基于dsp的節氣門開度傳感器的測控系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統,其包括節氣門工況模擬裝置、節氣門開度傳感器、開度指示盤、下位機單元及上位PC機人機界面單元;下位機單元包括下位機DSP系統板、節氣門傳感器調理電路和開度舵機驅動電路;下位機DSP系統板雙向通信連接上位PC機人機界面單元,同時連接開度舵機驅動電路并通過開度舵機驅動電路連接節氣門工況模擬裝置;節氣門工況模擬裝置包括開度舵機;節氣門開度傳感器一端通過法蘭盤聯結開度舵機,另一端通過節氣門傳感器調理電路反饋連接下位機DSP系統板,同時還與開度指示盤連接。本實用新型結構設計簡單、合理,操作使用簡單、方便,成本低,測試直觀、精確且效率高,能方便實際應用。
【專利說明】基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及汽車傳感器檢測技術,尤其涉及一種基于DSP的節氣門開度傳感 器的測控系統。
【背景技術】
[0002] 為了提高我國汽車產業的核心競爭力,改善汽車產業人才匱乏的現狀,國內許多 高等院校開始加強汽車專業的學科建設,而其中汽車電子已成為汽車工業發展的核心技 術。在汽車電子產品中,傳感器已成為關鍵的基礎配套產品。目前市場上的傳感器實驗臺 不能有針對性的滿足汽車傳感技術方面的實踐教學要求,或針對工業應用而不便于實踐教 學,為此之前一直以簡易的實驗器材進行實驗。譬如"節氣門開度傳感器"實驗,只能把傳 感器用起子手動旋轉后大致觀測電阻輸出特性,沒有標定對象平臺,更無法查看傳感器的 靈敏度、線性度、重復度等特性。無法更深入的了解和應用,且測試過程非常不便,不便于規 模化、重復化實驗;同時節氣門開度傳感器開度信息相關測試和標定所選用的測控系統結 構復雜,成本高,使用不夠簡單、方便,測試效率偏低,測試不夠直觀以及標定不方便、不夠 精確。
[0003] 上述可知,有必要對現有技術進一步改進。
【發明內容】
[0004] 本實用新型是為了解決現有汽車節氣門開度傳感器相關測試和標定裝置的測控 系統結構設計復雜,成本高,操作使用不夠簡單、方便,測試不夠直觀,測試效率和測試精度 偏低而提出一種結構設計簡單、合理,操作使用簡單、方便,人機界面友好,測試直觀、精確, 測試效率高,成本低,能方便實際應用的基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統。
[0005] 本實用新型是通過以下技術方案實現的:
[0006] 上述的基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統,包括下位機單元及與所述下位 機單元連接的上位PC機人機界面單元;所述測控系統還包括節氣門工況模擬裝置、節氣 門開度傳感器和開度指示盤;所述下位機單元包括下位機DSP系統板、節氣門傳感器調理 電路和開度舵機驅動電路;所述下位機DSP系統板雙向通信連接所述上位PC機人機界面 單元,同時連接所述開度舵機驅動電路并通過所述開度舵機驅動電路連接所述節氣門工況 模擬裝置,包括端口 ADCIN12及供PWM波形輸出的輸出引腳PWM9 ;所述節氣門工況模擬裝 置包括開度舵機;所述節氣門開度傳感器一端通過法蘭盤聯結所述開度舵機,另一端通過 所述節氣門傳感器調理電路反饋連接所述下位機DSP系統板,同時還與所述開度指示盤連 接。
[0007] 所述基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統,其中:所述節氣門傳感器調理電 路由電阻R41?R46、運算放大器U1和U2以及電容C41組成;所述電阻R41-端接地,另一端 連接所述運算放大器U1的同相輸入端;所述電阻R42-端連接有輸入端子KD-IN,其通過 所述輸入端子KD-IN與所述節氣門傳感器連接;所述節氣門傳感器與所述輸入端子KD-IN 之間還串聯了一個自鎖按鈕開關KG ;所述電阻R42的另一端與所述運算放大器U1的反相 輸入端連接;所述電阻R43連接于所述運算放大器U1的反相輸入端與信號輸出端之間;所 述運算放大器U1的信號輸出端還通過所述電阻R45連接所述運算放大器U2的反相輸入 端;所述運算放大器U2的同相輸入端則通過所述電阻R44接地,信號輸出端連接于所述端 口 ADCIN12 ;所述電阻R46連接于所述運算放大器U2的反相輸入端與信號輸出端之間;所 述電容C41并聯于所述端口 ADCIN12,即一端連接于所述運算放大器U2的信號輸出端,另一 端接地。
