基于dsp的節(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于DSP的節(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)，其包括節(jié)氣門工況模擬裝置、節(jié)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(tǒng)板、節(jié)氣門傳感器調(diào)理電路和開度舵機驅(qū)動電路；下位機DSP系統(tǒng)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(qū)動電路并通過開度舵機驅(qū)動電路連接節(jié)氣門工況模擬裝置；節(jié)氣門工況模擬裝置包括開度舵機；節(jié)氣門開度傳感器一端通過法蘭盤聯(lián)結(jié)開度舵機，另一端通過節(jié)氣門傳感器調(diào)理電路反饋連接下位機DSP系統(tǒng)板，同時還與開度指示盤連接。本實用新型結(jié)構(gòu)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(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型涉及汽車傳感器檢測技術(shù)，尤其涉及一種基于DSP的節(jié)氣門開度傳感 器的測控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了提高我國汽車產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，改善汽車產(chǎn)業(yè)人才匱乏的現(xiàn)狀，國內(nèi)許多 高等院校開始加強汽車專業(yè)的學科建設，而其中汽車電子已成為汽車工業(yè)發(fā)展的核心技 術(shù)。在汽車電子產(chǎn)品中，傳感器已成為關(guān)鍵的基礎配套產(chǎn)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(shù)方面的實踐教學要求，或針對工業(yè)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(jié)氣門開度傳感器"實驗，只能把傳 感器用起子手動旋轉(zhuǎn)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(guī) 模化、重復化實驗；同時節(jié)氣門開度傳感器開度信息相關(guān)測試和標定所選用的測控系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)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(xiàn)有技術(shù)進一步改進。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本實用新型是為了解決現(xiàn)有汽車節(jié)氣門開度傳感器相關(guān)測試和標定裝置的測控 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)。
[0005] 本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 上述的基于DSP的節(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)，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(tǒng)還包括節(jié)氣門工況模擬裝置、節(jié)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(tǒng)板、節(jié)氣門傳感器調(diào)理 電路和開度舵機驅(qū)動電路；所述下位機DSP系統(tǒng)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(qū)動電路并通過所述開度舵機驅(qū)動電路連接所述節(jié)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(jié)氣門工況模擬裝 置包括開度舵機；所述節(jié)氣門開度傳感器一端通過法蘭盤聯(lián)結(jié)所述開度舵機，另一端通過 所述節(jié)氣門傳感器調(diào)理電路反饋連接所述下位機DSP系統(tǒng)板，同時還與所述開度指示盤連 接。
[0007] 所述基于DSP的節(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)，其中：所述節(jié)氣門傳感器調(diào)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(jié)氣門傳感器連接；所述節(jié)氣門傳感器與所述輸入端子KD-IN 之間還串聯(lián)了一個自鎖按鈕開關(guān)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(lián)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(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)，其中：所述開度舵機驅(qū)動電路由 電阻R121?R123、三極管Q12和開關(guān)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(tǒng)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(fā)射極接地；所述開關(guān)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(fā)射極，集電極連接另一+5V電源；所述開關(guān)光耦U12 的發(fā)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(guān)光耦U12的發(fā)射極，另一端接地。
[0009] 所述基于DSP的節(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)，其中：所述節(jié)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(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)，其中：所述節(jié)氣門開度傳感器與 節(jié)氣門傳感器調(diào)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(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jié)氣門傳感器調(diào)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(tǒng)的抗干擾能力；開度舵機驅(qū)動電路的驅(qū)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(tǒng)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(tǒng)性能的穩(wěn)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(jié)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(jié)氣門開度傳感器參數(shù)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(guān)的實踐教學，也是很好的畢業(yè)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(jié)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(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0014] 圖2為本實用新型基于DSP的節(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)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(jié)氣門開度傳感器測控系統(tǒng)，包括節(jié)氣門工 況模擬裝置1、節(jié)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(tǒng)板41、節(jié)氣門傳感器調(diào)理電路42和開度 舵機驅(qū)動電路43。
