汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，意在克服通過電位器進(jìn)行模擬調(diào)節(jié)信號輸出所帶來的問題。包括依次連接的按鍵輸入裝置、微控制器MCU、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、開關(guān)系統(tǒng)和輸出緩沖器，所述微控制器MCU內(nèi)設(shè)有I/O接口、串行通訊接口和PWM模塊，所述I/O接口與所述按鍵輸入裝置連接，所述串行通訊接口與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC連接，所述PWM模塊與所述開關(guān)系統(tǒng)連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了通過數(shù)字輸出可變模擬電阻和可變占空比/幅度/頻率信號，能夠快速、準(zhǔn)確地判斷出汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的故障點(diǎn)。
【專利說明】汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷裝置，特別涉及一種能夠通過數(shù)字調(diào)節(jié)輸出模擬 電阻和可變占空比/幅度/頻率信號的汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷裝置。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 目前，市場上手持式汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，基本由萬用表測量功能加上發(fā)動機(jī) 轉(zhuǎn)速、閉合角、脈沖寬度、頻率這幾項(xiàng)測量功能構(gòu)成。其改進(jìn)類型也僅在于加上可調(diào)電阻輸 出、方波信號輸出、模擬各種傳感器等功能，但都是通過電位器調(diào)節(jié)方式實(shí)現(xiàn)。因此，其調(diào)節(jié) 方式復(fù)雜，電位器反復(fù)使用容易損壞，且還存在有信號不穩(wěn)、不好調(diào)節(jié)到需要的參數(shù)、可靠 性差等問題。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003] 本發(fā)明意在克服上述通過電位器進(jìn)行模擬調(diào)節(jié)信號輸出所帶來的問題，實(shí)現(xiàn)通過 數(shù)字輸出可變模擬電阻和可變占空比/幅度/頻率信號。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的 技術(shù)方案是：
[0004] 一種汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于，包括依次連接的按鍵輸入裝置、微控制 器MCU、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、開關(guān)系統(tǒng)和輸出緩沖器，所述微控制器MCU內(nèi)設(shè)有I/O接口、串行 通訊接口和PWM模塊，所述I/O接口與所述按鍵輸入裝置連接，所述串行通訊接口與所述數(shù) 模轉(zhuǎn)換器DAC連接，所述PWM模塊與所述開關(guān)系統(tǒng)連接。
[0005] 所述汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于，通過所述按鍵輸入裝置所輸入數(shù)據(jù)被 保留在所述微控制器MCU的內(nèi)存中，通過所I/O 口發(fā)送到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC，此數(shù)模轉(zhuǎn)換 器DAC與運(yùn)放IC11A組成標(biāo)準(zhǔn)的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路，此電路所輸出電壓通過另一個(gè)運(yùn)放 IC13B與電阻R50, R51，R52組成的反向放大器，此放大器的放大倍數(shù)通過電子開關(guān)Sl，S2， S3控制，由此可輸出不同幅度的直流電壓信號。
[0006] 所述汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于，所輸出直流電壓信號為IV，5V，12V三 檔。
[0007] 所述汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于，所述PWM模塊能根據(jù)所述按鍵輸入裝 置所輸入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生所選擇頻率和占空比的5V方波信號。
