專利名稱：利用汽車發(fā)動機播報數據驅動電磁式組合儀表的裝置的制作方法
利用汽車發(fā)動機播報數據驅動電磁式組合儀表的裝置技術領域
本發(fā)明屬于汽車電子產品領域，特別涉及一種利用汽車發(fā)動機播報數據驅動電磁式組合儀表的裝置。
背景技術：
目前，絕大多數歐III以上標準的汽車發(fā)動機ECU使用了 CAN總線通信的SAEJ1939協(xié)議。在工作過程中，發(fā)動機ECU周期性地通過CAN總線向外播報發(fā)動機的水溫(也稱冷卻液溫度)、油壓(也稱機油壓力)以及轉速等數據，而這些數據正是汽車儀表盤以指針或者數據顯示的汽車運行狀態(tài)數據的一部分。
新型CAN總線儀表的處理器正是利用來自發(fā)動機E⑶周期性播報的發(fā)動機水溫、油壓以及轉速等數據，經變換處理以后驅動步進電機實現了發(fā)動機水溫、油壓以及轉速信息的指針指示。但是，由于CAN總線儀表成本、價格相對較高，使得相當一部分汽車的生產仍然繼續(xù)使用成熟的電磁式組合儀表，而其發(fā)動機水溫、油壓以及轉速等信息則來自于對應安裝的發(fā)動機水溫傳感器、發(fā)動機油壓傳感器和發(fā)動機轉速傳感器。然而，汽車電磁式組合儀表使用的上述三種傳感器存在:安裝維修不方便、無故障壽命時間不夠長、測量參數不夠準確等缺陷。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述現有技術的不足，針對安裝歐III以上標準發(fā)動機及使用電磁式組合儀表的汽車，提供一種利用汽車發(fā)動機播報數據驅動電磁式組合儀表的裝置。
本發(fā)明所采用的技術方案是:
利用汽車發(fā)動機播報數據驅動電磁式組合儀表的裝置，其特征是，包括電源電路、單片機、CAN總線通信接口電路、轉速信號變換電路、水溫信號變換驅動電路、水溫過高指示燈控制電路、油壓信號變換驅動電路和油壓過低指示燈控制電路，電源電路把汽車電源轉化為裝置需要的穩(wěn)定電源，單片機經CAN總線通信接口電路與發(fā)動機CAN總線通信接口連接，單片機經轉速信號變換電路連接電磁式組合儀表中發(fā)動機轉速表的信號輸入端，單片機經水溫信號變換驅動電路連接電磁式組合儀表中水溫表的信號輸入端，單片機經油壓信號變換驅動電路連接電磁式組合儀表中油壓表的信號輸入端，單片機經水溫過高指示燈控制電路控制電磁式組合儀表中水溫過高報警指示燈，單片機經油壓過低指示燈控制電路控制電磁式組合儀表中油壓過低報警指示燈。
上述利用汽車發(fā)動機播報數據驅動電磁式組合儀表的裝置，其特征是，單片機的程序首先需要針對具體型號的電磁式組合儀表中的水溫表、油壓表分別建立“水溫播報數據-PWM脈寬參數”、“油壓播報數據-PWM脈寬參數”關系對應表格，同時需要確定該型號儀表中發(fā)動機轉速表適用轉速測量的飛輪齒數值K ;當單片機每次利用CAN總線SAEJ1939通信協(xié)議通過CAN總線通信接口電路從發(fā)動機ECU播報數據中獲得發(fā)動機水溫數據以后，即從“水溫播報數據-PWM脈寬參數”關系表格中查詢得到單片機控制輸出的PWM脈寬參數，該PWM信號經水溫信號變換驅動電路變換為調節(jié)水溫表線圈電流的驅動電壓信號，再送至水溫表的信號輸入端，實現當前水溫值的正確位置指針指示；如若水溫數值過高則通過水溫過高指示燈控制電路控制水溫過高指示燈閃爍報警指示；而當單片機每次利用CAN總線SAE