一种柴油机机旁监控箱测试系统的制作方法

本实用新型涉及检测技术领域，具体是一种柴油机机旁监控箱测试系统。

背景技术：

一些船舶在航行过程中，曾出现过柴油机无故停机故障，发生这种故障的原因是柴油机机旁监控箱中的控制电路出现了故障，而柴油机机旁监控箱电路比较复杂，以396TE54型柴油机为例，其机旁监控箱内部电路板多达11种13块，外部传感器达20多个。发生故障时，使用维护人员往往不清楚故障是由于机旁监控箱内部电路故障引起还是由于箱外部传感器及线路故障引起的，更无法知道是由于哪一块电路板出了问题，只能够盲目地更换电路板，再反复起动柴油机进行试验，试验的风险很大。而往往事后证明被更换的电路板本身并没有故障，是外部传感器或线路故障引起的。因此，为了对柴油机机旁监控箱内部的各电路板功能及整个机旁箱装置进行检测，有必要设计柴油机机旁监控箱测试系统，对机旁监控箱装置(包括其中的电路板和继电器等元件)进行快速、准确的检测。目前，对柴油机机旁监控箱的检测还没有出现一种专用的，能够全面测试其各项功能专门装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种应用方便、易于操作的柴油机机旁监控箱测试系统，准确反映柴油机机旁监控箱关键部件的工作状态，快速发现故障，对柴油机机旁监控箱进行调试和检验。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案如下：

一种柴油机机旁监控箱测试系统，包括测试箱、RS422/USB转换电路、便携式计算机、设于测试箱及内的信号模拟电路板和输出信号测量仪表，所述信号模拟电路板上设有与柴油机机旁监控箱的信号输入端连接的压力信号模拟电路、金属热电阻温度信号模拟电路、热电偶温度信号模拟电路、开关量传感器信号模拟电路和柴油机转速传感器信号模拟电路，柴油机机旁监控箱的信号输出端与输出信号测量仪表连接，输出信号测量仪表的信号输出端通过RS422/USB转换电路与便携式计算机连接。

进一步的，所述压力信号模拟电路，用于模拟4-20mA的水压信号、油压信号、空气压力信号，通过面板上的电位器在0-10bar范围内进行连续不间断地调节，并通过面板上的接线端子输送到柴油机机旁监控箱。

进一步的，所述金属热电阻温度信号模拟电路，用于模拟水温、油温用Pt1000型温度传感器信号，通过面板上的电位器在0-120℃范围内进行连续不间断地调节，并通过面板上的接线端子输送到柴油机机旁监控箱。

进一步的，所述热电偶温度信号模拟电路，用于模拟柴油机排气温度用镍铬-镍硅型温度传感器信号，可通过面板上的电位器在0-800℃范围内进行连续不间断地调节，并通过面板上的接线端子输送到柴油机机旁监控箱。

进一步的，所述开关量传感器信号模拟电路，用于模拟冷却水泄露、燃油泄漏触点信号，触点信号通过面板上的接线端子输送到柴油机机旁监控箱。

进一步的，所述柴油机转速传感器信号模拟电路，用于模拟柴油机转速传感器信号，可通过面板上的电位器在0-2000rpm范围内进行连续不间断地调节，并通过面板上的接线端子输送到柴油机机旁监控箱。

进一步的，所述输出信号测量仪表采用0-10V直流电压表，安装于测试箱的盖板上，并通过面板上的接线端子连接到柴油机机旁监控箱的信号输出端，用于测量柴油机机旁监控箱输出的模拟电压信号的正确性。

与现有技术相比，本实用新型取得了如下技术效果：

(1)本实用新型解决了之前缺乏对柴油机机旁监控箱进行调试和全面检测的有效手段的问题，能够对柴油机机旁监控箱的控制功能，安全保护功能，报警、停机值精度等进行检测，完成对柴油机机旁监控箱的调试检验，可将机旁监控箱的故障定位到电路板级。

