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：
本發(fā)明屬于汽車試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)試驗(yàn)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(jī)油門的開度，由于油門執(zhí)行器存在機(jī)械抖動、磨損和卡死等問題，經(jīng)常造成發(fā)動機(jī)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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種取代了現(xiàn)有發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架油門執(zhí)行器和油門踏板等機(jī)械部件，而采集發(fā)動機(jī)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。本發(fā)明由微處理器、電源轉(zhuǎn)換電路、晶振電路、復(fù)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(qiáng)型閃存單片機(jī)，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(hù)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(fù)位電路中串聯(lián)了一個(gè)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RE0、RE1，RE2引腳模擬的SPI總線向JP2發(fā)送讀寫命令，同時(shí)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。本發(fā)明工作于原有的發(fā)動機(jī)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(jī)械部件，它通過采集發(fā)動機(jī)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(jì)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(jī)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(jī)械部件所引起的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩不穩(wěn)等問題，提高了設(shè)備運(yùn)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(shí)現(xiàn)了電子油門功能。


圖1是本發(fā)明微處理器電路圖； 圖2是本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器電路圖； 圖3是本發(fā)明復(fù)位電路圖；圖4是本發(fā)明鍵盤電路圖； 圖5是本發(fā)明晶振電路圖； 圖6是本發(fā)明液晶顯示電路圖； 圖7是本發(fā)明油門信號采集電路圖； 圖8是本發(fā)明DA輸出電路和參考電壓電路。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明由微處理器、電源轉(zhuǎn)換電路、晶振電路、復(fù)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(qiáng)型閃存單片機(jī)，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(hù)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(fù)位電路中串聯(lián)了一個(gè)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RE0、RE1，RE2引腳模擬的SPI總線向JP2發(fā)送讀寫命令，同時(shí)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。以下詳細(xì)敘述本發(fā)明
本發(fā)明由微處理器、電源轉(zhuǎn)換電路、晶振電路、復(fù)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(qiáng)型閃存單片機(jī)，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(hù)二極管D2組成。當(dāng)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(gè)裝置使用。保護(hù)二極管串聯(lián)在正極回路中，利用二極管反向截止的特點(diǎn)，有效地防止電源正負(fù)極接反時(shí)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(gè)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(shí)現(xiàn)了為微處理器提供20MHZ標(biāo)準(zhǔn)振蕩時(shí)鐘。微處理器的復(fù)位采用上電復(fù)位的方法，將微處理器的MCLR引腳通過電阻RlO接到VCC上實(shí)現(xiàn)，這樣既實(shí)現(xiàn)了微處理器的安全復(fù)位又省去了上電復(fù)位所需要的RC元件。在復(fù)位電路中串聯(lián)了一個(gè)按鈕S17，當(dāng)裝置出現(xiàn)問題時(shí)，可以通過手動按鍵的方式實(shí)現(xiàn)微處理器的安全復(fù)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(shí)，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，當(dāng)發(fā)送寫命令時(shí)，同時(shí)將要顯示的字符段通過RD0-RD7引腳發(fā)送給JP2，在JP2上就實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)字符的顯示。當(dāng)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(jìn)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(dāng)鍵盤電路上任何一個(gè)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(fù)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(jī)試驗(yàn)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(jì)算和分析，得出當(dāng)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(dāng)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(jī)節(jié)氣門的開度， 從而實(shí)現(xiàn)了臺架的電子油門功能。
本發(fā)明應(yīng)用于發(fā)動機(jī)控制臺架的實(shí)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(jī)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(rèn)正確后，按下測量鍵，裝置進(jìn)入工作狀態(tài)中。當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動時(shí)，臺架輸入模擬量為0V，裝置顯示油門為0%，發(fā)動機(jī)處于怠速狀態(tài)， 轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)。當(dāng)臺架發(fā)出20%的油門指令時(shí)，裝置顯示油門為20%，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速1560轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)動機(jī)發(fā)出100%的油門指令時(shí)，裝置顯示油門為100%，轉(zhuǎn)速6500轉(zhuǎn)，扭矩5500匪。整個(gè)試驗(yàn)過程中發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩運(yùn)行平穩(wěn)，發(fā)動機(jī)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(yàn)驗(yàn)證和變工況試驗(yàn)驗(yàn)證，已經(jīng)應(yīng)用于多款發(fā)動機(jī)試驗(yàn)中。經(jīng)過試驗(yàn)反映整個(gè)裝置滿足了發(fā)動機(jī)油門控制的要求，克服了原有的機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)率和安全系數(shù)。整個(gè)裝置響應(yīng)靈敏、精度高、抗干擾能力強(qiáng)，較好地適應(yīng)了發(fā)動機(jī)復(fù)雜的試驗(yàn)環(huán)境，并且成本低，具有一定的推廣價(jià)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(fù)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(qiáng)型閃存單片機(jī)，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(hù)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(fù)位電路中串聯(lián)了一個(gè)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RE0、RE1，RE2引腳模擬的SPI總線向JP2發(fā)送讀寫命令，同時(shí)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。
全文摘要
一種多功能電子油門模擬裝置，屬于汽車試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是提供一種取代了現(xiàn)有發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架油門執(zhí)行器和油門踏板等機(jī)械部件，而采集發(fā)動機(jī)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。本發(fā)明由微處理器、電源轉(zhuǎn)換電路、晶振電路、復(fù)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。本發(fā)明工作于原有的發(fā)動機(jī)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(jī)械部件，它通過采集發(fā)動機(jī)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(jì)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(jī)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(jī)械部件所引起的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩不穩(wěn)等問題，提高了設(shè)備運(yùn)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(shí)現(xiàn)了電子油門功能。
文檔編號G09B25/02GK102568294SQ20101061300
公開日2012年7月11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(qiáng), 陳宏 申請人:中國第一汽車集團(tuán)公司