АЛЕКСЕЙ КЛИМОВ,
Опубликовано: 1.12.1998
Современные компьютеризованные комплексы для регистрации и анализа динамических характеристик механических объектов (например автомобиля) являются высокоточными и многофункциональными, но, при этом, сложными и дорогостоящими устройствами. Их высокая цена обусловлена применением нестандартных и мелкосерийных компонентов - датчиков перемещений, плат сопряжения "датчик - компьютер" (АЦП), оригинального программного обеспечения и т. п.
Однако в ряде случаев практического применения вычислительные мощности таких комплексов оказываются избыточными, а точность измерения на порядок превышает требуемую.
В частности, проблемой является создание недорогого низкочастотного (0-10 Гц) преобразователя относительных механических колебаний (например, колебаний кабины грузовика относительно рамы) и тахометра (датчика частоты вращения), способных работать с любым IBM-совместимым компьютером (от 386-го до Pentium II).
В данной статье предлагается решение подобной проблемы на основе стандартных (недорогих) аппаратных средств (см. рисунки 1 и 2).
Известно, что компьютерный манипулятор типа "мышь" (в дальнейшем "мышь") преобразует механические перемещения в электрический цифровой сигнал. "Мышь" сопрягается с любым компьютером, поскольку является стандартным устройством ввода/вывода. Данные свойства манипулятора позволяют использовать его в качестве датчика механических колебаний низкой частоты и тахометра (в том числе одновременно).
Программное обеспечение, преобразующее сигналы "мыши" в графическое представление колебаний и частоты вращения объектов исследования, может быть написано на любом языке программирования - соответствующие примеры рассмотрены в любой тематической литературе.
При использовании предложенных схем программное обеспечение устойчиво работает в реальном времени (в среде MS-DOS на ноутбуках 386DX40 и выше), осуществляя запись колебательных угловых перемещений и скорости двигателя в графической (осциллограмма) или текстовой форме. Запись данных в текстовый файл установленного формата позволяет импортировать их в профессиональные математические программы (Mathcad, MatLab и др.), что открывает широкие возможности для анализа получаемой информации.
Вы можете развить предложенную концепцию самостоятельно в следующих областях: динамическая регистрация расхода жидкости, наблюдения скорости и силы ветра и т. п.
Рис. 1. Оптический тахометр на основе манипулятора типа "мышь".
Максимальная считываемая частота вращения - 10000-16000 об./мин.
Рис. 2. Пример сопряжения оптического датчика манипулятора "мышь" с объектом исследования, совершающим вращательные колебания малой частоты. Разрешающая способность системы определяется передаточным отношением шкивов.