[0008] 所述基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統,其中:所述開度舵機驅動電路由 電阻R121?R123、三極管Q12和開關光耦U12組成;所述電阻R121 -端連接下位機單元4 的下位機DSP系統板41的輸出引腳PWM9,另一端連接三極管Q12的基極;所述三極管Q12 的集電極通過電阻R122連接+5V電源,發射極接地;所述開關光耦U12的陽極連接三極管 Q12的集電極,陰極連接三極管Q12的發射極,集電極連接另一+5V電源;所述開關光耦U12 的發射極連接有輸出端子KD-0UT,其通過所述輸出端子KD-0UT插接于所述開度舵機;所述 電阻R123 -端連接所述開關光耦U12的發射極,另一端接地。
[0009] 所述基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統,其中:所述節氣門開度傳感器通 過1號引腳接地,通過2號引腳連接+5V電源,通過3號引腳與所述輸入端子KD-IN匹配插 接;所述開度舵機連接+5V電源,同時接地。
[0010] 所述基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統,其中:所述節氣門開度傳感器與 節氣門傳感器調理電路之間還設有測量端口 KD-C,所述測量端口 KD-C連接有萬用表。
[0011] 有益效果:
[0012] 本實用新型基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統結構設計簡單、合理,成本 低,人機界面友好,操作使用簡單、方便,測試效率高;其中,節氣門傳感器調理電路不僅能 減少外接電路對后級測量電路的影響,以減小測量誤差,而且能起到濾除干擾雜波的作用, 提高了測控系統的抗干擾能力;開度舵機驅動電路的驅動效率高,除了可以避免舵機伺服 反饋控制中的波動信號對下位機DSP系統板的影響,還能避免懸浮電平對開度舵機的誤動 作,保證了整個測控系統性能的穩定;同時,通過實際的開度指示盤、上位PC機人機界面單 元的虛擬開度表、萬用表等多種測量方式的有機結合,使得開度測試方便、直觀,標定更加 精確,能夠加深實驗者對節氣門開度傳感器參數標定、舵機控制、虛擬儀表等的認知理解; 再則,靈活的模塊化設計及插拔連接,不僅能滿足相關的實踐教學,也是很好的畢業設計和 課余電子設計應用的實踐平臺,配合其它傳感器輸入,還能作為電子節氣門模擬控制的平 臺。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統的結構原理圖;
[0014] 圖2為本實用新型基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統的控制電路圖。
【具體實施方式】
[0015] 如圖1、2所示,本實用新型基于DSP的節氣門開度傳感器測控系統,包括節氣門工 況模擬裝置1、節氣門開度傳感器2、開度指示盤3、下位機單元4和上位PC機人機界面單 元5。其中,該下位機單元4包括下位機DSP系統板41、節氣門傳感器調理電路42和開度 舵機驅動電路43。
[0016] 該節氣門工況模擬裝置1 一端連接節氣門開度傳感器2,另一端通過開度舵機驅 動電路43與下位機DSP系統板41連接;其中,該節氣門工況模擬裝置1包括開度舵機11 ; 該開度舵機11通過法蘭盤與節氣門開度傳感器2聯結,同時連接+5V電源和地(模擬地)。 由于旋轉過程中需要克服的靜摩擦力較大,因此,本實施例中該開度舵機11選用了扭矩高 的MG90S型舵機,其體積小巧,性價比高,5V供電下扭矩達2. 4kg · cm,滿足負載驅動要求。