(2)本实用新型体积小，可靠性高，操作简单，使用方便。

附图说明

图1是本实用新型柴油机机旁监控箱测试系统的结构图；

图2是本实用新型柴油机机旁监控箱测试系统的电路结构示意图图；

图3是本实用新型中压力信号模拟电路的电路图；

图4是本实用新型中金属热电阻温度模拟电路的电路图；

图5是本实用新型中热电偶温度模拟电路的电路图；

图6是本实用新型中开关量传感器信号模拟电路的电路图；

图7是本实用新型中柴油机转速传感器信号模拟电路的电路图。

图中：1—测试箱，2—信号模拟电路板，3—输出信号测量仪表，4—RS422/USB转换电路，5—便携式计算机，6—柴油机机旁监控箱，21—压力信号模拟电路，22—金属热电阻温度信号模拟电路，23—热电偶温度信号模拟电路，24—开关量传感器信号模拟电路，25—柴油机转速传感器信号模拟电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参考图1及图2，本实用新型柴油机机旁监控箱测试系统包括测试箱1、RS422/USB转换电路4、便携式计算机5、设于测试箱1及内的信号模拟电路板2和输出信号测量仪表3，所述测试箱1可采用翻盖式结构。所述信号模拟电路板2上设有与柴油机机旁监控箱6的信号输入端连接的压力信号模拟电路21、金属热电阻温度信号模拟电路22、热电偶温度信号模拟电路23、开关量传感器信号模拟电路24和柴油机转速传感器信号模拟电路25，柴油机机旁监控箱6的信号输出端与输出信号测量仪表3连接，输出信号测量仪表3的信号输出端通过RS422/USB转换电路4与便携式计算机5连接。

所述压力信号模拟电路21，用于模拟4-20mA的水压、油压、空气压力等压力传感器信号，可通过面板上的电位器在0-10bar范围内进行连续不间断地调节，并通过测试箱1面板上的接线端子输送到柴油机机旁监控箱6。

图3为本实用新型中压力信号模拟电路的电路图，图中以柴油机中滑油压力信号模拟电路为例进行说明，其他燃油压力、冷却水压力、增压空气压力等的模拟电路与此电路相同。电路中XTR105芯片的作用是将电压信号转换为4-20mA电流信号，前端的可调电位器P3、电阻R3与XTR105的2路输出电源组成电流源电桥，产生与可调电位器P3阻值成正比的电压(V+-V-)；

取R2＝R3＝100Ω，P3为可调电位器，R_P3＝0～100Ω。图3中输出电流I与电压(V+-V-)关系为I＝4mA下(V+-V-)40/R_G。当R_P3＝0时，I＝4mA；当R_P3＝100Ω时，I＝20mA，该电流经过柴油机机旁监控箱6的压力信号检测电路中的取样电阻R6，将电流信号转换为电压信号进行A/D采样，电路68为CPU的A/D采样接口电路，F1、F2为保险丝，用于防止外部传感器短路。可调电位器P3和测点CK5安装于信号模拟电路板2的表面，可方便地调节模拟压力的大小，测点设计成表笔可插入式，可采用数字电流表串连接入，对压力信号采集精度进行精密测量。

所述金属热电阻温度信号模拟电路22，用于模拟水温、油温用Pt1000型温度传感器信号，可通过面板上的电位器在0-120℃范围内进行连续不间断地调节，并通过面板上的接线端子输送到柴油机机旁监控箱6。

图4是本实用新型中金属热电阻温度模拟电路的电路图，其可模拟柴油机冷却水温度信号。由于温度传感器为Pt1000型金属热电阻，故采用可调电位器P4与固定电阻R10串联模拟金属热电阻值。

电阻R10取1KΩ，可调电位器P4取500Ω，可模拟0～200℃温度范围的电阻值，该电阻信号通过接插件连接到柴油机机旁监控箱6中的电阻-电压变换电路，将电阻信号变换为与阻值成正比的电压信号，再送到A/D采样电路69中。可调电位器P4和测点CK10安装于信号模拟面板表面，可方便地调节模拟温度的大小，测点CK10采用短接线连接方式，短接线可灵活连接，既可模拟温度传感器开路，也可模拟传感器短路，对柴油机机旁监控箱6的故障报警功能进行测试。

所述热电偶温度信号模拟电路23，用于模拟柴油机排气温度用镍铬-镍硅型温度传感器信号，可通过面板上的电位器在0-800℃范围内进行连续不间断地调节，并通过面板上的接线端子输送到柴油机机旁监控箱6。

