基于介电原理的润滑油检测详解.doc

2011-2012德州仪器C2000及MCU创新设计大赛 项目报告 题 目： 基于介电原理的润滑油检测 学校： 河南工业大学 组别： 本科组 应用类别： 低功耗应用类 平台： Cortex-M3 题 目： 基于介电原理的润滑油检测仪 摘 要 本设计采用LM3S811做为润滑油介电常数检测装置的处理器，设计AD5933阻抗测量电路，从阻抗数据中提取容抗信息，根据电容的变化量算出润滑油介电常数的变化量，实现对润滑油介电常数的测试和数据的记录，找出润滑油品质跟介电常数之间的变化规律。 关键词：润滑油；LM3S811；AD5933；介电常数 Abstract This design uses LM3S811 as the experimental test oil dielectric constant device core processor, designed AD5933 impedance measurement circuit, capacitance from the impedance data to extract information, according to the change in capacitance to calculate the variation of dielectric constant lubricant to realize the oil dielectric constant testing and data recording, to find quality lubricant between the dielectric constant variation with. Keywords：Lubricants; LM3S811; AD5933;dielectric constant 引言 润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂，主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。润滑油对于减少机械摩擦起到重要的作用。 目前，市场上润滑油的质量层次不齐，对于检测润滑油质量的优与劣，传统的检测润滑油的方法操作复杂、成本高且检测周期长，不能达到现场检测的要求。本着方便，快捷、实时性、易操作的设计理念，设计一种快速的润滑油现场检测装置。 同时，工程机械、技术监管或坦克、重型汽车急需一种使用可靠，操作方便，快检测润滑油优劣的检测装置，这将对保护运输安全和国防装备起着积极的作用，减少停机事故。 润滑油的介电常数是一个重要的指标，本装置的设计依据润滑油的介电常数，制作一种检测润滑油的介电常数的传感器处理电路，将润滑油的介电常数转化来的信号，通过CORTEX-M3内核的微控制器完成润滑油品质信号的采集、计算、处理及显示，从而确定润滑油质量的好坏。 系统方案 系统主要由润滑油电容式传感器、传感器信号转换、MCU(Microcontroller Unit，微控制器)和液晶显示、电源5个模块组成。总体设计框图如图2.0所示。 当电容传感器进行润滑油检测时，首先 AD5933进行初始化配置，配置完成后，AD5933内部集成的DDS(直接频率合成器)对电容传感器进行频率扫描，被激励的响应信号通过AD5933内部的ADC采样和DSP 引擎处理，返回每个频点(在扫频情况下)的实部和虚部数据字。LM3S811微控制器读取AD5933实部、虚部寄存器值，再进行处理、运算得到电容量，最终把电容量换算为润滑油的介电常数，用液晶显示器进行显示，达到测量目的。 图2.0 系统总设计框图 在润滑油检测系统中，阻抗测量芯片AD5933采用3.3V电源供电，微控制器和LCD1602采用5V电源供电。 2.1传感器设计与检测原理 润滑油电容传感器属于变介电常数传感器，它将润滑油极性分子含量对介电常数的影响转换为电容量的大小。润滑油在变质过程中，其介电常数的改变比较小，这对传感器的灵敏度提出了较高的要求。 2.1.1 介电常数法检测润滑油品质的理论基础 润滑油品质传感器测量方法需考虑到润滑油某个固有参数与电信号的一定的关系。现代物理学认为，除稀薄的完全电离气体(等离子体)外，自然界几乎所有物质都是电介质。润滑油是一种复杂的烃类混合物，因为其中各烃类的介电稳定性不同，所以可以把