專利名稱：一種電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集裝置及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集裝置，尤其涉及用于電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺的數(shù)據(jù)采集裝置及嵌入了 CAN總線功能實現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)是近年來發(fā)展起來的一種新型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由電子控制單元根據(jù)傳感器采集到的信號來控制電機的運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向的功能。 EPS不僅具備液壓動力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向輕便等優(yōu)點，它還具有轉(zhuǎn)向平穩(wěn)、節(jié)能、環(huán)保，大幅度提高汽車經(jīng)濟性、動力性和機動性，同時增加駕駛?cè)藛T的操縱性和安全性。因此，EPS成為了汽車領(lǐng)域研究和開發(fā)的熱點之一。研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)EPS的過程，一般先在實驗室利用電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺對EPS的性能和控制策略進(jìn)行檢測，針對檢測出的功能、邏輯、精度、安全保護(hù)等方面的問題，修改EPS的硬件和軟件，進(jìn)行下一輪的試驗臺架試驗，經(jīng)這樣的反復(fù)試驗修改，當(dāng)EPS 達(dá)到預(yù)期的要求后，再裝車進(jìn)行實車試驗。采用這樣的方法開發(fā)EPS，可以節(jié)省大量的人力、 物力和財力，而且可以縮短EPS的研發(fā)周期。EPS產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向柱輔助轉(zhuǎn)矩和助力電機所需的電流的大小，取決于車速信號及轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角信號。試驗過程中，車速信號、轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角信號、轉(zhuǎn)向柱輔助轉(zhuǎn)矩信號和助力電機電流信號實時采集、合理儲存和適時顯示是試驗成敗的關(guān)鍵。使用萬用表和示波器為獲取試驗數(shù)據(jù)是常用的方法，這種方法存在如下的問題第一、數(shù)據(jù)獲取速度慢。這種方法需要人工在試驗過程中對各個信號進(jìn)行逐個測量、記錄，而且需要測量每個信號不同時間點的值，工作量大，速度慢。第二、所獲數(shù)據(jù)同步性差。由于是人工逐個信號測量，不能對各個信號同時測量，因而影響了所獲數(shù)據(jù)的同步性。第三、人工測量容易出錯、效率低。第四、 采集得到的數(shù)據(jù)由人工輸入計算機后進(jìn)行處理，需要大量的人工輸入數(shù)據(jù)的時間。另一種獲取實驗數(shù)據(jù)的方法是在PC計算機中安裝數(shù)據(jù)采集板及相應(yīng)的驅(qū)動程序，用數(shù)據(jù)采集板來對各種傳感器的信號進(jìn)行采集。這種方法雖然可大大提高數(shù)據(jù)的采集效率和采集精度， 但存在以下一些問題第一、數(shù)據(jù)采集板要具有與PC計算機主板相對應(yīng)的總線接口。第二、 每個傳感器和數(shù)據(jù)采集板間都需要有相應(yīng)的連接導(dǎo)線，致使試驗臺與計算機間有很多的導(dǎo)線。第三、數(shù)據(jù)采集程序要基于數(shù)據(jù)采集板的驅(qū)動程序編寫，會使數(shù)據(jù)顯示程序和數(shù)據(jù)儲存程序等在邏輯結(jié)構(gòu)上不是很清晰。第四、假如要對兩個或兩個以上試驗臺進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，則需要兩套或兩套以上的數(shù)據(jù)采集板和PC計算機。綜上所述，需要一種新的數(shù)據(jù)采集裝置，對試驗臺架上的EPS在試驗過程中產(chǎn)生的各種信號進(jìn)行準(zhǔn)確實時的獲取，通過對試驗臺架上EPS的電路和程序參數(shù)的調(diào)整，得到在不同車速下所需的助力電流和相應(yīng)的轉(zhuǎn)向盤輔助轉(zhuǎn)矩。調(diào)整后的電路參數(shù)作為EPS硬件設(shè)計的依據(jù)，調(diào)整后的程序參數(shù)和相應(yīng)的車速存入EPS的ROM作為EPS產(chǎn)生助力大小的依據(jù)。汽車在行駛過程中，EPS根據(jù)車速傳感器信號，從ROM中查找對應(yīng)于車速的產(chǎn)生相應(yīng)助力電流的參數(shù)，并用該參數(shù)控制助力電機驅(qū)動電路，在驅(qū)動電路相應(yīng)電流驅(qū)動下，助力電機產(chǎn)生所需大小的助力。同時，可有效地克服上述兩種數(shù)據(jù)采集方法的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集的采集裝置。