一種汽車油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種簡(jiǎn)單可靠的汽車油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的方法，是通過油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的電路設(shè)計(jì)、依據(jù)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)程式來實(shí)現(xiàn)的；所述電路：一VCC車載電瓶、一限流電阻、一發(fā)熱絲、一NPN三極管依次串接，發(fā)熱絲連接NPN三極管的集電極，PWM模塊、一固定電阻、NPN三極管的基極依次串接，NPN三極管的發(fā)射極接地；所述驅(qū)動(dòng)程式實(shí)施：VCC車載電瓶電源供電，限流電阻分流，NPN三極管放大電流，加快熱量積累，快速濾除油浮子在熱量積累過程中來回晃動(dòng)引起的指針變化劇烈問題，PWM模塊模擬電阻值調(diào)節(jié)占空比，MCU通過IO口輸出PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)模擬油表。
【專利說明】一種汽車油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種汽車油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的方法。
【背景技術(shù)】[0002]隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，汽車數(shù)字化已逐漸成為一種潮流，也成為汽車賣家的一大賣點(diǎn)，汽車的數(shù)字化升級(jí)已經(jīng)成為汽車制造商不懈的追求。上海榮威汽車的數(shù)字化改造已經(jīng)獲得了市場(chǎng)的認(rèn)可，走在了國(guó)產(chǎn)汽車的前列。汽車油箱油量的數(shù)字化已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。汽車油箱油量顯示技術(shù)經(jīng)過200多年來的發(fā)展，已經(jīng)相當(dāng)穩(wěn)定成熟，汽車油箱油量數(shù)字化顯示很大一部分也是在模擬油表的基礎(chǔ)上改造而來的。[0003]目前常用的方法主要有以下兩種:方法一，將油浮子帶動(dòng)的電位器換成電阻網(wǎng)絡(luò)，MCU通過控制模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)電阻網(wǎng)絡(luò)的接入和斷開從而驅(qū)動(dòng)模擬油表顯示。方法二，將油浮子帶動(dòng)的電位器換成數(shù)字電位器，MCU通過程序控制數(shù)字電位器的抽頭實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)模擬油表的目的。[0004]針對(duì)上述的兩種方法，在技術(shù)實(shí)施中存在如下缺點(diǎn): 方法一，由于接入電阻的不連續(xù)性較大，電阻網(wǎng)絡(luò)的電阻輸出精度往往不能滿足實(shí)際要求。[0005]方法二，數(shù)字電位器IO 口驅(qū)動(dòng)能力有限。流入、流出數(shù)字電位器IO 口的電流小(最大毫安級(jí))，加在數(shù)字電位器IO 口上的電壓低(一般小于5V)，導(dǎo)致數(shù)字電位器驅(qū)動(dòng)不了某些電流要求較大的模擬油表；數(shù)字電位器的通道阻值一般大于10K，目前，通道電阻值最小的數(shù)字電位器(X9C102)，單通道電阻值1K，100個(gè)抽頭，最小分片率100歐姆，而推動(dòng)模擬油表需要的電阻一般在十幾歐姆到幾百歐姆，電阻誤差幾歐姆，所以數(shù)字電位器無論精度還是IO 口的電流容量都滿足不了要求，而且通道電阻值越小的數(shù)字電位器誤差往往越大。[0006]傳統(tǒng)油表的工作原理如圖1所示，VCC車載電瓶電源，Rl限流電阻，R2油浮子帶動(dòng)的電阻值，Rl, R2中間接發(fā)熱絲。油浮子在油箱中來回晃動(dòng)，導(dǎo)致R2阻值變化，R2阻值變化會(huì)引起回路中的電流發(fā)生改變。由Q=I2Rt，導(dǎo)致發(fā)熱絲發(fā)熱量大小改變，由于金屬絲發(fā)熱膨脹系數(shù)不一樣，從而推動(dòng)油表指針來回?cái)[動(dòng)。盡管汽車行駛過程中油浮子上下晃動(dòng)劇烈，但電熱絲發(fā)熱量Q的累積需要時(shí)間，從而有效濾除了油浮子來回晃動(dòng)引起的指針變化劇烈問題。[0007]針對(duì)目前出現(xiàn)的數(shù)字油表模擬化顯示方法不僅電路復(fù)雜、成本高、可靠性差，而且油表走動(dòng)的連續(xù)性、平滑性不好，甚至存在一定的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)出在不改變傳統(tǒng)模擬油表結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過有效的算法和簡(jiǎn)單的電路實(shí)現(xiàn)了直接用油量傳感器傳上來的數(shù)字值驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)模擬油表。