專利名稱：手持式萬用汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量儀的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種汽車電子檢測領域，涉及一種手持式萬用汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量儀。
背景技術(shù)：
汽車發(fā)動機的轉(zhuǎn)速是汽車制造和維修領域所關(guān)注的一個重要參數(shù)，傳統(tǒng)的再用車發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量方法采用感應汽車的高壓點火線圈的點火脈沖信號間接測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速，對于電噴發(fā)動機，總成集成程度很高，且都有塑料外殼覆蓋，靠測量高壓點火線圈脈沖的方式基本不能檢測。而且對于在用柴油車還要采用壓電式方法，把壓電傳感器固定在柴油發(fā)動機的高壓噴油管上，拆裝比較麻煩不方便使用。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種手持式萬用汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量儀，該新型易于安裝，能夠滿足不同型號的在用汽油車和柴油車發(fā)動機轉(zhuǎn)速的實時測量，且安裝方便測量準確。適用于現(xiàn)代汽車的試驗，測量及維修的各個領域。本實用新型解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種手持式萬用汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量儀，包括振動傳感器、低通濾波器、DSP處理器、AD采樣電路、操作按鍵、電源模塊、RS232通信模塊、信號處理電路、顯示電路，所述的電源模塊通過電瓶線給測量儀供電，用操作按鍵設置發(fā)動機的沖程和缸數(shù)，把帶磁性底座的內(nèi)置IC加速度的振動傳感器固定在發(fā)動機或車身的金屬殼體上，啟動發(fā)動機，振動傳感器能夠輸出一個與傳感器加速度值成正比的電壓信號，把電壓信號經(jīng)過信號處理電路，利用運算放大器將信號放大，采用抗混疊濾波，利用低通濾波器濾除高頻噪聲，防止AD采樣后數(shù)字信號出現(xiàn)頻率混疊，經(jīng)過直流偏置功能，使輸出信號范圍在AD采樣電路輸入允許范圍之內(nèi)，經(jīng)過上述處理后，AD采樣電路將模擬振動信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并傳輸至DSP處理器中獲取信號頻譜，實現(xiàn)基頻辨識和頻率修正，利用獲取的基頻計算汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速并通過顯示電路進行顯示，通過RS232通信模塊通信接口實現(xiàn)與其他儀器的通信。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點和有益效果。可提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量的實時性和簡易性，實現(xiàn)發(fā)動機轉(zhuǎn)速更加快速、準確的測量，傳統(tǒng)的再用車發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量方法采用感應汽車的高壓點火線圈的點火脈沖信號間接測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速，對于電噴發(fā)動機，總成集成程度很高，且都有塑料外殼覆蓋，靠測量高壓點火線圈脈沖的方式基本不能檢測。而且對于再用柴油車還要采用壓電式方法，把壓電傳感器固定在柴油發(fā)動機的高壓噴油管上，拆裝比較麻煩不方便使用。本實用新型的應用無論柴油機、汽油機，只需在發(fā)動機外身安裝一個帶磁性底座的震動傳感器即可實現(xiàn)測量，具有安裝的簡易性和普遍的通用性。具有與上位機進行通訊的功能，從而具有和其它裝置通訊，具有很大的推廣和應用價值。本實用新型的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。
圖I本實用新型的測量系統(tǒng)框圖圖2本實用新型DSP軟件程序流程圖圖3本實用新型DSP控制AD芯片采集流程圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及較佳的實施例，對依據(jù)本實用新型提供的具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。參見圖1-3，一種手持式萬用汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量儀，包括振動傳感器、低通濾波 器、DSP處理器、AD采樣電路、操作按鍵、電源模塊、RS232通信模塊、信號處理電路、顯示電路，所述的電源模塊通過電瓶線給測量儀供電，用操作按鍵設置發(fā)動機的沖程和缸數(shù)，把帶磁性底座的內(nèi)置IC加速度的振動傳感器固定在發(fā)動機或車身的金屬殼體上，啟動發(fā)動機，振動傳感器能夠輸出一個與傳感器加速度值成正比的電壓信號，把電壓信號經(jīng)過信號處理電路，利用運算放大器將信號放大，采用抗混疊濾波，利用低通濾波器濾除高頻噪聲，防止AD采樣后數(shù)字信號出現(xiàn)頻率混疊，經(jīng)過直流偏置功能，使輸出信號范圍在AD采樣電路輸入允許范圍之內(nèi)，經(jīng)過上述處理后，AD采樣電路將模擬振動信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并傳輸至DSP處理器中獲取信號頻譜，實現(xiàn)基頻辨識和頻率修正，利用獲取的基頻計算汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速并通過顯示電路進行顯示，通過RS232通信模塊通信接口實現(xiàn)與其他儀器的通信。