世界各地的大學生和研究人員都已經厭倦了仿真和模擬的機器設備，那樣似乎每個人都有一臺虛擬的機器。相反，學生們希望能夠在真正的機器上工作。因此位于科羅拉多州Fort Collins的科羅拉多大學的發(fā)動機和能源轉換試驗室建立了一個真正的發(fā)動機檢測實驗室，并且通過因特網使世界各地的人都能夠使用。

Opto 22公司提供了在線數(shù)據采集設備以及全球發(fā)動機工程的發(fā)動機控制，Opto 22經受住了大量殘酷的考驗：三年來無論研究生和本科生怎樣使用，設備從未發(fā)生過故障。

在線雙沖量發(fā)動機的應用


在美國，由于所需要的專門設備的高額成本，擁有發(fā)動機開發(fā)項目和研究實驗室的大學在逐漸地減少。同時，對經過發(fā)動機檢測和開發(fā)培訓的人員的要求卻在快速地增長。這種需求的增長是由于交通運輸業(yè)的發(fā)展，當然也是由于對分布式能源生產的新的關注。

建立在老的Fort Collins能源設備的基礎上，EECL是世界上最尖端的大學發(fā)動機開發(fā)實驗室之一。也許是由于著名的Methanol馬拉松競賽，美國能源部在資助一場競賽，各大學之間比賽究竟誰能夠制造以甲醇為原料的最好的交通工具。天然氣為能源的交通工具的制造比賽也同樣舉行，這造成了每年各方之間“激烈的交火”。

不參加比賽的時候，實驗室就致力于關于應用于天然氣工業(yè)的發(fā)動機、混合式大孔徑的發(fā)動機及雙沖程發(fā)動機的一些基礎和高級的研究。高壓燃料氣注射、空氣污染形成、參量發(fā)射監(jiān)控、內燃機內部的混合過程、濕度對發(fā)動機性能的影響以及一些別的工程項目的都是研究的對象。EECL做所有的這些工作不僅因為它是世界上最好的實驗室之一，也因為它是僅有的幾個能進行這些研究的地方。

科羅拉多大學機械工程的副教授和EECL的主任Bryan Willson博士說，他們建立全球發(fā)動機項目是為了滿足日益增長的富有經驗的研究人員的需求。Willson說：“我們決定建立一個能夠被全美國和全世界的學生使用的發(fā)動機試驗裝置。”

由于建造和維護這些研究設備的高額費用，全球發(fā)動機項目由美國科學基金會資助。實驗室允許從研究生到博士生的各個層次的人都能夠撥號上網連接設備，開動700-cc Briggs&Stratton Daihatsu雙沖量發(fā)動機，運行發(fā)動機測試并立即從因特網上下載測試數(shù)據。



利用Opto 22監(jiān)控硬件能夠使學生在線改變負載、速度、點燃時間和空氣－燃料比，然后監(jiān)控燃料消耗、能源和力矩輸出、消耗的化學能源、所做的功以及燃燒效率。學生們也根據熱平衡驗證熱量都去了哪里。傳感器檢測熱消耗、熱夾套和水溫。

研究生的設備耐受檢驗
“所有的大學都有因特網能力，但實際上只有一部分將因特網用于教育，”Willson解釋說，“大多數(shù)學校的教授郵寄課堂講義和作業(yè)，除此之外沒有其他的應用了。我們希望能夠想出如何更好地在教育中利用因特網資源。”

Willson說一些大學，包括CSU都建立了試驗用的仿真器，但是學生們想控制真實的硬件設施，而不是虛擬的機器。因此CSU決定建立實際的設備，并提高它的魯棒性和可靠性，以使全世界都能在因特網上使用它。

“我們想建立這樣的設備以使我們能夠了解各種相關的問題，看學生們如何瀏覽這些測試方法，并且找到所有使用因特網從事教育所出現(xiàn)的令人感興趣的方面，”Willson說，“在來自世界各地的學生都使用這項資源之后，我們希望能發(fā)現(xiàn)一些我們從未遇到過的關于因特網教育的事情。”

對可靠性的要求否定了通常的建立學院硬件的方法。“大多數(shù)學校通常采集數(shù)據的方法是把一個通用的模擬/數(shù)字板插入到PC機里面，”Willson 解釋說，“我們的經驗是我們花費大量的時間來解決這些板子和個體通道的問題，假如我們丟失了整塊板，我們的整個測試系統(tǒng)就癱瘓了。”

Colorado州立大學機械系副教授，EEC指導，Bryan Willson博士

Willson用Opto 22工業(yè)I/O和調節(jié)器。“因為我們做了大量關于天然氣系統(tǒng)的工作，因此積累了許多關于Opto 22的經驗，”Willson說，“許多天然氣設備都采用Opto 22硬件，因為它特別可靠。另外，即使Opto 22模塊確實存在問題，我們也只會丟失一個通道的數(shù)據而不是整塊板子的數(shù)據。”

全球發(fā)動機工程是在Opto 22調節(jié)器下運行的。用戶接口用Opto顯示軟件生成，模擬和數(shù)字I/O布線進入Opto 22數(shù)據采集系統(tǒng)?？刂七壿嬍怯肙pto 22編程語言寫成的。

“Opto 22硬件很耐用，”Willson說，“我們的三屆研究生和本科生用各種不可預見的方式使用設備，都沒有出現(xiàn)任何設備故障。如果按照通常的大學方法去做，根據我們的經驗現(xiàn)在我們應該使用了許多塊板子了。”

Opto 22解決了另一個一直困擾大學的問題。“研究生都不得不寫文檔，”Willson說“在這個系統(tǒng)上工作的每組研究生都直接做控制上的改變，從來不做記錄。幸運地是，Opto 22系統(tǒng)都能夠自動記錄。”

全球測試發(fā)動機僅僅在世界上應用了幾個星期，因此只有幾百人用過它。目前的抱怨是：“由于它太容易使用了，學生們認為這是一個仿真。我們不得不加一個麥克風和聲音，以使測試者知道我們使用的是真實的發(fā)動機，不是仿真。”Willson說。

為了使用這個系統(tǒng)，測試者首先要訪問網站，預約測試時間，然后得到測試時間和密碼。在被分配的時間內，他或她登錄網站，輸入密碼，得到一個和Opto 22調節(jié)器屏幕相似的顯示界面。測試者移動鼠標，輸入數(shù)據，按動按鈕以調節(jié)測試參數(shù)。
聰明的編程能使實際的控制系統(tǒng)受到愚弄，在他們看來，他們所接收的數(shù)據像是直接來自主操作臺，而不是因特網。“我們所送給用戶的都是屏幕顯示，而我們收到的是鼠標和鍵盤的移動，”Willson說，“我們不想讓我們的用戶應用 特殊的軟件。它應該在世界上任何地方的任何瀏覽器上都能使用。”

目前，實驗室一直被美國、南美、尼泊爾、印度、韓國和歐洲的學生和研究人員使用。大學、高校和研究實驗室都在使用。明年，它也回進入初中。Opto 22相信它的硬件甚至能夠吸引初中生的注意。

 

 

 

 

 

 

 

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