[0009]為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案: 一種簡(jiǎn)單可靠的汽車油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的方法，所述的方法是通過油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的電路設(shè)計(jì)、依據(jù)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)程式來實(shí)現(xiàn)的；所述數(shù)字油量值驅(qū)動(dòng)模擬油表電路:一 VCC車載電瓶、一限流電阻、一發(fā)熱絲、一 NPN三極管依次串接，發(fā)熱絲連接NPN三極管的集電極，PWM模塊、一固定電阻、NPN三極管的基極依次串接，NPN三極管的發(fā)射極接地；所述數(shù)字油量值驅(qū)動(dòng)模擬油表驅(qū)動(dòng)程式實(shí)施=VCC車載電瓶電源供電，限流電阻分流，NPN三極管與限流電阻之間連接的發(fā)熱絲隨著通電時(shí)間的積累產(chǎn)生熱量積累，NPN三極管放大電流，加快熱量積累，快速濾除油浮子在熱量積累過程中來回晃動(dòng)引起的指針變化劇烈問題，PWM模塊模擬電阻值調(diào)節(jié)占空比，MCU通過IO 口輸出PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)模擬油表；所述PWM模塊模擬電阻值是通過如下過程并進(jìn)行計(jì)算的:通過由于油表指針擺動(dòng)幅度是由發(fā)熱絲發(fā)熱引起的，而發(fā)熱絲的發(fā)熱與流過發(fā)熱絲電流的有效值有關(guān)，根據(jù)公式:g = /1?,只要流過發(fā)熱絲的電流的有效值上符合常規(guī)燃油傳感器(油浮子)油位與電阻對(duì)
應(yīng)表中相應(yīng)油位電阻值接入后電流的大小，則油表的擺動(dòng)位置就一樣， t取PWM的周期T 則 J2TtT=J2 有效 TtTon
假設(shè)PWM模擬電阻值與表中電阻值相等則有
I2RT-12 熱RTwf 有效
I有效=V T/ V TonI
由此可見只要調(diào)節(jié)合適的占空比就可以用PWM模擬上述表格的電阻值，只要將汽車油箱里的油量值和PWM占空比之間建立一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，就可以用占空比取代上表中的電阻值從而驅(qū)動(dòng)模擬油表。
[0010]所述的占空比是指所占空間的比例，即指油量體積占油箱體積的比例。
[0011]所述的MCU 型號(hào)為 STM32F103RC。
[0012]所述采用的模擬油表是宇通客車模擬油表。
[0013]所述采用的車載電瓶工作電壓VCC24V。
[0014]所述的STM32F103RC輸出16位精度的PWM控制信號(hào)。
[0015]所述的PWM工作頻率22K。
[0016]針對(duì)常規(guī)燃油傳感器(油浮子)油位與電阻對(duì)應(yīng)表，我們以下表行進(jìn)一步說明，
I A位 O1/4]/2 3/4I
I 電阻ft 12:143I81!I 125:ξ1?0:1Β
電阻值的上標(biāo)和下標(biāo)為精度要求。
[0017]同時(shí)將油位和電阻值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系繪成圖如圖3所示。
[0018]通過計(jì)算可以得到PWM的占空比與電阻值之間的分段線性化關(guān)系。
[0019]本發(fā)明在不改變傳統(tǒng)模擬油表結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過有效的算法和簡(jiǎn)單的電路實(shí)現(xiàn)了直接用油量傳感器傳上來的數(shù)字值驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)模擬油表，不但有`效的降低了成產(chǎn)成本，也有利于產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】[0020]圖1為傳統(tǒng)油表的工作原理圖；
圖2為本發(fā)明的數(shù)字油量值驅(qū)動(dòng)模擬油表的工作原理；
圖3為本發(fā)明的油位和電阻值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]一種簡(jiǎn)單可靠的汽車油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的方法，所述的方法是通過油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的電路設(shè)計(jì)、依據(jù)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)程式來實(shí)現(xiàn)的；所述數(shù)字油量值驅(qū)動(dòng)模擬油表電路:一 VCC車載電瓶、一限流電阻、一發(fā)熱絲、一 NPN三極管依次串接，發(fā)熱絲連接NPN三極管的集電極，PWM模塊、一固定電阻、NPN三極管的基極依次串接，NPN三極管的發(fā)射極接地；所述數(shù)字油量值驅(qū)動(dòng)模擬油表驅(qū)動(dòng)程式實(shí)施=VCC車載電瓶電源供電，限流電阻分流，NPN三極管與限流電阻之間連接的發(fā)熱絲隨著通電時(shí)間的積累產(chǎn)生熱量積累，NPN三極管放大電流，加快熱量積累，快速濾除油浮子在熱量積累過程中來回晃動(dòng)引起的指針變化劇烈問題，PWM模塊模擬電阻值調(diào)節(jié)占空比，MCU通過IO 口輸出PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)模擬油表；所述PWM模塊模擬電阻值是通過如下過程并進(jìn)行計(jì)算的:通過由于油表指針擺動(dòng)幅度是由發(fā)熱絲發(fā)熱引起的，而發(fā)熱絲的發(fā)熱與流過發(fā)熱絲電流的有效值有關(guān)，根據(jù)公式:§ = ^Λ,只要流過發(fā)熱絲的電流的有效值上符合常規(guī)燃油傳感器(油浮子)油位與電阻對(duì)