[0016] 該節(jié)氣門工況模擬裝置1 一端連接節(jié)氣門開度傳感器2,另一端通過開度舵機驅(qū) 動電路43與下位機DSP系統(tǒng)板41連接；其中，該節(jié)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(jié)氣門開度傳感器2聯(lián)結(jié)，同時連接+5V電源和地(模擬地)。 由于旋轉(zhuǎn)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(qū)動要求。
[0017] 該節(jié)氣門開度傳感器2 -端連接開度指示盤3,另一端通過節(jié)氣門傳感器調(diào)理電 路42連接下位機DSP系統(tǒng)板41同時，在節(jié)氣門開度傳感器2與節(jié)氣門傳感器調(diào)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(jié)氣門開度傳感器2的參數(shù)值，并結(jié)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(jié)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(tǒng)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(qū)動電路43并通過開度舵機驅(qū)動電路43來驅(qū)動節(jié)氣門工況模擬 裝置1。該下位機DSP系統(tǒng)板41包括端口 ADCIN12及供PWM波形輸出的輸出引腳PWM9。
[0019] 該節(jié)氣門傳感器調(diào)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(shù)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(jié)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(jié)氣門開度傳感器的3號引腳與輸入端 子KD-IN之間還串聯(lián)了一個自鎖按鈕開關(guān)KG，斷開時測量電阻，閉合時進行在線開度調(diào)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(shù) 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(tǒng)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(lián)于下位機DSP系統(tǒng)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(shù)字地)，能起到濾除干擾雜波的作 用。
[0020] 該開度舵機驅(qū)動電路43由電阻R121?R123、三極管Q12和開關(guān)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(tǒng)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(fā)射極接地(數(shù) 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(tài)；電阻R122同時也為光耦輸入端的限流匹配電阻，確保開關(guān)光耦U12的輸入電流驅(qū)動 發(fā)光二極管在額定發(fā)光區(qū)間內(nèi)。開關(guān)光耦U12的陽極連接三極管Q12的集電極，開關(guān)光耦 U12的陰極連接三極管Q12的發(fā)射極，開關(guān)光耦U12的集電極連接另一 +5V電源，開關(guān)光耦 U12的發(fā)射極連接有輸出端子KD-0UT，該開關(guān)光耦U12通過輸出端子KD-0UT插接于該節(jié)氣 門工況模擬裝置1的開度舵機11。電阻R123 -端連接開關(guān)光耦U12的發(fā)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(tài)，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(guān)光稱U12為4N25型開關(guān)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(shù)據(jù)后同步進行顯示，同時設定操作者所期望的開度并發(fā)送給下位機單元 4。
[0022] 本實用新型結(jié)構(gòu)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(guān)的實踐教學，能夠加深實驗者對節(jié)氣門開 度傳感器參數(shù)標定、舵機控制、虛擬儀表等的認知理解，也是很好的畢業(yè)設計和課余電子設 計應用的實踐平臺。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于DSP的節(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)，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(tǒng)還包括節(jié)氣門工況模擬裝 置、節(jié)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(tǒng)板、節(jié)氣門傳感器調(diào)理電路和開度舵機驅(qū)動電 路； 所述下位機DSP系統(tǒng)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(qū)動電路并通過所述開度舵機驅(qū)動電路連接所述節(jié)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(jié)氣門工況模擬裝置包括開度舵機； 所述節(jié)氣門開度傳感器一端通過法蘭盤聯(lián)結(jié)所述開度舵機，另一端通過所述節(jié)氣門傳 感器調(diào)理電路反饋連接所述下位機DSP系統(tǒng)板，同時還與所述開度指示盤連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于DSP的節(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)，其特征在于：所述 節(jié)氣門傳感器調(diào)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(jié)氣門傳 感器連接； 所述節(jié)氣門傳感器與所述輸入端子KD-IN之間還串聯(lián)了一個自鎖按鈕開關(guān)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(lián)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(quán)利要求2所述的基于DSP的節(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)，其特征在于：所述 開度舵機驅(qū)動電路由電阻R121?R123、三極管Q12和開關(guān)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(tǒng)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(fā)射極接地； 所述開關(guān)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(fā)射極，集 電極連接另一+5V電源； 所述開關(guān)光耦U12的發(fā)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(guān)光耦U12的發(fā)射極，另一端接地。
4. 如權(quán)利要求2所述的基于DSP的節(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)，其特征在于：所述 節(jié)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(quán)利要求2所述的基于DSP的節(jié)氣門開度傳感器的測控系統(tǒng)，其特征在于：所 述節(jié)氣門開度傳感器與節(jié)氣門傳感器調(diào)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(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】程登良, 黃海波, 蔣偉榮, 黃志文, 王衛(wèi)華, 張凱 申請人:湖北汽車工業(yè)學院