專利名稱：多功能電子油門模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于汽車試驗設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的發(fā)動機試驗臺架都通過控制油門執(zhí)行器拉線拉動油門踏板的方式來控制發(fā)動機油門的開度，由于油門執(zhí)行器存在機械抖動、磨損和卡死等問題，經(jīng)常造成發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩不穩(wěn)，控制誤差較大，并且具有一定的安全隱患。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種取代了現(xiàn)有發(fā)動機試驗臺架油門執(zhí)行器和油門踏板等機械部件，而采集發(fā)動機臺架輸出的油門開度控制信號的多功能電子油門模擬裝置。本實用新型由微處理器、電源轉(zhuǎn)換電路、晶振電路、復位電路、鍵盤電路、液晶顯示電路、油門信號采集電路、DA輸出電路和參考電壓電路組成微處理器Ml采用PIC18F系列增強型閃存單片機，內(nèi)部含有12位AD采樣模塊， 電源轉(zhuǎn)換電路主要由DC/DC模塊M4和保護二極管D2組成，JP4插頭接入臺架12-24V電源后，電源轉(zhuǎn)換電路將臺架電源轉(zhuǎn)換成5V電壓，在微處理器的電源和地之間接入47UF電解電容和0. IUF電容用于低頻和高頻干擾信號的濾波；晶振電路接入微處理器的OSCl和0SC2 引腳上，將微處理器的MCLR引腳通過電阻RlO接到VCC上，在復位電路中串聯(lián)了一個按鈕 S17 ；液晶顯示電路主要由1302字符式模塊JP2構(gòu)成，通過電阻R2來調(diào)節(jié)液晶模塊的顯示亮度，微處理器通過REO、REl, RE2引腳模擬的SPI總線向JP2發(fā)送讀寫命令，同時將要顯示的字符段通過RD0-RD7引腳發(fā)送給JP2 ；鍵盤電路由并行鍵盤電路和串行鍵盤電路組成， 鍵盤電路連接插頭JP3，通過上拉電阻連接到微處理器的引腳上；油門信號采集電路主要由D⑶數(shù)據(jù)采集板JP5構(gòu)成，經(jīng)過可變電阻Rl與電容Cl構(gòu)成的低通濾波器連接微處理器 RAO管腳，數(shù)字碼經(jīng)過微處理器引腳模擬的三線SPI總線送入到DA輸出電路中DA芯片Pl 和P2中，DA芯片采用專用12位串行DAC芯片MAX539。本實用新型工作于原有的發(fā)動機油門閉環(huán)控制系統(tǒng)中，取代了油門執(zhí)行器和油門踏板等機械部件，它通過采集發(fā)動機臺架輸出的油門開度控制信號，經(jīng)過本裝置的控制單元計算和處理，最終產(chǎn)生符合油門踏板參數(shù)曲線的兩路模擬信號，送入到發(fā)動機控制單元 ECU中，ECU控制節(jié)氣門打開相對應(yīng)的開度，克服了原有機械部件所引起的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩不穩(wěn)等問題，提高了設(shè)備運轉(zhuǎn)率和安全系數(shù)，使得原有臺架在改動不大的情況下實現(xiàn)了電子油門功能。

圖1是本實用新型微處理器電路圖；圖2是本實用新型電源轉(zhuǎn)換器電路圖；圖3是本實用新型復位電路圖；[0010]圖4是本實用新型鍵盤電路圖；圖5是本實用新型晶振電路圖；圖6是本實用新型液晶顯示電路圖； 圖7是本實用新型油門信號采集電路圖；圖8是本實用新型DA輸出電路和參考電壓電路。
具體實施方式
本實用新型由微處理器、電源轉(zhuǎn)換電路、晶振電路、復位電路、鍵盤電路、液晶顯示電路、油門信號采集電路、DA輸出電路和參考電壓電路組成微處理器Ml采用PIC18F系列增強型閃存單片機，內(nèi)部含有12位AD采樣模塊， 電源轉(zhuǎn)換電路主要由DC/DC模塊M4和保護二極管D2組成，JP4插頭接入臺架12-24V電源后，電源轉(zhuǎn)換電路將臺架電源轉(zhuǎn)換成5V電壓，在微處理器的電源和地之間接入47UF電解電容和0. IUF電容用于低頻和高頻干擾信號的濾波；晶振電路接入微處理器的OSCl和0SC2 引腳上，將微處理器的MCLR引腳通過電阻RlO接到VCC上，在復位電路中串聯(lián)了一個按鈕 S17 ；液晶顯示電路主要由1302字符式模塊JP2構(gòu)成，通過電阻R2來調(diào)節(jié)液晶模塊的顯示亮度，微處理器通過REO、REl, RE2引腳模擬的SPI總線向JP2發(fā)送讀寫命令，同時將要顯示的字符段通過RD0-RD7引腳發(fā)送給JP2 ；鍵盤電路由并行鍵盤電路和串行鍵盤電路組成， 鍵盤電路連接插頭JP3，通過上拉電阻連接到微處理器的引腳上；油門信號采集電路主要由D⑶數(shù)據(jù)采集板JP5構(gòu)成，經(jīng)過可變電阻Rl與電容Cl構(gòu)成的低通濾波器連接微處理器 RAO管腳，數(shù)字碼經(jīng)過微處理器引腳模擬的三線SPI總線送入到DA輸出電路中DA芯片Pl 和P2中，DA芯片采用專用12位串行DAC芯片MAX539。