[0008] 所述汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于，所述PWM模塊產(chǎn)生的5V方波信號通過 所述控制開關(guān)，使輸出緩沖器在正脈沖接數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出，負(fù)脈沖接地，從而產(chǎn)生一個(gè)可變 幅度、頻率、占空比的方波信號輸出。
[0009] 所述汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于，還包括一個(gè)由所述DAC電路和運(yùn)放電 路構(gòu)成的數(shù)字化模擬電阻輸出電路，在所述數(shù)字化模擬電阻輸出電路中，DAC電路與一個(gè)運(yùn) 放電路IC11A連接成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路，輸出端為該運(yùn)放電路（IC11A)的輸 出端；二個(gè)輸出電阻端RIN+，RIN-的第一個(gè)輸出端RIN+通過射隨器IC11D接到所述乘法數(shù) 模轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓端，同時(shí)通過另一個(gè)射隨器IC11C輸出端串聯(lián)一個(gè)電阻R43后，接入 一個(gè)反相輸入放大器IC11B的正相端，該反相輸入放大器IC11B還通過一個(gè)電阻R42連接 乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端；所述反相輸入放大器IC11B的反向端通過電阻R44接地，在所述 反相輸入放大器IC11B反相端和其輸出端之間接入反饋電阻R45,其輸出端為第二個(gè)電阻 輸出端RIN-，基準(zhǔn)電阻R47接第一個(gè)電阻輸出端RIN+與地；所述電阻R42, R43, R44, R45阻 值相同。
[0010] 所述汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于，所述電阻R47為5K或200K，可通過汽車 發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀表面的撥盤進(jìn)行二檔切換。
[0011] 由于本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化調(diào)節(jié)方法，能夠通過數(shù)字調(diào)節(jié)輸出模擬電阻、產(chǎn)生可變 占空比/幅度/頻率的方波信號，可模擬汽車發(fā)動機(jī)電阻型和脈沖信號型傳感器，達(dá)到判斷 汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)工作是否正常的目的。通過準(zhǔn)確設(shè)定、模擬汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的各種傳感器 不同狀態(tài)的值，能幫助汽車維修工程師快速、準(zhǔn)確地判斷出汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的故障點(diǎn)，并排 除之。全部通過按鍵來調(diào)節(jié)，極大的方便了用戶，避免由于電位器反復(fù)調(diào)節(jié)損壞的問題，提 高了測量的精度和速度。 【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0012] 圖1數(shù)字化可變幅度/頻率/占空比的方波信號輸出原理框圖；
[0013] 圖2數(shù)字化可變幅度/頻率/占空比的方波信號輸出原理圖；
[0014] 圖3數(shù)字化模擬電阻輸出原理圖；
[0015] 圖4本發(fā)明產(chǎn)品的部分前面板示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0016] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0017] 1數(shù)字化可變幅度/頻率/占空比的方波信號輸出
[0018] 其原理如圖1、圖2所示，本實(shí)施例使用"中穎"的單片機(jī)SH79F6431實(shí)現(xiàn)按鍵輸 入，其所輸出的數(shù)字信號通過"德州儀器"的12位高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC7811轉(zhuǎn)換為模擬 信號，實(shí)現(xiàn)信號輸出。具體原理如下：
[0019] ⑴可變幅度的實(shí)現(xiàn)：按動4個(gè)增加/減少按鍵，調(diào)整顯示器上的電壓值，這個(gè)值被 保留在MCU的內(nèi)存中，并通過I/O 口發(fā)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC7811。DAC7811與運(yùn)放IC11A組成 標(biāo)準(zhǔn)的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路，該電路的輸出值等于負(fù)的基準(zhǔn)電壓乘以MCU輸給ADC7811的 數(shù)值，再除以4096?；鶞?zhǔn)電壓為R47與R49的分壓值，約等于3V，這樣就得到了一個(gè)0?-3V 的輸出電壓。這個(gè)電壓，通過IC13B與R50、R51、R52組成的反向放大器，放大器的放大倍數(shù) 通過電子開關(guān)S1，S2，S3控制，分1V，5V，12V三檔，轉(zhuǎn)換為正向可調(diào)的、最大電壓分別為IV， 5V，12V三檔輸出。
