情况的实时监测与判断,并累积系统正确运行时间,给操作人员提供了及时处理或适时维修保养的可靠依据,就可达到上述目的。

　　2　工作原理

　　以柴(汽)油机为动力的拖动设备其润滑系统的机油压力应保证在一正常范围值之间。操作者的不正确操作(例如:设备的违规启动、机油型号错等)会使其不正常而大大影响设备的寿命。我们若能及时分析这一信号并记录下来,就可提供给操作者以正常操作的警示,而正常运行的时间累积也可作为适时大修的依据。

　　一般电感应式机油压力表其传感器会随机油压力的变化而产生不同频率变化的频率信号,它反映了机油压力的高低。我们将这一油压/频率信号输出至频率/电压转换电路,经整形、分压等电路处理后触发分析电路。所谓分析电路就是分析其输入信号电压的高低而做出某种情况的判定。由于此信号电压的高低正比于频率信号的快慢,而频率信号的快慢正比于油压信号的大小,所以监测发动机运行状态的仪表反映的某一电压值范围可看成是该设备润滑系统油压正常值范围,即:设备润滑系统工作正常;在电压值范围之外,为润滑系统不正常。分析电路信号输出后,触发计时、累积电路工作,最后通过显示及报警电路输出提示给用户。仪表基本结构如图1所示。

　　3　电路分析

　　图2是仪表的核心电路———频率/电压转换电路、分析电路及其附属电路。我们首先分析这个电路图。动力设备润滑系统常用电感应式机油压力表。它从柴(汽)油机润滑系统采集的油压(实际正确称呼应为压强)物理量用P表示。其传感器输出是有一定变化规律的近似方波电信号,用F表示。由于F正比于P,可以认为它已完成了油压/频率(即:P/F)的转换工作。由于此输出信号电平很高且有畸变,所以该信号在进行频率/电压转换前需进行一些前置处理。图中WY3为稳压器构成削波电路,C点为信号输入端,其输出端由R5和R6组成分压网络以降压;施密特电路G1和G2组成两级整形电路,G2的输出信号基本上是较好的方波信号了;施密特电路G3和电容C4、C5及电阻R7、R8组成了单稳态触发器,用来完成频率/电压的转换工作。单稳态触发电路的脉冲宽度由电容C4、电阻R7值的大小决定。而转换后的输出电压(即电容C5上的电压值)其稳定条件之一是由电阻R8和电容C5的数值决定。