以下詳細敘述本實用新型本實用新型由微處理器、電源轉(zhuǎn)換電路、晶振電路、復位電路、鍵盤電路、液晶顯示電路、油門信號采集電路、采樣保持電路、DA輸出電路、參考電壓電路、光電隔離電路等組成。微處理器Ml采用PIC18F系列增強型閃存單片機，內(nèi)部含有12位AD采樣模塊，自帶看門狗。電源轉(zhuǎn)換電路主要由DC/DC模塊M4和保護二極管D2組成。當JP4插頭接入臺架 12-24V電源后，電源轉(zhuǎn)換電路將臺架電源轉(zhuǎn)換成5V電壓供整個裝置使用。保護二極管串聯(lián)在正極回路中，利用二極管反向截止的特點，有效地防止電源正負極接反時燒毀微處理器。 在微處理器的電源和地之間接入47UF電解電容和0. IUF電容用于低頻和高頻干擾信號的濾波。晶振電路由2個22PF電容C4、C5和10MHZ晶振Yl組成。晶振電路接入微處理器的 OSCl和0SC2引腳上，通過程序?qū)⑽⑻幚砥髟O(shè)置為高速晶振模式，就實現(xiàn)了為微處理器提供 20MHZ標準振蕩時鐘。微處理器的復位采用上電復位的方法，將微處理器的MCLR引腳通過電阻RlO接到VCC上實現(xiàn)，這樣既實現(xiàn)了微處理器的安全復位又省去了上電復位所需要的 RC元件。在復位電路中串聯(lián)了一個按鈕S17，當裝置出現(xiàn)問題時，可以通過手動按鍵的方式實現(xiàn)微處理器的安全復位。液晶顯示電路主要由1302字符式模塊JP2構(gòu)成，通過電阻R2 來調(diào)節(jié)液晶模塊的顯示亮度。工作時，微處理器通過RE0、RE1，RE2引腳模擬的SPI總線向 JP2發(fā)送讀寫命令，當發(fā)送寫命令時，同時將要顯示的字符段通過RD0-RD7引腳發(fā)送給JP2， 在JP2上就實現(xiàn)了相應(yīng)字符的顯示。當正確顯示后，JP2向微處理器發(fā)送顯示正確信號。微處理器進行下一步操作。鍵盤電路由并行鍵盤電路和串行鍵盤電路組成。鍵盤電路連接到插頭JP3后，通過上拉電阻連接到微處理器的相應(yīng)引腳上，微處理器的引腳設(shè)置為輸入下降沿觸發(fā)中斷觸發(fā)。當鍵盤電路上任何一個鍵按下后，將觸發(fā)微處理器中斷，微處理器通過內(nèi)部程序就讀取按下的引腳值。為了避免重復按鍵以及誤操作，程序內(nèi)部設(shè)置了消抖程序和誤操作識別程序。通過鍵盤電路輸入對應(yīng)的油門踏板參數(shù)將保存在微處理器內(nèi)部FLASH 中，掉電也不丟失。油門信號采集電路主要由DCU數(shù)據(jù)采集板JP5構(gòu)成，它根據(jù)臺架程序自動輸出與油門值對應(yīng)的0-5V電壓值，經(jīng)過由可變電阻Rl與電容Cl構(gòu)成的低通濾波器送入到微處理器RAO管腳中。通過改變Rl的阻值來調(diào)整濾波器的帶寬以適應(yīng)不同的發(fā)動機試驗環(huán)境需求。RAO引腳上的0-5V的電壓通過微處理器內(nèi)部的采樣保持電路被送入12位AD 轉(zhuǎn)換模塊中。經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字量，微處理器根據(jù)鍵盤輸入的油門踏板參數(shù)，經(jīng)過計算和分析，得出當前的油門開度值以及符合油門踏板曲線的兩路12位數(shù)字量。 微處理器Ml—方面通過液晶屏JP2顯示當前的油門開度，另一方面通過內(nèi)部光電隔離電路在RC5和RC7引腳輸出兩路與油門開度對應(yīng)的數(shù)字碼。數(shù)字碼經(jīng)過微處理器引腳模擬的三線SPI總線送入到DA輸出電路中DA芯片Pl和P2中，DA芯片采用專用12位串行DAC芯片 MAX539。它采用+5V供電、電壓輸出，具有極低的功耗。參考電壓電路中的穩(wěn)壓芯片MAX873 將5V電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的2. 5V電源，分別輸出給Pl和P2上的REFIN引腳作為DA輸出電路的電壓參考源。Pl和P2芯片根據(jù)DIN引腳輸入的12位的數(shù)字量，VOUT引腳對應(yīng)輸出兩路符合油門踏板曲線的0-5V模擬信號。兩路模擬信號送入到ECU后，ECU驅(qū)動發(fā)動機節(jié)氣門的開度，從而實現(xiàn)了臺架的電子油門功能。 