一种园林机械跑耐久高低速测试的智能控制系统

摘要

本发明公开了一种园林机械跑耐久高低速测试的智能控制系统，包括测试用的水箱、浮球水位传感器、靶式流量开关、51单片机，浮球水位传感器、靶式流量开关设置于水箱内，浮球水位传感器中磁簧开关与51单片机的信号输入端连接，靶式流量开关的一个接线引脚与51单片机的信号输出端连接，51单片机的信号输入端还连接园林机械中气缸控制线正极、发动机熄火线，51单片机信号输出端通过驱动三极管连接指示灯，51单片机的信号输出端还连接发动机控制三极管，51单片机基于浮球液位开关、靶式流量开关、气缸控制线正极、发动机熄火线的信号，控制不同的指示灯发光以及控制发动机停机。本发明根据园林机械状态及时提示和停机。

说明书

技术领域

本发明涉及园林机械测试控制系统领域，具体是一种园林机械跑耐久高低速测试的智能控制系统。

背景技术

由于科技的发展，人们的生活过得越来越轻松惬意。比如，现在城市园林部门用上了绿篱机对城市园林进行美化。城市大路有扫地车，酒水车；人行道则用吹风机将路上的树叶、垃圾吹干净。农村种果树则用割草机进行除草作业。到了采茶季节则用采茶机采茶。还有挖坑机、抽水机、打药机等。

由于科技的发展，对园林机械的质量要求越来越高，对园林机械的可靠性提出了更高的要求。因此，新产品开发出来，做出样机后不是直接销售，而是首先跑耐久。对机器的可靠性进行测试。高低速就是最常用的一种方式。他是将机器带上负荷，一般是40s全负荷高速，然后20s怠速；接着又是40s全负荷高速，20s怠速。如此不断循环往复，直到达到规定的时间为止。如果机器不出问题，那么，设计达到预期，可以小批量生产、销售。如果中途机器出现故障，则停下来查找原因，改进后重新跑耐久。

现有技术园林机械跑耐久是的操作相当于是半自动系统。以高压清洗机为例，它有一个很大的水箱，水箱内灌了很多水，高压清洗机的进水管就放在水箱内。跑耐久时，发动机进行高低速循环工作。当发动机高速运转时，离合器在离心力作用下带动高压清洗机的柱塞泵工作。柱塞泵从水箱内抽取一定量的水，然后加压后从高压清洗机的水枪内喷出。到达规定时间，发动机进入怠速循环。此时发动机转速未达到离合器结合转速，发动机空转，柱塞泵不工作。这个过程是由定时器通过电磁阀控制气缸的气路，从而使气缸活塞伸出和缩进进行操作的。当高速循环开始时，气缸在电磁阀的控制下伸出，将加油门的扳机顶到最大油门处；同时定时器开始计数。随着时间的推移，计数器从1开始不断的计数，当数字到达40s时，气缸活塞收回。油门在复位弹簧作用下回位,此时发动机工作在低速模式；同时，低速计数器开始工作。低速计数器从1开始计数。当低速计数器计数达到20时，工作状态切换。气缸活塞重新伸出，将油门加到最大。同时高速计数器开始工作，开始下一个高低速循环。

但是现有技术在进行测试时机器多，存在监视机器的人手不够的现象。而且，跑耐久每台跑耐久的机器旁每时每刻都有人看着也没这个必要。所以，园林机器跑耐久出现问题，往往不能第一时间及时发现。有时是发动机出现问题；有时是跑耐久的发动机没有出现问题，而负载出现问题。这两种情况如没有及时发现后果都比较严重，会导致发动机或者柱塞泵过热、损坏。因此，用于园林机械测试的智能控制系统相当必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种园林机械跑耐久高低速测试的智能控制系统，以解决现有技术园林机械测试时无法及时发现问题的缺陷。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种园林机械跑耐久高低速测试的智能控制系统，其特征在于：包括测试用的水箱，以及浮球水位传感器、靶式流量开关、51单片机，所述浮球水位传感器设置于水箱内，浮球水位传感器中的浮球放置于水箱内的水面上并随水位变化而升降，靶式流量开关集成于水箱，靶式流量开关的靶片伸入至水箱内，园林机械中高压水枪通入至水箱内并且枪口正对靶式流量开关的靶片；

所述浮球水位传感器中磁簧开关的一个输出端点与51单片机的信号输入端连接，磁簧开关另一个输出端点与园林机械中气缸控制线负极共接接地，同时园林机械中气缸控制线正极还与51单片机的一个信号输入端连接，由此浮球水位传感器产生的信号接入至51单片机，并且气缸的控制线正极信号接入至51单片机；

