本實(shí)用新型涉及一種用于監(jiān)測聯(lián)合收割機(jī)上轉(zhuǎn)軸扭矩的扭矩監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

聯(lián)合收割機(jī)是指能夠一次完成谷類作物收割、脫粒、分離莖干、清除雜余物等工序的農(nóng)業(yè)機(jī)械。聯(lián)合收割機(jī)服役過程中，常因主要工作轉(zhuǎn)軸（如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)軸、脫粒滾筒轉(zhuǎn)軸等）扭矩載荷過大而導(dǎo)致關(guān)鍵部件損壞，因此，需要對主要工作轉(zhuǎn)軸的扭矩進(jìn)行監(jiān)控，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，排除故障。目前，多選用傳統(tǒng)的扭矩傳感器來測量轉(zhuǎn)軸扭矩，這種傳感器體積較大，不便于安裝在安裝空間受限的工作轉(zhuǎn)軸上，而且，這種安裝方式多數(shù)是破壞性的（如切斷轉(zhuǎn)軸等），會縮短部件壽命，影響收割機(jī)的服役時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種用于聯(lián)合收割機(jī)的扭矩監(jiān)測系統(tǒng)，無需破壞轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，安裝位置靈活，布線簡單，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案：一種用于聯(lián)合收割機(jī)的扭矩監(jiān)測系統(tǒng)，包括對應(yīng)粘貼在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)軸、脫粒滾筒轉(zhuǎn)軸、輸送轉(zhuǎn)軸、喂入蛟龍轉(zhuǎn)軸以及拔禾輪轉(zhuǎn)軸的全橋式應(yīng)變傳感器；還包括信號調(diào)理模塊、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊以及多路選通器；所述各個全橋式應(yīng)變傳感器分別對應(yīng)連接到所述多路選通器的各個信號輸入端，所述多路選通器的輸出端與所述信號調(diào)理模塊的輸入端連接，所述信號調(diào)理模塊的輸出端與所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接有單片機(jī)；所述單片機(jī)的信號輸出端連接有第一無線通信模塊；所述聯(lián)合收割機(jī)的上位機(jī)包括主控芯片，所述主控芯片分別連接有觸摸顯示屏、語音模塊、告警短信生成模塊、GSM/GPRS移動通信模塊以及與所述第一無線通信模塊進(jìn)行雙向通信的第二無線通信模塊。

上述技術(shù)方案中，多路選通器能夠按照一定的時(shí)序依次接收各全橋式應(yīng)變傳感器的信號，信號采集井然有序，避免發(fā)生信號沖突。在檢測聯(lián)合收割機(jī)各轉(zhuǎn)軸的扭矩時(shí)，只需將全橋式應(yīng)變傳感器粘貼在各個轉(zhuǎn)軸上，這樣，全橋式應(yīng)變傳感器內(nèi)的各應(yīng)變片在轉(zhuǎn)軸扭矩的作用下伸長或縮短，產(chǎn)生應(yīng)變，其電阻值隨應(yīng)變的變化而變化，從而將被測量變化轉(zhuǎn)換為電阻變化，再經(jīng)過全橋式應(yīng)變傳感器內(nèi)的電橋電路將電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化并輸出到信號調(diào)理模塊，經(jīng)信號調(diào)理模塊進(jìn)行處理后輸出到A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊再將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出到單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后發(fā)送到上位機(jī)，由于是通過無線通信模塊進(jìn)行發(fā)送，因此不受安裝位置的限制，并能簡化布線。

上位機(jī)的觸摸顯示屏使工作人員能夠直觀地看到各種檢測數(shù)據(jù)并能在屏幕上直接進(jìn)行讀寫操作，十分方便；語音模塊能夠在檢測到故障時(shí)發(fā)出提示音，以便工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場故障；告警短信生成模塊能生成告警短信，反饋到主控芯片，主控芯片再將告警短信通過GSM/GPRS移動通信模塊發(fā)送至工作人員的手機(jī)，實(shí)現(xiàn)故障遠(yuǎn)程報(bào)警。采用GSM模塊，能在信號強(qiáng)度較弱的情況下發(fā)送數(shù)據(jù)信息，減少漏發(fā)率；采用GPRS模塊，能提高數(shù)據(jù)傳輸速度。

優(yōu)選的，所述信號調(diào)理模塊包括信號放大單元和濾波單元。這樣，微弱的電壓信號經(jīng)過放大、降噪，可提高信號的可識別度和精度，以便A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行處理。

優(yōu)選的，所述第一無線通信模塊、第二無線通信模塊均為ESP8266串口無線通信模塊。穩(wěn)定性好，具有AP、Station和AP兼Station等多種工作模式，方便網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，并可實(shí)現(xiàn)將扭矩監(jiān)測系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)。具體地，在AP模式下，系統(tǒng)能夠和上位機(jī)組建成局域網(wǎng)，收發(fā)無線信號；在Station模式下，系統(tǒng)能夠以無線的方式接入互聯(lián)網(wǎng)。