[0020] ⑵可變頻率和占空比的實(shí)現(xiàn)：按鍵選擇輸入改變頻率或占空比的值，MCU內(nèi)部PWM 模塊根據(jù)這個(gè)值對應(yīng)產(chǎn)生所要求頻率和占空比的5V方波信號；
[0021] ⑶可變占空比、幅度、頻率的方波信號的實(shí)現(xiàn)：
[0022] 如圖2所示，用PWM產(chǎn)生的5V方波信號控制開關(guān)，讓輸出緩沖器在正脈沖接數(shù)模 轉(zhuǎn)換器輸出，負(fù)脈沖接地，這樣就得到了一個(gè)輸出可變幅度、頻率、占空比的方波信號
[0023] 2、數(shù)字化模擬電阻的實(shí)現(xiàn)
[0024] 圖3所示是一個(gè)數(shù)字化模擬電阻輸出原理圖，電路由一個(gè)DAC電路和四個(gè)集成運(yùn) 放電路構(gòu)成。DAC芯片DAC7811與運(yùn)放電路IC11A連接成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器電 路，輸出端為IC11A的輸出端；輸出電阻端分別為RIN+，RIN-，輸出電阻端RIN+通過射隨器 IC11D接到乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓端，RIN+端同時(shí)通過射隨器IC11C輸出端串聯(lián)一個(gè) 電阻R43后，接入另一個(gè)反相輸入放大器IC11B的正相端，IC11B的正相端還通過一個(gè)電阻 R42連接乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端；IC11B的反向端通過電阻R44接地，在IC11B反相端和 IC11B的輸出端之間接入反饋電阻R45, IC11B的輸出端為電阻輸出端RIN-，基準(zhǔn)電阻R47 接RIN+與地；所述電阻R42、R43、R44, R45阻值相同。
[0025] 電路分析如下：
[0026] 對于 12 位 DAC7811 電路有：DVout = -Vl*(RK/4096)
[0027] (其中RK是MCU輸出給DAC的數(shù)字電阻值，最大為4096)
[0028] 又有：V3 = V1+ (DVout - VI) /2
[0029] = [Vl-Vl*(RK/4096)]/2............(1)
[0030] 再計(jì)算 V2 :V2 = 2*V3 = Vl-Vl* (RK/4096)............... (2)
[0031 ] 現(xiàn)在計(jì)算被測電阻Rx上流過的電流lx,忽略運(yùn)放輸入端電流，lx等于流過R47上 的電流，
[0032] 則：Ix = Vl/R47.................................... (3)
[0033] 現(xiàn)在來求 Rx :Rx = (Vl-V2)/Ix
[0034] 代入 2)、⑶式得：Rx = Μ7* (RK/4〇96)
[0035] 可見輸出電阻值只與DAC輸出比例及R47的阻值有關(guān)，最大為R47,變化步進(jìn)為 1/4096。
[0036] 本發(fā)明根據(jù)汽車上電阻型傳感器的阻值范圍，設(shè)定了 5K和200K兩個(gè)檔位，R47在 這兩檔分別取值5K和200K，通過撥盤切換。例如200K Ω檔輸出100K Ω，MCU輸出給DAC7811 一個(gè)2048的數(shù)，則該電路模擬輸出100ΚΩ的電阻，MCU這時(shí)給顯示芯片發(fā)送顯示100ΚΩ的 指令，則顯示和輸出一致。
[0037] 3前面板設(shè)置
[0038] 圖4為本發(fā)明產(chǎn)品的部分前面板示意圖，圖中：
[0039] ① AC/DC或僻·_切換開關(guān)
[0040] ②數(shù)據(jù)保持開關(guān)
[0041] ③最大/最小值開關(guān)
[0042] ④峰值保持開關(guān)
[0043] ⑤背光開關(guān)
[0044] ⑥量程選擇開關(guān)
[0045] 說明如下：
[0046] a、電壓、電流、電阻測量時(shí)手動量程切換；
[0047] b、轉(zhuǎn)速測量時(shí)選擇4沖程/2沖程發(fā)動機(jī)；
[0048] c、占空比/脈沖寬度測量時(shí)，選擇測量正脈沖或負(fù)脈沖寬度；
[0049] d、電壓信號輸出時(shí)，長按2秒，選擇直流電壓輸出還是方波信號輸出。選擇方波 信號輸出時(shí)，點(diǎn)按此開關(guān)，三個(gè)數(shù)據(jù)顯示區(qū)其中一個(gè)顯示區(qū)下的小三角符號在這三個(gè)數(shù)據(jù) 顯示區(qū)下循環(huán)移動，移動到那個(gè)區(qū)下面，就可以調(diào)整那個(gè)區(qū)的數(shù)據(jù)。調(diào)整方法：按面板上的 鍵快速調(diào)高該參數(shù)，按快速調(diào)低該參數(shù)，按"一"精密調(diào)高該參數(shù)，按"V"精密調(diào) 低該參數(shù)，根據(jù)需要，按動按鍵調(diào)整到需要輸出的信號。