所述靶式流量开关的常开端接线引脚接地，靶式流量开关的COM公共端接线引脚与51单片机的一个信号输入端连接，由此靶式流量开关产生的信号接入至51单片机；

51单片机有一个信号输入端连接至园林机械中发动机熄火线，由此发动机熄火线的信号接入至51单片机；

还包括多个指示灯、每个指示灯的驱动三极管、发动机控制三极管，各个驱动三极管、发动机控制三极管的基极分别与51单片机的不同信号输出端连接，各个驱动三极管、发动机控制三极管的集电极分别各自连接有电阻后再与51单片机的一个信号输入端共接连接外部电源，各个驱动三极管的发射极分别与各自对应的指示灯串联后再与发动机控制三极管的发射极共接接地，并且发动机控制三极管的集电极与对应电阻之间引出导线连接至园林机械中发动机熄火线，同时发动机控制三极管的发射极引出导线连接至发动机接地线；

51单片机基于浮球液位开关、靶式流量开关、气缸控制线正极、发动机熄火线的信号，控制不同的指示灯发光以及控制发动机停机。

所述的一种园林机械跑耐久高低速测试的智能控制系统，其特征在于：还包括按键复位电路，按键复位电路连接51单片机的一个信号输入端。

所述的一种园林机械跑耐久高低速测试的智能控制系统，其特征在于：51单片机其连接发动机熄火线的信号输入端还通过RC电路接地。

所述的一种园林机械跑耐久高低速测试的智能控制系统，其特征在于：51单片机其连接发动机熄火线的信号输入端通过导线旁路接入发动机控制二极管集电极，并且导线中连接单向导通的二极管，二极管导通方向为发动机熄火线向51单片机该信号输入端。

本发明中，51单片机根据浮球水位传感器、靶式流量开关，以及园林机械气缸控制线、发动机熄火线的信号，能够对园林机械测试时的状态做出判定，并在园林机械出现问题时及时提示和停机，无须使用过多人力进行看守，节约了人力资源，并且具有发现问题及时的优点。

附图说明

图1是本发明水箱结构示意图。

图2是本发明电路原理图。

图3是本发明浮球液位开关工作原理图，其中：

(a)是磁簧开关断开时原理图，(b)是磁簧开关闭合时原理图。

图4是本发明靶式流量开关中端子连接原理图，其中：

(a)是COM公共端和常闭端连接时原理图，(b)是COM公共端和常开端连接时原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种园林机械跑耐久高低速测试的智能控制系统，包括测试用的水箱101，以及浮球水位传感器601、靶式流量开关701。

水箱101内通入一个进水管301，进水管301的管端安装过滤网201，由进水管301向水箱内送水。浮球水位传感器601设置于水箱101内，浮球水位传感器601中的浮球放置于水箱101内的水面上并随水位变化而升降，靶式流量开关701集成于水箱，靶式流量开关701的靶片伸入至水箱101内，园林机械中高压水枪401通入至水箱101内并且枪口正对靶式流量开关701的靶片，高压水枪401通过自身高压管501引入水流并通过枪口向靶片出射高压水流。

如图2所示，本发明还包括51单片机U，51单片机U的信号输入引脚6与浮球水位传感器601中磁簧开关的一个输出端点连接，磁簧开关另一个输出端点与园林机械中气缸控制线负极A-共接接地，同时园林机械中气缸控制线正极A+与51单片机U的信号输入引脚2连接，由此浮球水位传感器产601生的信号接入至51单片机U，并且气缸的控制线正极A+信号接入至51单片机U。

靶式流量开关701的常开端接线引脚2接地，靶式流量开关701的COM公共端接线引脚1与51单片机U的信号输入引脚7连接，靶式流量开关701的常闭端接线引脚3空置，由此靶式流量开关701产生的信号接入至51单片机U。

还包括多个作为指示灯的发光二极管D2、D3、D4，其中发光二极管D2作为发动机故障指示灯，发光二极管D3作为水泵故障指示灯，发光二极管D4作为水箱缺水指示灯，发光二极管D2、D3、D4分别一一对应配置有驱动三极管V1、V2、V3。驱动三极管V1、V2、V3的基极一一对应与51单片机的信号输出引脚17、16、15连接，驱动三极管V1、V2、V3的集电极一一对应连接电阻R4、R5、R6后，再与51单片机U的信号输入引脚20共接后连接外部电源+VCC。驱动三极管V1、V2、V3的发射极一一对应通过电阻与发光二极管D2、D3、D4的阳极连接，发光二极管D2、D3、D4的阴极共接。