图5是本实用新型中热电偶温度模拟电路的电路图，可模拟柴油机排烟温度信号。由于实际的温度传感器采用的是热电偶，输出为微伏级电压信号，根据机旁监控箱中的热电偶检测电路的具体电路，参照镍铬-镍硅热电偶分度表，选取P6为220K电位器，模拟00～1200℃温度信号，该电压信号经机旁监控箱上的电压放大器AD524AD放大为0-10V电压信号后，送至A/D采样电路70中进行采样。可调电位器P6和测点CK8安装于信号模拟电路板2表面，可方便地调节模拟温度的大小，测点CK8采用短接线连接方式，短接线可灵活连接，既可模拟温度传感器开路，也可模拟传感器短路，对机旁监控箱的故障报警功能进行测试。

所述开关量传感器信号模拟电路24，用于模拟冷却水泄露、燃油泄漏等触点信号，触点信号通过面板上的接线端子输送到柴油机机旁监控箱6的I/O电路。

图6是本实用新型中开关量传感器信号模拟电路的电路图，在测试系统中，开关量传感器共有6路，图中以冷却水泄露、燃油泄漏触点信号为例，该信号采用钮子开关S9、S10进行模拟，钮子开关安装于模拟面板表面，信号经过接插件连接到机旁监控箱上的I/O电路，电阻R28、R30为上拉电阻，PCF8574T为I/O芯片；开关S9、S10断开时，芯片的5、6脚为“1”电平；开关S9、S10接通时，芯片的5、6脚为“0”电平，采样后的信号经I²C通信送至CPU中。

所述柴油机转速传感器信号模拟电路25，用于模拟柴油机转速传感器信号，可通过面板上的电位器在0-2000rpm范围内进行连续不间断地调节，并通过面板上的接线端子输送到柴油机机旁监控箱6。

图7是本实用新型中柴油机转速传感器信号模拟电路的电路图，转速信号为一组脉冲周期信号，其信号频率与转速成正比。频率f与转速n的关系为f＝Z·n/60，其中转速n的单位为：转/分，Z为测速齿轮的齿数。为了使得输出脉冲信号的频率(反映转速)可以调节，采用电压-频率转换芯片LM331，其输入端7脚为电压控制端，输出端3脚为周期脉冲信号，幅值为15V，该信号经接插件送至机旁监控箱中的转速信号检测电路，经过整形后形成5V的标准周期脉冲信号，分别连接到安保系统测频电路71和报警系统测频电路72。

为了模拟柴油机在起动、停机过程中转速信号变化的暂态过程，在LM331的控制电压输入端设计了RC充放电电路。当柴油机起动时，继电器触点REL2C闭合，15V电压通过电阻R101向电容C23充电，使得LM331输入端7的电压逐渐上升到稳态值，输出脉冲信号的频率也由0rpm逐渐上升到1500rpm；

当柴油机停机时，继电器触点REL2C断开，这时LM331第7脚电压不会突然变为0V，而是通过P3、C23电路放电，由某个稳定电压逐渐下降为0，使得LM331的第3脚输出脉冲信号的频率也是逐渐下降的，模拟柴油机停机时，在惯性的作用下，转速逐渐下降的过程。

所述输出信号测量仪表3，可采用0-10V直流电压表，安装于测试箱1的盖板上，并通过面板上的接线端子连接到柴油机机旁监控箱6的信号输出端，用于测量柴油机机旁监控箱6输出的模拟电压信号的正确性，相关模拟电压信号可通过RS422/USB转换电路4输出到便携式计算机5进行实时显示。

另外，在测试箱1的面板上还可安装有发光二极管指示灯，并通过面板上的接线端子连接到柴油机机旁监控箱6，用于指示电源状态和柴油机机旁监控箱6输出的触点信号的正确性，所述测试箱上1还包括用于测试所述发光二极管指示灯是否能正常工作的试灯按钮，该试灯按钮安装在所述测试箱1的面板上。

本实用新型通过各种传感器信号模拟电路、控制电路，模拟柴油机的各种工作状态及参数，并根据不同的工况设置和故障模拟，对柴油机机旁监控箱的功能，如控制功能，安全保护功能，报警、停机值精度等进行检测，完成对柴油机机旁监控箱的调试检验，可将机旁监控箱的故障定位到电路板级。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。