本發(fā)明的另一目的是提供一種嵌入了 CAN總線功能，實現(xiàn)了對多個電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺實時數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集裝置，包括主扭矩傳感器、輔扭矩傳感器、電流傳感器、車速傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、數(shù)據(jù)采集MCU和CAN發(fā)送接收器; 所述主扭矩傳感器和輔扭矩傳感器分別與數(shù)據(jù)采集MCU的內(nèi)嵌A/D轉(zhuǎn)換通道ADC0、ADC1連接；所述電流傳感器經(jīng)采樣電阻后與數(shù)據(jù)采集MCU的內(nèi)嵌A/D轉(zhuǎn)換通道ADC2連接；所述車速傳感器和轉(zhuǎn)角傳感器分別連接到數(shù)據(jù)采集MCU的脈沖捕捉Tl、T2接口 ；所述數(shù)據(jù)采集 MCU內(nèi)嵌的CAN控制器與所述CAN發(fā)送接收器相連；所述數(shù)據(jù)采集MCU中設(shè)有連接模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和CAN驅(qū)動模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于對傳感器的數(shù)據(jù)采集和與連接模塊的聯(lián)絡(luò)工作；所述CAN驅(qū)動模塊用于所述CAN發(fā)送接收器的數(shù)據(jù)發(fā)送接收和與連接模塊的聯(lián)絡(luò)工作；所述連接模塊用于數(shù)據(jù)采集MCU的數(shù)據(jù)傳送、命令解釋工作。進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集MCU6通過串行接口與數(shù)據(jù)處理計算機連接，所述數(shù)據(jù)處理計算機包括數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、用戶界面模塊和中介模塊；所述中介模塊用于將數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、用戶界面模塊連接起來，通過通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。進(jìn)一步，所述通信協(xié)議包括目標(biāo)模塊代碼、通信端口代碼、通信類別代碼和通信命令代碼；所述目標(biāo)模塊代碼用于標(biāo)識與所述中介模塊進(jìn)行通信的模塊；所述通信端口代碼用于標(biāo)識與所述數(shù)據(jù)采集MCU6進(jìn)行通信的端口 ；所述通信類別代碼用于標(biāo)識與所述中介模塊進(jìn)行通信的類型；所述通信命令代碼用于標(biāo)識與所述中介模塊進(jìn)行通信的命令。進(jìn)一步，所述通信協(xié)議還包括輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)；所述輸入?yún)?shù)用于標(biāo)識數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)采集MCU6 ；所述輸出參數(shù)用于標(biāo)識數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集MCU輸出。進(jìn)一步，所述通信端口代碼為串口 1到串口 255其中之一的數(shù)字。進(jìn)一步，所述通信類別代碼為數(shù)據(jù)代碼、控制代碼或者安全代碼。一種電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括兩個及以上的上述數(shù)據(jù)采集裝置，所述數(shù)據(jù)采集的CAN發(fā)送接收器相互相連。本發(fā)明的有益效果是通過數(shù)據(jù)采集MCU與多個傳感器連接的方式，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的同步實時采集，減少了布線；通過數(shù)據(jù)采集MCTO中嵌入CAN總線功能，可以實現(xiàn)兩個及以上的數(shù)據(jù)采集MCTO的CAN總線連接，實現(xiàn)多個試驗臺做成的網(wǎng)絡(luò)試驗臺系統(tǒng)進(jìn)行同步實時的數(shù)據(jù)采集。通過采用中介模塊與其他模塊配合的方式，便于進(jìn)行通信的管理和擴展。


圖1電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊連接圖； 圖3電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路圖4數(shù)據(jù)采集顯示界面圖。