[0017] 該節氣門開度傳感器2 -端連接開度指示盤3,另一端通過節氣門傳感器調理電 路42連接下位機DSP系統板41同時,在節氣門開度傳感器2與節氣門傳感器調理電路42 之間還設有測量端口 KD-C,該測量端口 KD-C還連接有萬用表6,通過萬用表6可實時測量 當前節氣門開度傳感器2的參數值,并結合開度指示盤3以及上位PC機人機界面單元5的 虛擬開度盤進行多位一體的顯示,方便測量和標定。該該節氣門開度傳感器2還通過1號 引腳接地,通過2號引腳連接+5V電源,通過3號引腳輸出電壓信號。
[0018] 該下位機DSP系統板41的一端通過串口進行雙向通信連接上位PC機人機界面單 元5,另一端連接開度舵機驅動電路43并通過開度舵機驅動電路43來驅動節氣門工況模擬 裝置1。該下位機DSP系統板41包括端口 ADCIN12及供PWM波形輸出的輸出引腳PWM9。
[0019] 該節氣門傳感器調理電路42由電阻R41?R46、運算放大器U1和U2以及電容C41 組成。該電阻R41 -端接地(數字地),另一端連接運算放大器U1的同相輸入端。該電阻 R42 -端連接有輸入端子KD-IN,其通過輸入端子KD-IN與節氣門開度傳感器2的3號引腳 匹配插接;其中,為方便測試開度傳感器電阻,在該節氣門開度傳感器的3號引腳與輸入端 子KD-IN之間還串聯了一個自鎖按鈕開關KG,斷開時測量電阻,閉合時進行在線開度調控; 該電阻R42的另一端與運算放大器U1的反相輸入端連接。該電阻R43連接于運算放大器 U1的反相輸入端與信號輸出端之間;該運算放大器U1的信號輸出端還通過電阻R45連接 另一運算放大器U2的反相輸入端;該運算放大器U2的同相輸入端則通過電阻R44接地(數 字地);電阻R46連接于運算放大器U2的反相輸入端與信號輸出端之間;該運算放大器U2 的信號輸出端連接于下位機單元4的下位機DSP系統板41的端口 ADCIN12,通過運算放大 器U1和U2的阻抗匹配特性即輸入阻抗大、輸出阻抗小的特點,能減少外接電路對后級測量 電路的影響,以減小測量誤差。該電容C41并聯于下位機DSP系統板41的端口 ADCIN12,即 一端連接于運算放大器U2的信號輸出端,另一端接地(數字地),能起到濾除干擾雜波的作 用。
[0020] 該開度舵機驅動電路43由電阻R121?R123、三極管Q12和開關光耦U12組成;其 中,該電阻R121 -端連接下位機單元4的下位機DSP系統板41的輸出引腳PWM9,另一端 連接三極管Q12的基極;三極管Q12的集電極通過電阻R122連接+5V電源,發射極接地(數 字地);電阻R121和R122為三極管限流及匹配電阻,以確保三極管工作在飽和導通與截止 狀態;電阻R122同時也為光耦輸入端的限流匹配電阻,確保開關光耦U12的輸入電流驅動 發光二極管在額定發光區間內。開關光耦U12的陽極連接三極管Q12的集電極,開關光耦 U12的陰極連接三極管Q12的發射極,開關光耦U12的集電極連接另一 +5V電源,開關光耦 U12的發射極連接有輸出端子KD-0UT,該開關光耦U12通過輸出端子KD-0UT插接于該節氣 門工況模擬裝置1的開度舵機11。電阻R123 -端連接開關光耦U12的發射極,另一端接 地(模擬地),電阻R123為光耦輸出端匹配電阻,取值較大以確保光敏晶體管導通時工作在 飽和狀態,同時電阻R123也充當開度舵機11控制端的下拉電阻,以避免懸浮電平對開度舵 機11的誤動作。本實施例中該開關光稱U12為4N25型開關光奉禹。
[0021] 上位PC機人機界面單元5通過電信號連接下位機單元4,其用于將下位機單元4 傳來的開度測量數據后同步進行顯示,同時設定操作者所期望的開度并發送給下位機單元 4。