本實用新型應(yīng)用于發(fā)動機控制臺架的實例首先通過鍵盤電路分別輸入臺架油門控制信號特性參數(shù)和兩路ET3發(fā)動機油門踏板特性參數(shù)。通過查詢鍵檢查參數(shù)設(shè)置是否正確，確認正確后，按下測量鍵，裝置進入工作狀態(tài)中。當發(fā)動機啟動時，臺架輸入模擬量為0V，裝置顯示油門為0%，發(fā)動機處于怠速狀態(tài)，轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)。當臺架發(fā)出20%的油門指令時，裝置顯示油門為20%，發(fā)動機轉(zhuǎn)速1560轉(zhuǎn)。 當發(fā)動機發(fā)出100%的油門指令時，裝置顯示油門為100%，轉(zhuǎn)速6500轉(zhuǎn)，扭矩5500匪。整個試驗過程中發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩運行平穩(wěn)，發(fā)動機響應(yīng)正常。該種多功能電子油門模擬裝置目前通過了可靠性試驗驗證和變工況試驗驗證，已經(jīng)應(yīng)用于多款發(fā)動機試驗中。經(jīng)過試驗反映整個裝置滿足了發(fā)動機油門控制的要求，克服了原有的機械裝置所造成的轉(zhuǎn)速和扭矩不穩(wěn)等問題，提高臺架的運轉(zhuǎn)率和安全系數(shù)。整個裝置響應(yīng)靈敏、精度高、抗干擾能力強， 較好地適應(yīng)了發(fā)動機復雜的試驗環(huán)境，并且成本低，具有一定的推廣價值。
權(quán)利要求1. 一種多功能電子油門模擬裝置，其特征在于由微處理器、電源轉(zhuǎn)換電路、晶振電路、復位電路、鍵盤電路、液晶顯示電路、油門信號采集電路、DA輸出電路和參考電壓電路組成微處理器Ml采用PIC18F系列增強型閃存單片機，內(nèi)部含有12位AD采樣模塊，電源轉(zhuǎn)換電路主要由DC/DC模塊M4和保護二極管D2組成，JP4插頭接入臺架12-24V電源后，電源轉(zhuǎn)換電路將臺架電源轉(zhuǎn)換成5V電壓，在微處理器的電源和地之間接入47UF電解電容和 0. IUF電容用于低頻和高頻干擾信號的濾波；晶振電路接入微處理器的OSCl和0SC2引腳上，將微處理器的MCLR引腳通過電阻RlO接到VCC上，在復位電路中串聯(lián)了一個按鈕S17 ； 液晶顯示電路主要由1302字符式模塊JP2構(gòu)成，通過電阻R2來調(diào)節(jié)液晶模塊的顯示亮度， 微處理器通過REO、REl, RE2引腳模擬的SPI總線向JP2發(fā)送讀寫命令，同時將要顯示的字符段通過RD0-RD7引腳發(fā)送給JP2 ；鍵盤電路由并行鍵盤電路和串行鍵盤電路組成，鍵盤電路連接插頭JP3，通過上拉電阻連接到微處理器的引腳上；油門信號采集電路主要由DCU數(shù)據(jù)采集板JP5構(gòu)成，經(jīng)過可變電阻Rl與電容Cl構(gòu)成的低通濾波器連接微處理器RAO管腳， 數(shù)字碼經(jīng)過微處理器引腳模擬的三線SPI總線送入到DA輸出電路中DA芯片Pl和P2中， DA芯片采用專用12位串行DAC芯片MAX539。
專利摘要一種多功能電子油門模擬裝置，屬于汽車試驗設(shè)備領(lǐng)域。本實用新型的目的是提供一種取代了現(xiàn)有發(fā)動機試驗臺架油門執(zhí)行器和油門踏板等機械部件，而采集發(fā)動機臺架輸出的油門開度控制信號的多功能電子油門模擬裝置。本實用新型由微處理器、電源轉(zhuǎn)換電路、晶振電路、復位電路、鍵盤電路、液晶顯示電路、油門信號采集電路、DA輸出電路和參考電壓電路組成。本實用新型工作于原有的發(fā)動機油門閉環(huán)控制系統(tǒng)中，取代了油門執(zhí)行器和油門踏板等機械部件，它通過采集發(fā)動機臺架輸出的油門開度控制信號，經(jīng)過本裝置的控制單元計算和處理，最終產(chǎn)生符合油門踏板參數(shù)曲線的兩路模擬信號，送入到發(fā)動機控制單元ECU中，ECU控制節(jié)氣門打開相對應(yīng)的開度，克服了原有機械部件所引起的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩不穩(wěn)等問題，提高了設(shè)備運轉(zhuǎn)率和安全系數(shù)，使得原有臺架在改動不大的情況下實現(xiàn)了電子油門功能。
文檔編號G01M15/02GK201955235SQ201020688478
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者祝恒坤, 程傳河, 趙永強, 陳宏 申請人:中國第一汽車集團公司