具體實施例方式圖1為電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括主扭矩傳感器1、輔扭矩傳感器2、電流傳感器3、車速傳感器4、轉(zhuǎn)角傳感器5、數(shù)據(jù)采集 MCU6、數(shù)據(jù)處理計算機7和CAN發(fā)送接收器8。在實施例中主扭矩傳感器1和輔扭矩傳感器 2都為電位型傳感器，電流傳感器3采用CS020G，車速傳感器4為電磁感應(yīng)式傳感器，數(shù)據(jù)采集MCU6采用內(nèi)嵌CAN2. OB控制器的P89C591，CAN發(fā)送接收器8為TJA1050，數(shù)據(jù)處理計算機7采用普通的PC機。如圖3的電路圖所示，主扭矩傳感器1、輔扭矩傳感器2經(jīng)RC濾波后分別與數(shù)據(jù)采集MCU6的Pl. 2、P1. 3引腳連接，電流傳感器3經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換濾波放大后與數(shù)據(jù)采集MCU6 的Pl. 4相連，數(shù)據(jù)采集MCU6用內(nèi)嵌的A/D轉(zhuǎn)換器分別對扭矩和電流信號進(jìn)行采集。車速傳感器4 (、轉(zhuǎn)角傳感器5信號經(jīng)濾波整形后分別連接到數(shù)據(jù)采集MCU6的P3. 4、P3. 5引腳， 數(shù)據(jù)采集MCU6分別通過對車速脈沖和轉(zhuǎn)角脈沖的捕捉推算當(dāng)前的車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角。數(shù)據(jù)采集MCU6的PL 0、P1. 1與CAN的T)(D、RXD連接，形成本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)嵌的CAN總線接口。數(shù)據(jù)采集MCU6的P3. 0、P3. 1通過MAX232串行接口芯片與數(shù)據(jù)處理計算機7的串行接口(RS232或USB)相連接。如圖2所述，數(shù)據(jù)處理計算機7包括用戶界面模塊、中介模塊、數(shù)據(jù)庫模塊和數(shù)據(jù)通信模塊。數(shù)據(jù)采集MCU6中設(shè)有連接模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和CAN驅(qū)動模塊；數(shù)據(jù)采集模塊用于對傳感器的數(shù)據(jù)采集和與連接模塊的聯(lián)絡(luò)工作；CAN驅(qū)動模塊用于所述CAN發(fā)送接收器8的數(shù)據(jù)發(fā)送接收和與連接模塊的聯(lián)絡(luò)工作；連接模塊用于數(shù)據(jù)采集MCTO與數(shù)據(jù)處理計算機7之間的數(shù)據(jù)傳送、命令解釋工作。中介模塊與通信模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、用戶界面模塊之間通過通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。通信協(xié)議包括目標(biāo)模塊代碼、通信端口代碼、通信類別代碼、通信命令代碼、輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)；目標(biāo)模塊代碼用于標(biāo)識與所述中介模塊進(jìn)行通信的模塊；通信端口代碼用于標(biāo)識與所述數(shù)據(jù)采集MCU6進(jìn)行通信的端口 ；通信類別代碼用于標(biāo)識與所述中介模塊進(jìn)行通信的類型；通信命令代碼用于標(biāo)識與所述中介模塊進(jìn)行通信的命令。通信協(xié)議還包括輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)；輸入?yún)?shù)用于標(biāo)識數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)采集MCU6 ；所述輸出參數(shù)用于標(biāo)識數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集MCTO輸出。 圖4為數(shù)據(jù)采集屏幕顯示界面圖。通過用戶界面模塊向數(shù)據(jù)采集MCU6發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令，中介模塊將采集命令進(jìn)行通信協(xié)議封包，然后經(jīng)通信模塊通過RS232發(fā)送至數(shù)據(jù)處理計算機7的數(shù)據(jù)通信模塊。數(shù)據(jù)采集MCU6的連接模塊接收分析后調(diào)用數(shù)據(jù)采集模塊， 進(jìn)行主扭矩傳感器1、輔扭矩傳感器2、電流傳感器3、車速傳感器4和轉(zhuǎn)角傳感器5的數(shù)據(jù)采集。用戶界面模塊向數(shù)據(jù)采集MCU6發(fā)送數(shù)據(jù)接收命令，中介模塊將接收命令進(jìn)行通信協(xié)議封包，然后經(jīng)通信模塊通過RS232發(fā)送至數(shù)據(jù)處理計算機7的數(shù)據(jù)通信模塊。數(shù)據(jù)采集 MCU6的連接模塊接收分析后將所采集數(shù)據(jù)經(jīng)連接模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)處理計算機7的數(shù)據(jù)通信模塊，經(jīng)數(shù)據(jù)處理計算機7的中介模塊數(shù)據(jù)解包后，一路發(fā)送到用戶界面模塊進(jìn)行顯示； 另一路發(fā)送到數(shù)據(jù)庫模塊進(jìn)行存儲。
權(quán)利要求