硬件電路設計振動傳感器需要一個輸出電壓大于18V的4mA恒流源作為驅(qū)動，利用LM317實現(xiàn)該驅(qū)動，振動傳感器輸出的交流電壓信號疊加在12V直流偏置上，用一個電容隔直后，輸入到下級電路中。傳感器輸入信號一般為峰值10mV-60mV的電壓信號，AD米樣電路輸入范圍為0-3. 3V，所以采用放大電路放大倍數(shù)為50倍，設計有基于數(shù)字電位器的增益可調(diào)放大電路，由于固定增益放大電路可滿足要求，增益可調(diào)放大電路未使用。n為轉(zhuǎn)速，單位r/min，x為沖程，汽車發(fā)動機沖程為2沖程或4沖程，i為汽車發(fā)動機缸數(shù)，取值為2到8之間的整數(shù)值。&為汽車車身振動信號的基頻?？芍?，常見8缸4沖程汽車發(fā)動機在轉(zhuǎn)速達10000r/min時，振動信號基頻為666Hz，可視為傳感器輸入信號基頻的最高值，抗混疊濾波器設計為4階巴特沃斯有源濾波器，轉(zhuǎn)折頻率為800Hz，可有效濾除高次諧波分量和高頻噪聲。濾波電路輸出信號為直流分量為0的交流信號，AD采樣電路允許的輸入電壓范圍為0-3. 3V，利用加法電路將一直流基準電壓和交流振動信號疊加，實現(xiàn)直流偏置，滿足AD采樣電路要求。AD采樣電路由12位AD芯片ADS7823及其外圍電路組成，利用I2C總線與DSP通信，實現(xiàn)采集控制和數(shù)據(jù)傳輸，其采樣頻率由DSP控制，最高采樣頻率可滿足系統(tǒng)要求。數(shù)字信號處理器選用的是TI公司的TMS320VC5509A系列DSP，其最高時鐘頻率為200MHz，運算速度快，成本較低，其需要片外Flash存儲程序，為了減小電路板尺寸，采用串行Flash實現(xiàn)程序存儲，F(xiàn)lash芯片為SST25LF020A。通信接口為9針RS232接口，通信協(xié)議有兩個TTL方波輸出，利用RS232串口的I腳輸出，由DSP定時器輸出口和CD4024分頻器實現(xiàn)，方波頻率與發(fā)動機每秒轉(zhuǎn)速相同；RS232通信協(xié)議輸出，每次測量完成后，輸出該次測量值，利用DSP的GPIO 口和MAX3232芯片實現(xiàn)。顯示模塊采用12864LCD顯示模塊，由DSP的GPIO 口控制，鍵盤由三個微動開關(guān)、⑶4094芯片和DSP的GPIO 口實現(xiàn)。系統(tǒng)供電采用的是金升陽的電源模塊和LM1117線性電源芯片，系統(tǒng)輸入電壓范圍為12V±1. 2V，正常工作電流彡200mA。由于在發(fā)動機點火時有較大的浪涌電壓，當利用車載電瓶供電時，發(fā)動機點火時，應斷系統(tǒng)電源。軟件電路設計上電后，DSP首先進行初始化，然后讀取鍵盤輸入情況，如果無按鍵按下，則循環(huán)讀取鍵盤輸入情況，如果有按鍵按下，則判斷被按下的按鍵的功能，如果被按下按鍵功能是設置發(fā)動機沖程或缸數(shù)，則改變相應值后繼續(xù)掃描鍵盤，如果被按下按鍵功能是啟動測量，則DSP控制AD芯片采集輸入信號，將輸入信號進行頻譜分析，獲取信號基頻，進行頻率修正，利用測得基頻值計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速，并顯示，傳輸，最后判斷在該過程中，鍵盤是否輸入停止測量命令，確定是否停止測量。信號采集過程是利用DSP控制AD芯片進行采集，其過程如下采樣頻率由定時器確定，設定的采樣頻率為2400Hz，信號采樣點數(shù)為1024點。為了保證系統(tǒng)在采集過程中對鍵 盤的響應速度，在采集程序中嵌入了鍵盤讀取程序，只要保證在定時器定時時間到來前能完成發(fā)送采集命令，獲取采集值和鍵盤讀取的程序，就能保證很高的采樣頻率準確度。
權(quán)利要求1.一種手持式萬用汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量儀，包括振動傳感器、低通濾波器、DSP處理器、AD采樣電路、操作按鍵、電源模塊、RS232通信模塊、信號處理電路、顯示電路，其特征在于所述的電源模塊通過電瓶線給測量儀供電，用操作按鍵設置發(fā)動機的沖程和缸數(shù)，把帶磁性底座的內(nèi)置IC加速度的振動傳感器固定在發(fā)動機或車身的金屬殼體上，啟動發(fā)動機，振動傳感器能夠輸出一個與傳感器加速度值成正比的電壓信號，把電壓信號經(jīng)過信號處理電路，利用運算放大器將信號放大，采用抗混疊濾波，利用低通濾波器濾除高頻噪聲，防止AD采樣后數(shù)字信號出現(xiàn)頻率混疊，經(jīng)過直流偏置功能，使輸出信號范圍在AD采樣電路輸入允許范圍之內(nèi)，經(jīng)過上述處理后，AD采樣電路將模擬振動信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并傳輸至DSP處理器中獲取信號頻譜，實現(xiàn)基頻辨識和頻率修正，利用獲取的基頻計算汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速并通過顯示電路進行顯示，通過RS232通信模塊通信接口實現(xiàn)與其他儀器的通信。
專利摘要本實用新型涉及一種手持式萬用汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量儀，旨在提供一款簡便、性能可靠的測量儀，包括振動傳感器、低通濾波器、DSP處理器、AD采樣電路、操作按鍵、電源模塊、RS232通信模塊、信號處理電路、顯示電路，將儀器直接固定在汽車發(fā)動機或者車身的金屬殼體上測量并通過儀器顯示發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
文檔編號G01P3/48GK202548139SQ20122021115
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者段發(fā)階, 邸盼虎, 郭浩天 申請人:天津云沖科技有限公司