[0050] ⑦功能/量程開關(guān)：打開此開關(guān)來選擇功能或關(guān)閉儀器
[0051] ⑧保護(hù)套。
【權(quán)利要求】
1. 一種汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于，包括依次連接的按鍵輸入裝置、微控制器 MCU、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、開關(guān)系統(tǒng)和輸出緩沖器，所述微控制器MCU內(nèi)設(shè)有I/O接口、串行通訊 接口和PWM模塊，所述I/O接口與所述按鍵輸入裝置連接，所述串行通訊接口與所述數(shù)模轉(zhuǎn) 換器DAC連接，所述PWM模塊與所述開關(guān)系統(tǒng)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于，通過所述按鍵輸入裝 置所輸入數(shù)據(jù)被保留在所述微控制器MCU的內(nèi)存中，通過所I/O 口發(fā)送到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC，此數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC與運(yùn)放（IC11A)組成標(biāo)準(zhǔn)的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路，此電路所輸出電 壓通過另一個(gè)運(yùn)放（IC13B)與電阻（R50，R51，R52)組成的反向放大器，此放大器的放大倍 數(shù)通過電子開關(guān)（Sl，S2, S3)控制，由此可輸出不同幅度的直流電壓信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于，所輸出直流電壓信號 為 1V，5V，12V 三檔。
4. 如權(quán)利要求1所述的汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于，所述PWM模塊能根據(jù)所述 按鍵輸入裝置所輸入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生所選擇頻率和占空比的5V方波信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于，所述PWM模塊產(chǎn)生的 5V方波信號通過所述控制開關(guān)，使輸出緩沖器在正脈沖接數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出，負(fù)脈沖接地，從 而產(chǎn)生一個(gè)可變幅度、頻率、占空比的方波信號輸出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于， 還包括一個(gè)由所述DAC電路和運(yùn)放電路構(gòu)成的數(shù)字化模擬電阻輸出電路，在所述數(shù)字化模 擬電阻輸出電路中，DAC電路與一個(gè)運(yùn)放電路（IC11A)連接成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器 電路，輸出端為該運(yùn)放電路（IC11A)的輸出端；二個(gè)輸出電阻端（RIN+，RIN_)的第一個(gè)輸出 端（RIN+)通過射隨器（IC11D)接到所述乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓端，同時(shí)通過另一個(gè) 射隨器（IC11C)輸出端串聯(lián)一個(gè)電阻（R43)后，接入一個(gè)反相輸入放大器（IC11B)的正相 端，該反相輸入放大器（IC11B)還通過一個(gè)電阻（R42)連接乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端；所 述反相輸入放大器（IC11B)的反向端通過電阻（R44)接地，在所述反相輸入放大器（IC11B) 反相端和其輸出端之間接入反饋電阻（R45)，其輸出端為第二個(gè)電阻輸出端（RIN-)，基準(zhǔn) 電阻（R47)接第一個(gè)電阻輸出端（RIN+)與地；所述電阻（R42，R43，R44，R45)阻值相同。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀，其特征在于，所述電阻R47為5K或 200K，可通過汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)診斷儀表面的撥盤進(jìn)行二檔切換。
【文檔編號】G01M15/00GK104122090SQ201410343028
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】白志平 申請人:白志平