1.一種電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集裝置，包括主扭矩傳感器(1)、輔扭矩傳感器 (2)、電流傳感器(3)、車速傳感器(4)、轉(zhuǎn)角傳感器(5)、數(shù)據(jù)采集MCU(6)和CAN發(fā)送接收器 (8);所述主扭矩傳感器(1)和輔扭矩傳感器(2)分別與數(shù)據(jù)采集MCU (6)的內(nèi)嵌A/D轉(zhuǎn)換通道ADCO、ADCl連接；所述電流傳感器(3)經(jīng)采樣電阻后與數(shù)據(jù)采集MCU (6)的內(nèi)嵌A/D 轉(zhuǎn)換通道ADC2連接；所述車速傳感器(4)和轉(zhuǎn)角傳感器(5)分別連接到數(shù)據(jù)采集MCU (6) 的脈沖捕捉T1、T2接口 ；所述數(shù)據(jù)采集MCU (6)內(nèi)嵌的CAN控制器與所述CAN發(fā)送接收器 (8)相連；所述數(shù)據(jù)采集MCU (6)中設(shè)有連接模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和CAN驅(qū)動模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于對傳感器的數(shù)據(jù)采集和與連接模塊的聯(lián)絡(luò)工作；所述CAN驅(qū)動模塊用于所述CAN發(fā)送接收器(8)的數(shù)據(jù)發(fā)送接收和與連接模塊的聯(lián)絡(luò)工作；所述連接模塊用于數(shù)據(jù)采集MCU (6)的數(shù)據(jù)傳送、命令解釋工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集裝置，所述數(shù)據(jù)采集MCU (6)通過串行接口與數(shù)據(jù)處理計算機(7)連接，所述數(shù)據(jù)處理計算機(7)包括數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、用戶界面模塊和中介模塊；所述中介模塊用于將數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、用戶界面模塊連接起來，通過通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集裝置，所述通信協(xié)議包括目標(biāo)模塊代碼、通信端口代碼、通信類別代碼和通信命令代碼；所述目標(biāo)模塊代碼用于標(biāo)識與所述中介模塊進(jìn)行通信的模塊；所述通信端口代碼用于標(biāo)識與所述數(shù)據(jù)采集MCU (6)進(jìn)行通信的端口 ；所述通信類別代碼用于標(biāo)識與所述中介模塊進(jìn)行通信的類型；所述通信命令代碼用于標(biāo)識與所述中介模塊進(jìn)行通信的命令。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集裝置，所述通信協(xié)議還包括輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)；所述輸入?yún)?shù)用于標(biāo)識數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)采集MCU (6);所述輸出參數(shù)用于標(biāo)識數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集MCU (6)輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集裝置，所述通信端口代碼為串口 1到串口 255其中之一的數(shù)字。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集裝置，所述通信類別代碼為數(shù)據(jù)代碼、控制代碼或者安全代碼。
7.一種電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括兩個及以上權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集裝置，所述數(shù)據(jù)采集的CAN發(fā)送接收器(8)相互相連。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺數(shù)據(jù)采集裝置及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該裝置包括主扭矩傳感器(1)、輔扭矩傳感器(2)、電流傳感器(3)、車速傳感器(4)、轉(zhuǎn)角傳感器(5)、數(shù)據(jù)采集MCU(6)和CAN發(fā)送接收器(8)；所述數(shù)據(jù)采集MCU(6)內(nèi)嵌的CAN控制器與所述CAN發(fā)送接收器(8)相連；所述數(shù)據(jù)采集MCU(6)中設(shè)有連接模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和CAN驅(qū)動模塊。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括兩個及以上的數(shù)據(jù)采集裝置，裝置間通過CAN發(fā)送接收器(8)。該采集裝置實現(xiàn)了實時同步的數(shù)據(jù)采集，該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)了多個試驗臺的實時同步數(shù)據(jù)采集。
文檔編號G08C19/00GK102280019SQ20111017456
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者江浩斌, 汪若塵, 袁朝春, 陸文昌, 陳龍 申請人:江蘇大學(xué)