優(yōu)選的，所述全橋式應(yīng)變傳感器中各應(yīng)變片的邊長均小于10mm。這樣，系統(tǒng)適用于各種狹小的安裝空間，提高了通用性。

優(yōu)選的，所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的型號為ADS1256。ADS1256模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片可提供±0.001%非線性特性，其無噪聲精度高達(dá)23比特，因此，在將應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的同時(shí)，可提高測量精度。

綜上所述，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，測量精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是具體實(shí)施方式中用于聯(lián)合收割機(jī)的扭矩監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種用于聯(lián)合收割機(jī)的扭矩監(jiān)測系統(tǒng)，包括對應(yīng)粘貼在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)軸、脫粒滾筒轉(zhuǎn)軸、輸送轉(zhuǎn)軸、喂入蛟龍轉(zhuǎn)軸以及拔禾輪轉(zhuǎn)軸的全橋式應(yīng)變傳感器1；還包括信號調(diào)理模塊3、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4以及多路選通器2；所述各個全橋式應(yīng)變傳感器1分別對應(yīng)連接到所述多路選通器2的各個信號輸入端，所述多路選通器2的輸出端與所述信號調(diào)理模3塊的輸入端連接，所述信號調(diào)理模塊3的輸出端與所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4的輸入端連接，所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4的輸出端連接有單片機(jī)5；所述單片機(jī)5的信號輸出端連接有第一無線通信模塊6；所述聯(lián)合收割機(jī)的上位機(jī)7包括主控芯片，所述主控芯片分別連接有觸摸顯示屏、語音模塊、告警短信生成模塊、GSM/GPRS移動通信模塊以及與所述第一無線通信模塊6進(jìn)行雙向通信的第二無線通信模塊。

上述技術(shù)方案中，多路選通器2能夠按照一定的時(shí)序依次接收各全橋式應(yīng)變傳感器1的信號，信號采集井然有序，避免發(fā)生信號沖突。在檢測聯(lián)合收割機(jī)各轉(zhuǎn)軸的扭矩時(shí)，只需將全橋式應(yīng)變傳感器1粘貼在各個轉(zhuǎn)軸上，這樣，全橋式應(yīng)變傳感器1內(nèi)的各應(yīng)變片在轉(zhuǎn)軸扭矩的作用下伸長或縮短，產(chǎn)生應(yīng)變，其電阻值隨應(yīng)變的變化而變化，從而將被測量變化轉(zhuǎn)換為電阻變化，再經(jīng)過全橋式應(yīng)變傳感器1內(nèi)的電橋電路將電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化并輸出到信號調(diào)理模塊3，經(jīng)信號調(diào)理模塊3進(jìn)行處理后輸出到A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4再將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出到單片機(jī)5，單片機(jī)5進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后發(fā)送到上位機(jī)，由于是通過無線通信模塊6進(jìn)行發(fā)送，因此不受安裝位置的限制，并能簡化布線。

上位機(jī)7的觸摸顯示屏使工作人員能夠直觀地看到各種檢測數(shù)據(jù)并能在屏幕上直接進(jìn)行讀寫操作，十分方便；語音模塊能夠在檢測到故障時(shí)發(fā)出提示音，以便工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場故障；告警短信生成模塊能生成告警短信，反饋到主控芯片，主控芯片再將告警短信通過GSM/GPRS移動通信模塊發(fā)送至工作人員的手機(jī)，實(shí)現(xiàn)故障遠(yuǎn)程報(bào)警。

本具體實(shí)施方式中，所述信號調(diào)理模塊3包括信號放大單元和濾波單元。這樣，微弱的電壓信號經(jīng)過放大、降噪，可提高信號的可識別度和精度，以便A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4進(jìn)行處理。

本具體實(shí)施方式中，所述第一無線通信模塊6、第二無線通信模塊均為ESP8266串口無線通信模塊。穩(wěn)定性好，具有AP、Station和AP兼Station等多種工作模式，方便網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，并可實(shí)現(xiàn)將扭矩監(jiān)測系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)。具體地，在AP模式下，系統(tǒng)能夠和上位機(jī)組建成局域網(wǎng)，收發(fā)無線信號；在Station模式下，系統(tǒng)能夠以無線的方式接入互聯(lián)網(wǎng)。

本具體實(shí)施方式中，所述上位機(jī)7內(nèi)置有GSM/GPRS移動通信模塊。這樣，就能將扭矩監(jiān)測系統(tǒng)接入移動通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)，直接向工作人員的手機(jī)發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)，使工作人員能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。采用GSM模塊，能在信號強(qiáng)度較弱的情況下發(fā)送數(shù)據(jù)信息，減少漏發(fā)率；采用GPRS模塊，能提高數(shù)據(jù)傳輸速度。

本具體實(shí)施方式中，所述全橋式應(yīng)變傳感器1中各應(yīng)變片的邊長均小于10mm。這樣，系統(tǒng)適用于各種狹小的安裝空間，提高了通用性。

本具體實(shí)施方式中，所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4的型號為ADS1256。ADS1256模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片可提供±0.001%非線性特性，其無噪聲精度高達(dá)23比特，因此，在將應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的同時(shí)，可提高測量精度。

綜上所述，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、檢測精度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)z測數(shù)據(jù)進(jìn)行無線遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)管。