还包括发动机驱动三极管V4，发动机驱动三极管V4的基极与51单片机的信号输入引脚14连接，发动机驱动三极管V4的集电极与发动机熄火线L1连接，发动机驱动三极管V4的发射极与发动机接地线L2连接，发动机驱动三极管V4的集电极还通过电阻R7与51单片机U的信号输入引脚20共接后连接外部电源+VCC，发光二极管D2、D3、D4的阴极共接后再与发动机驱动三极管V4的发射极共接接地。

51单片机U有一个信号输入引脚8与一个二极管D1的阴极连接，二极管D1的阳极通过电容C3与发动机驱动三极管V4的集电极连接，由此发动机熄火线L1的信号接入至51单片机U。

51单片机U的信号输入引脚8还通过相互并联的电容C2、电阻R3接地。

51单片机U的信号输入引脚1连接有按键复位电路，按键复位电路包括按键开关S1、电容C1、电阻R1、电阻R2，按键开关S1一端通过电阻R1连接51单片机U的信号输入引脚1，电阻R1、51单片机U的信号输入引脚1之间引出导线通过电阻R2接地，电阻R1、51单片机U的信号输入引脚1之间还引出导线通过电容C1与按键开关S1另一端共接后连接外部电源+VCC。

本发明在水箱101中部适当位置安放有一只浮球水位传感器601。如图3中(a)、(b)所示，正常情况下，水量充足时，浮球水位传感器601的浮球801浮在水面上。由于环形磁铁901固定在浮球801上，因而，环形磁铁901也跟着浮球801上下浮动。由于磁簧开关1001与线固定在一起。而磁簧开关1001与浮球801间是滑动连接的。因此，磁簧开关1001并不会跟着浮球801上浮。此时，环形磁铁901在磁簧开关1001上面，环形磁铁901对磁簧开关1001不起作用。当水位下降到一定位置时。浮球801不再受到水的浮力，或者水的浮力不能使浮球801达到一定高度。此时，浮球801随着水往下，而磁簧开关1001与线固定在一起不动。当浮球801带着环形磁铁901达到一定位置时，此时环形磁铁901磁力将磁簧开关1001闭合，磁簧开关1001两输出端点连通，给51单片机U发出一个缺水信号。51单片机U接收到这个信号后，马上发出两个指令：一是将发动机熄火线与接地线连通，发动机立即停机；另一个信号将水箱1缺少对应的指示灯发光二极管D4点亮。

如图4中(a)、(b)所示，在水箱101还安装有靶式流量开关701。靶式流量开关701工作原理是将靶式流量开关701安装在管道上。其上有一个靶片伸进管道内。当管道内液体流量上升到上切换值时，液体带动靶片，靶片带动靶式流量开关701内的单刀双掷微动开关，COM公共端接线引脚1、常开端接线引脚2接通。当管道内液体流量下降至下切换值时，COM公共端接线引脚1、常闭端接线引脚3接通。在做耐久试验前将高压水枪401枪口对准靶片流量开关701固定好，使其射出的水流刚好射到靶片流量开关701的靶片上。当发动机高速运转时，高压水枪401射出的高压水的压力，远远超过靶片流量开关701流量的切换值。此时，COM公共端接线引脚1、常开端接线引脚2接通。当发动机怠速运转时，由于离合器未达到接合转速，高压清洗机柱塞泵停止工作。高压水枪401无水射出，靶片流量开关701流量为0，远远低于下切换值，COM公共端接线引脚1、常闭端接线引脚3接通。由于高压水枪401射出的水流对靶式流量开关701作用相当明显，相当于开关信号，增加了信号的抗干扰性。

为了降低改造费用，同时更好的利用现有设备，本发明的智能控制系统并不直接参与高低速循环，高低速循环由原来的设备控制，这样可简化控制系统和降低成本。高低速控制设备是通过定时器控制电磁阀控制气缸的气路，通过气缸活塞伸出和缩进进行操作。园林机械气缸有一控制线，当时间达到怠速时间时，控制线输出一控制信号，在电磁阀作用下使气缸活塞收回缸体内。油门线在弹簧的作用下复位，发动机工作在怠速状态。当时间到达高速运转时间时，高低速控制设备这一控制线无信号输出。此时，电磁阀在本身在弹簧作用下复位，气缸伸出，将加油门的扳机顶到最大油门处；同时高速定时器开始计数。随着时间的推移，高速定时器从1开始不断的计数。当数字到达40时，高低速控制设备输出一信号到电磁阀，改变流进气缸气流方向，活塞收回。油门在复位弹簧作用下回位。此时发动机工作在低速模式。同时，低速计数器开始工作。低速计数器从1开始计数。当低速计数器计数达到20时，工作状态切换。控制线无信号输出，电磁阀在本身弹簧作用下复位，气缸活塞重新开始伸出，将油门加到最大。同时高速计数器开始工作，开始下一个高低速循环。