[0022] 本實用新型結構設計簡單、合理,操作使用簡單、方便,成本低,其靈活的模塊化設 計及插拔連接,能方便實際應用,不僅能滿足相關的實踐教學,能夠加深實驗者對節氣門開 度傳感器參數標定、舵機控制、虛擬儀表等的認知理解,也是很好的畢業設計和課余電子設 計應用的實踐平臺。
【權利要求】
1. 一種基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統,包括下位機單元及與所述下位機 單元連接的上位PC機人機界面單元;其特征在于:所述測控系統還包括節氣門工況模擬裝 置、節氣門開度傳感器和開度指示盤; 所述下位機單元包括下位機DSP系統板、節氣門傳感器調理電路和開度舵機驅動電 路; 所述下位機DSP系統板雙向通信連接所述上位PC機人機界面單元,同時連接所述開 度舵機驅動電路并通過所述開度舵機驅動電路連接所述節氣門工況模擬裝置,包括端口 ADCIN12及供PWM波形輸出的輸出引腳PWM9 ; 所述節氣門工況模擬裝置包括開度舵機; 所述節氣門開度傳感器一端通過法蘭盤聯結所述開度舵機,另一端通過所述節氣門傳 感器調理電路反饋連接所述下位機DSP系統板,同時還與所述開度指示盤連接。
2. 如權利要求1所述的基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統,其特征在于:所述 節氣門傳感器調理電路由電阻R41?R46、運算放大器U1和U2以及電容C41組成; 所述電阻R41 -端接地,另一端連接所述運算放大器U1的同相輸入端; 所述電阻R42-端連接有輸入端子KD-IN,其通過所述輸入端子KD-IN與所述節氣門傳 感器連接; 所述節氣門傳感器與所述輸入端子KD-IN之間還串聯了一個自鎖按鈕開關KG; 所述電阻R42的另一端與所述運算放大器U1的反相輸入端連接; 所述電阻R43連接于所述運算放大器U1的反相輸入端與信號輸出端之間; 所述運算放大器U1的信號輸出端還通過所述電阻R45連接所述運算放大器U2的反相 輸入端; 所述運算放大器U2的同相輸入端則通過所述電阻R44接地,信號輸出端連接于所述端 Π ADCIN12 ; 所述電阻R46連接于所述運算放大器U2的反相輸入端與信號輸出端之間; 所述電容C41并聯于所述端口 ADCIN12,即一端連接于所述運算放大器U2的信號輸出 端,另一端接地。
3. 如權利要求2所述的基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統,其特征在于:所述 開度舵機驅動電路由電阻R121?R123、三極管Q12和開關光耦U12組成; 所述電阻R121 -端連接下位機單元4的下位機DSP系統板41的輸出引腳PWM9,另一 端連接三極管Q12的基極; 所述三極管Q12的集電極通過電阻R122連接+5V電源,發射極接地; 所述開關光耦U12的陽極連接三極管Q12的集電極,陰極連接三極管Q12的發射極,集 電極連接另一+5V電源; 所述開關光耦U12的發射極連接有輸出端子KD-OUT,其通過所述輸出端子KD-OUT插接 于所述開度舵機; 所述電阻R123 -端連接所述開關光耦U12的發射極,另一端接地。
4. 如權利要求2所述的基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統,其特征在于:所述 節氣門開度傳感器通過1號引腳接地,通過2號引腳連接+5V電源,通過3號引腳與所述輸 入端子KD-IN匹配插接; 所述開度舵機連接+5V電源,同時接地。
5.如權利要求2所述的基于DSP的節氣門開度傳感器的測控系統,其特征在于:所 述節氣門開度傳感器與節氣門傳感器調理電路之間還設有測量端口 KD-C,所述測量端口 KD-C連接有萬用表。
【文檔編號】G05B19/042GK203869720SQ201420311922
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】程登良, 黃海波, 蔣偉榮, 黃志文, 王衛華, 張凱 申請人:湖北汽車工業學院