J1939通信協(xié)議通過CAN總線通信接口電路從發(fā)動機E⑶播報數據中獲得發(fā)動機油壓數據以后，即從“油壓播報數據-PWM脈寬參數”關系表格中查詢得到單片機控制輸出的PWM脈寬參數，該PWM信號經油壓信號變換驅動電路變換為調節(jié)油壓表線圈電流的驅動電壓信號，再送至油壓表的信號輸入端，實現當前油壓值的正確位置指針指示；如若油壓數值過低則通過油壓過低指示燈控制電路控制油壓過低指示燈閃爍報警指示；對于每次單片機每次利用CAN總線SAE J1939通信協(xié)議通過CAN總線通信接口電路從發(fā)動機E⑶播報數據中獲得發(fā)動機轉速數據，則根據該型號儀表適用的飛輪齒數值K，把轉速數據轉變?yōu)橄鄳l率的脈沖信號輸出，再經轉速信號變換電路極性變化以后，送至發(fā)動機轉速儀表的信號輸入端，實現正確的轉速位置指針指示。
本發(fā)明利用它接收發(fā)動機E⑶播報的發(fā)動機水溫、油壓和轉速等數據，對這些數據處理以后分別轉換成電磁式組合儀表中水溫表、油壓表以及發(fā)動機轉速表的驅動信號，讓電磁式組合儀表準確地指示汽車發(fā)動機水溫、油壓以及轉速等實時狀態(tài)數據，而當油壓低至報警值時提供油壓過低指示燈閃爍報警控制信號，而當水溫高于報警值時則提供水溫過高指示燈閃爍報警控制信號，進而替代電磁式組合儀表需要安裝的發(fā)動機水溫傳感器、油壓傳感器和轉速傳感器，克服它們存在的缺陷。
與三種被替代的傳感器相比，本發(fā)明結構小巧、成本更低、測量數據更準確、安裝維護方便、故障率極低，同時不需要改變電磁式組合儀表的原有電路結構和接線方式，優(yōu)勢極其明顯。


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圖1為本發(fā)明的原理結構示意圖。
圖中I為單片機、2為CAN總線通信接口電路、3為轉速信號變換電路、4為水溫信號變換驅動電路、5為水溫過高指示燈控制電路、6為油壓信號變換驅動電路、7為油壓過低指示燈控制電路、8為電源電路。
具體實施方式
下面結合附圖給出本發(fā)明一個最佳實施例:
本發(fā)明由單片機1、CAN總線通信接口電路2、轉速信號變換電路3、水溫信號變換驅動電路4、水溫過高指示燈控制電路5、油壓信號變換驅動電路6、油壓過低指示燈控制電路7和電源電路8組成。
電源電路8采用開關電源芯片如LM2576HVS，把汽車電源電壓轉化為裝置工作需要的+5V穩(wěn)定電壓，為其他功能部分供電；單片機I選用汽車級、價格低廉而且具有一路CAN通信功能以及四路PWM信號輸出功能的單片機，如PIC18F2580 ；CAN總線通信接口電路2采用CAN總線收發(fā)器芯片如TJA1040，實現單片機I的CAN總線與發(fā)動機CAN總線通信接口的連接；轉速信號變換電路3中采用60V耐壓NPN型三極管(如2SC1815)對單片機I的PWM端口輸出的反映轉速脈沖信號(占空比50%的PWM信號)進行放大變換，再連接至汽車組合儀表中的發(fā)動機轉速表的信號輸入端，該脈沖信號的頻率(或者PWM信號周期)由發(fā)動機轉速數據以及轉速表適用的飛輪齒數K共同決定；水溫信號變換驅動電路4依次采用電阻電容二次平滑濾波、運算放大器(如LM324)放大以及功率三極管(如TIP42)驅動等處理，把單片機I輸出的反映水溫的PWM信號轉換為O 24V (適用于卡車或客車儀表)電壓驅動信號，送至電磁式水溫表信號的輸入端，調節(jié)其中一個線圈的電流，實現水溫表指針位置的準確指示；油壓信號變換驅動電路6同樣依次采用電阻電容平滑濾波、運算放大器(如LM324)放大以及功率三極管(如TIP42)驅動等處理，把單片機I輸出的反映油壓的PWM信號轉換為O 24V (適用于卡車或客車儀表)電壓驅動信號，送至電磁式油壓表的信號輸入端，調節(jié)其中一個線圈的電流，實現油壓表指針位置的準確指示。