高低速设备这一控制线信号同时接到51单片机U的信号输入引脚2上。当高低速设备控制线有信号输出时，此时发动机工作在怠速模式。无信号输出时，发动机工作在高速模式。当51单片机U判断控制线无信号输出时，发动机应该工作在高速模式。靶式流量开关701的COM公共端接线引脚1接到51单片机U的信号输入引脚7上，靶式流量开关701的常开端接线引脚2的接到电路板地的位置。当靶式流量开关701的COM公共端接线引脚1、常开端接线引脚2接通时，靶式流量开关701所接51单片机U的信号输入引脚7为低电平0；靶式流量开关701的COM公共端接线引脚1、常开端接线引脚2断开时，靶式流量开关701所接51单片机U的信号输入引脚7为高电平1。当51单片机U发现控制线无信号时，51单片机U马上进行判断：当靶式流量开关701接的51单片机U的信号输入引脚7为0时，一切正常。当靶式流量开关701接的51单片机U的信号输入引脚7为高电平1时，此时，靶式流量开关7的COM公共端接线引脚1、常开端接线引脚2断开，高压水枪401不出水，或水压太小；泵的故障卡死或过滤器201堵塞，51单片机U发出信号，将发动机停机，同时泵的故障指示灯对应的发光二极管D3点亮。

本发明中，51单片机U的引脚功能如表1所示。

表1 51单片机引脚功能表

51单片机U的逻辑如表2所示。

表2 51单片机逻辑表

如表1、表2所示，本发明中51单片机U的工作逻辑如下：

第一步：接通电源，51单片机U在复位电路作用下复位启动。51单片机12的信号输入引脚2、信号输入引脚6、信号输入引脚7、信号输入引脚8、信号输出引脚14、信号输出引脚15、信号输出引脚16、信号输出引脚17全部置为高电平1。

第二步：检查信号输入引脚6电位，如电位为0，则信号输出引脚15输出低电平0，三极管V3导通，水箱缺水指示灯即发光二极管D4亮。同时，信号输出引脚14输出低电平，三极管V4导通，对发动机关机。此时，检测信号输入引脚8电位，当信号输入引脚8电位为0时，表示发动机已停机，信号输出引脚14输出高电平。为下次启动作准备。

第三步：如信号输入引脚6电位为高，则液位正常。可启动进行实验。启动发动机。怠速运转2分钟后，将气源接通，高低速设备通电进入实验状态。

a)当信号输入引脚2电位为1时，此时发动机工作在怠速模式，程序处于暂停等待状态；

b)当信号输入引脚2电位为0时,发动机工作在高速模式，程序进入工作状态。51单片机U延迟5ms后，对信号输入引脚7采样。如此时，信号输入引脚7电位为0，则靶式流量开关701的COM公共端接线引脚1、常开端接线引脚2相通，高压水枪401有水射出，实验可进行下去。当信号输入引脚7电位为1时，则靶式流量开关701的COM公共端接线引脚1、常开端接线引脚2断开，说明高压水枪401无水射出或者水压力不够，此时，信号输出引脚14输出一低电平，三极管V4导通，发动机熄火线与接地线接通，发动机停机。当检测到信号输入引脚8处于低电平时，信号输出引脚14输出高电平。同时，信号输出引脚16输出低电平，三极管V2导通，水泵故障指示灯即二极管D3亮。程序进入暂停状态。

第四步：在第三步正常运行，信号输出引脚14电平未输出低电平，检测信号输入引脚8电平。如果信号输入引脚8电平为低电平，则发动机停机。此时，信号输出引脚17输出一低电平，三极管V1导通，发动机故障指示灯即发光二极管D2点亮。程序处于暂停状态。

第五步：如水箱缺水指示灯亮发光二极管D4亮，则水箱101内加上足够的水；如水泵故障指示灯发光二极管D3亮，则将泵维修好，或者换上新泵；如是发动机故障灯发光二极管D2亮，则将发动机维修好，或者换一台发动机。一切准备就绪。按下按键开关S1，将发动机启动。等待2分钟后，将气缸气源打开，高低速设备打开，即可继续进行实验。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。