應(yīng)表中相應(yīng)油位電阻值接入后電流的大小，則油表的擺動(dòng)位置就一樣， t取PWM的周期T 則 J2TtT=J2 有效 TtTon
假設(shè)PWM模擬電阻值與表中電阻值相等則有
I2RT-12 熱RTwf 有效
I有效=V T/ V TonI
由此可見只要調(diào)節(jié)合適的占空比就可以用PWM模擬上述表格的電阻值，只要將汽車油箱里的油量值和PWM占空比之間建立一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，就可以用占空比取代上表中的電阻值從而驅(qū)動(dòng)模擬油表。
[0022]所述的占空比是指所占空間的比例，即指油量體積占油箱體積的比例。
[0023]所述的MCU 型號(hào)為 STM32F103RC。
[0024]所述采用的模擬油表是宇通客車模擬油表。
[0025]所述采用的車載電瓶工作電壓VCC24V。
[0026]所述的STM32F103RC輸出16位精度的PWM控制信號(hào)。
[0027]所述的PWM工作頻率22K。
[0028]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種簡(jiǎn)單可靠的汽車油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的方法，其特征在于，所述的方法是通過油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的電路設(shè)計(jì)、依據(jù)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)程式來實(shí)現(xiàn)的；所述數(shù)字油量值驅(qū)動(dòng)模擬油表電路:一 VCC車載電瓶、一限流電阻、一發(fā)熱絲、一 NPN三極管依次串接，發(fā)熱絲連接NPN三極管的集電極，PWM模塊、一固定電阻、NPN三極管的基極依次串接，NPN三極管的發(fā)射極接地；所述數(shù)字油量值驅(qū)動(dòng)模擬油表驅(qū)動(dòng)程式實(shí)施:VCC車載電瓶電源供電，限流電阻分流，NPN三極管與限流電阻之間連接的發(fā)熱絲隨著通電時(shí)間的積累產(chǎn)生熱量積累，NPN三極管放大電流，加快熱量積累，快速濾除油浮子在熱量積累過程中來回晃動(dòng)引起的指針變化劇烈問題，PWM模塊模擬電阻值調(diào)節(jié)占空比，MCU通過IO 口輸出PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)模擬油表；所述PWM模塊模擬電阻值是通過如下過程并進(jìn)行計(jì)算的:通過由于油表指針擺動(dòng)幅度是由發(fā)熱絲發(fā)熱引起的，而發(fā)熱絲的發(fā)熱與流過發(fā)熱絲電流的有效值有關(guān)，根據(jù)公式:g = I2Jf,只要流過發(fā)熱絲的電流的有效值上符合常規(guī)燃油傳感器(油浮子)油位與電阻對(duì)應(yīng)表中相應(yīng)油位電阻值接入后電流的大小，則油表的擺動(dòng)位置就一樣， t取PWM的周期T
則 J2TtT=J2 有效 TtTon 假設(shè)PWM模擬電阻值與表中電阻值相等則有
I2RT-12 熱RTwf 有效 I有效=V T/ V TonI 由此可見只要調(diào)節(jié)合適的占空比就可以用PWM模擬上述表格的電阻值，只要將汽車油箱里的油量值和PWM占空比之 間建立一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，就可以用占空比取代上表中的電阻值從而驅(qū)動(dòng)模擬油表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的方法，其特征在于，所述的占空比是指所占空間的比例，即指油量體積占油箱體積的比例。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的方法，其特征在于，所述的MCU 型號(hào)為 STM32F103RC。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的方法，其特征在于，所述采用的模擬油表是宇通客車模擬油表。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的方法，其特征在于，所述采用的車載電瓶工作電壓VCC24V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的方法，其特征在于，所述的STM32F103RC輸出16位精度的PWM控制信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車油量數(shù)字值驅(qū)動(dòng)模擬油表的方法，其特征在于，所述的PWM工作頻率22K。
【文檔編號(hào)】G01F23/30GK103575364SQ201310396831
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】王紅玲, 張?jiān)? 趙忠彪, 張廣韜 申請(qǐng)人:許昌學(xué)院