水溫過高指示燈控制電路5和油壓過低指示燈控制電路7分別采用60V耐壓NPN型三極管(如2SC1815)，它們以集電極開路的方式連接電磁式組合儀表中的水溫過高指示燈和油壓過低指示燈，采用負控制。
在單片機I的控制程序中，首先需要針對具體型號的電磁式儀表分別建立“水溫播報數據-PWM脈寬參數”和“油壓播報數據-PWM脈寬參數”關系對應表格，解決電磁式儀表指針的非線性位置指示問題；即把表盤整個量程區(qū)域劃分成若干個位置指示點(比如256個指示點，指示點數量越多指針指示越準確)，每個位置指示點的指示數據(也就是發(fā)動機播報的數據)對應一個指針位置驅動電壓，該電壓則對應一個單片機I輸出的PWM信號脈寬數據；當單片機I每次利用SAE J1939協(xié)議從CAN總線通信接口電路2獲得發(fā)動機ECU播報的水溫數據或者油壓數據時，即查詢對應的關系表格得到PWM脈寬參數，再通過單片機I相應PWM端口輸出該PWM信號，經水溫信號變換驅動電路4或者油壓信號變換驅動電路6處理得到儀表的驅動電壓信號，輸出控制對應儀表的指針，實現正確的位置指示。而當單片機I接收到的發(fā)動機水溫數據高于報警閥值或者接收的發(fā)動機油壓數據小于報警閥值時，則輸出IHz脈沖信號并通過水溫過高指示燈控制電路5或者油壓過低指示燈控制電路7控制電磁式組合儀表中的相應指示燈以閃爍形式報警指示。
對于發(fā)動機轉速表的指針指示位置控制，單片機I的程序需要首先確定具體型號電磁式組合儀表中發(fā)動機轉速表適用的飛輪齒數數據K值(比如型號為ZB258電磁式組合儀表比較常用的K值為119)，利用K值與接收發(fā)動機轉速數據共同運算確定指針的指示位置。當單片機I每次利用SAE J1939協(xié)議從CAN總線通信接口電路2獲得發(fā)動機E⑶播報的發(fā)動機轉速數據時，經過K系數處理后轉變?yōu)橄鄳l率的PWM脈沖信號(占空比50%)由PWM端口輸出，再經轉速信號變換電路3極性變化以后，送至發(fā)動機轉速儀表的信號輸入端，實現正確的轉速指針位置指示。
本裝置可以集成在小巧的鋁制型材盒子里，除了兩根外接電源線外，兩個通信線連接發(fā)動機CAN總線，三根儀表驅動控制線和兩根指示燈控制線連接組合儀表原有的接線端子，接線方式不需要改變原有的汽車組合儀表電路結構和連接接線方法，具有可靠性高、成本低、安裝維護方便等優(yōu)點。
權利要求
1.利用汽車發(fā)動機播報數據驅動電磁式組合儀表的裝置，其特征是，包括單片機(I)、CAN總線通信接口電路(2)、轉速信號變換電路(3)、水溫信號變換驅動電路(4)、水溫過高指示燈控制電路(5)、油壓信號變換驅動電路￠)、油壓過低指示燈控制電路(7)和電源電路(8)，單片機(I)經CAN總線通信接口電路(2)與發(fā)動機CAN總線通信接口連接，單片機(I)經轉速信號變換電路(3)連接電磁式組合儀表中發(fā)動機轉速表的信號輸入端，單片機(I)經水溫信號變換驅動電路(4)連接電磁式組合儀表中水溫表的信號輸入端，單片機(I)經油壓信號變換驅動電路(6)連接電磁式組合儀表中油壓表的信號輸入端，單片機(I)經水溫過高指示燈控制電路(5)控制電磁式組合儀表中水溫過高報警指示燈，單片機(I)經油壓過低指示燈控制電路(7)控制電磁式組合儀表中油壓過低報警指示燈，電源電路(8)把汽車電源轉化為裝置需要的工作電源。
2.根據權利要求1所述的利用汽車發(fā)動機播報數據驅動電磁式組合儀表的裝置，其特征是，單片機(I)的程序首先需要針對具體型號的電磁式組合儀表中的水溫表、油壓表分別建立水溫播報數據-PWM脈寬參數、油壓播報數據-PWM脈寬參數關系對應表格，同時需要確定該型號儀表中發(fā) 動機轉速表適用轉速測量的飛輪齒數值K ;當單片機(I)每次利用CAN總線SAE J1939通信協(xié)議通過CAN總線通信接口電路(2)從發(fā)動機E⑶播報數據中獲得發(fā)動機水溫數據以后，即從水溫播報數據-PWM脈寬參數關系表格中查詢得到單片機(I)控制輸出的PWM脈寬參數，該PWM信號經水溫信號變換驅動電路(4)變換為調節(jié)水溫表線圈電流的驅動電壓信號，再送至水溫表的信號輸入端，實現當前水溫值的正確位置指針指示；如若水溫數值過高則通過水溫過高指示燈控制電路(5)控制水溫過高指示燈閃爍報警指示；而當單片機(I)每次利用CAN總線SAE J1939通信協(xié)議通過CAN總線通信接口電路(2)從發(fā)動機ECU播報數據中獲得發(fā)動機油壓數據以后，即從油壓播報數據-PWM脈寬參數關系表格中查詢得到單片機(I)控制輸出的PWM脈寬參數，該PWM信號經油壓信號變換驅動電路(6)變換為調節(jié)油壓表線圈電流的驅動電壓信號，再送至油壓表的信號輸入端，實現當前油壓值的正確位置指針指示；如若油壓數值過低則通過油壓過低指示燈控制電路(7)控制油壓過低指示燈閃爍報警指示；對于每次單片機(I)每次利用CAN總線SAE J1939通信協(xié)議通過CAN總線通信接口電路(2)從發(fā)動機ECU播報數據中獲得發(fā)動機轉速數據，則根據該型號儀表適用的飛輪齒數值K，把轉速數據轉變?yōu)橄鄳l率的脈沖信號輸出，再經轉速信號變換電路(3)極性變化以后，送至發(fā)動機轉速儀表的信號輸入端，實現正確的轉速位置指針指示。
全文摘要
本發(fā)明屬于汽車電子產品領域，特別涉及一種利用汽車發(fā)動機播報數據驅動電磁式組合儀表的裝置，包括單片機、CAN總線通信接口電路、轉速信號變換電路、水溫信號變換驅動電路、水溫過高指示燈控制電路、油壓信號變換驅動電路、油壓過低指示燈控制電路和電源電路；單片機利用SAE J1939協(xié)議從歐III以上標準發(fā)動機ECU播報數據中獲得發(fā)動機水溫、油壓和轉速數據，經處理后分別驅動電磁式組合儀表中水溫表、油壓表以及轉速表，實現狀態(tài)數據指針指示；當油壓低至報警值時控制儀表中油壓過低指示燈閃爍報警，而當水溫高于報警值時控制水溫過高指示燈閃爍報警，進而替代電磁式組合儀表需要安裝的發(fā)動機水溫、油壓和轉速等傳感器，克服它們存在的缺陷。
文檔編號G01D7/02GK103217183SQ20131011095
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月1日 優(yōu)先權日2013年4月1日
發(fā)明者霍孟友 申請人:山東大學