車速傳感器測控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種車速傳感器測控系統(tǒng)，其包括車速工況模擬單元、霍爾式車速傳感器、下位機單元和上位PC機人機界面單元；車速工況模擬單元包括與霍爾式車速傳感器連接的車速電機；下位機單元包括下位機DSP系統(tǒng)板和車速電機驅(qū)動電路；車速電機驅(qū)動電路由電阻R91~R94、倒相放大器U4、開關(guān)光耦U9、場效應(yīng)管Q9、二極管D9以及極性電容C91連接組成；倒相放大器U4加強驅(qū)動效果，電阻R91避免DSP誤開啟，電阻R92防止DSP的I/O口過載，開關(guān)光耦U9可光電隔離驅(qū)動，電阻R94避免場效應(yīng)管Q9誤導(dǎo)通，二極管D9用于續(xù)流，電容C91平滑PWM波形。本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，車速電機驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，驅(qū)動效果好、穩(wěn)定性高。
【專利說明】車速傳感器測控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及車速傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種車速傳感器測控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上的傳感器實驗臺不能有針對性的滿足汽車傳感技術(shù)方面的實踐教學(xué)要求。譬如“霍爾式車速傳感器”實驗，只能把傳感器簡單的固定后外接電源，手動旋轉(zhuǎn)輸入軸后觀測輸出脈沖的形式來認(rèn)識傳感器特性，無法更深入的了解和應(yīng)用，且測試過程非常不便，不便于規(guī)?；⒅貜?fù)化實驗；同時車速信息相關(guān)測試和標(biāo)定存在測試不夠直觀以及標(biāo)定不方便、不夠精確。雖然現(xiàn)有文獻(xiàn)提出了霍爾式車速傳感器測試系統(tǒng)的開發(fā)方案，由于其為汽車公司配套研制的項目，偏重于測試性能好壞，作為實踐教學(xué)來說有一定的局限性，不便作為測試和控制開發(fā)的平臺。尤其，現(xiàn)有技術(shù)基于汽車車速傳感器進(jìn)行車速信息相關(guān)測試和標(biāo)定時，針對采用的車速電機驅(qū)動電路一般結(jié)構(gòu)設(shè)計相對復(fù)雜，元器件繁多，成本較高，不僅本身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性較差，抗干擾能力較弱，而且運用于車速傳感器實驗或?qū)嵺`中驅(qū)動效果不夠好、效率較低，無法有效保證車速電機的平穩(wěn)、可靠運行，嚴(yán)重影響了車速信息相關(guān)測試和標(biāo)定的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，不利于測試、控制平臺的研究和開發(fā)。
[0003]上述可知，有必要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型是為了解決現(xiàn)有基于汽車車速傳感器進(jìn)行車速信息相關(guān)測試和標(biāo)定中車速電機驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，抗干擾能力弱，驅(qū)動效果差，安全性和可靠性不高等問題而提出一種結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，車速電機驅(qū)動電路抗干擾能力強，驅(qū)動效果好、穩(wěn)定性高的車速傳感器測控系統(tǒng)。
[0005]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]上述的車速傳感器測控系統(tǒng)，包括下位機單元及與所述下位機單元連接的上位PC機人機界面單元；所述測控系統(tǒng)包括有車速工況模擬單元和霍爾式車速傳感器；所述車速工況模擬單元包括車速電機；所述霍爾式車速傳感器連接所述車速工況模擬單元的車速電機；所述下位機單元包括下位機DSP系統(tǒng)板和車速電機驅(qū)動電路；所述車速電機驅(qū)動電路由電阻R9f R94、倒相放大器U4、開關(guān)光耦U9、場效應(yīng)管Q9、二極管D9以及極性電容C91連接組成；所述電阻R91 —端接地，另一端與所述下位機DSP系統(tǒng)板連接；所述倒相放大器U4為至少一對，其中一個所述倒相放大器U4的輸入端通過所述電阻R92連接所述下位機DSP系統(tǒng)板，輸出端連接于另一所述倒相放大器U4的輸入端，另一所述倒相放大器U4的輸出端通過所述電阻R93連接于所述開關(guān)光耦U9的陽極；所述開關(guān)光耦U9的陰極接地，發(fā)射極連接于所述場效應(yīng)管Q9的柵極，集電極連接于所述車速電機一端并與電源連接；所述場效應(yīng)管Q9的漏極連接于所述車速電機另一端，源極接地并通過所述電阻R94連接所述場效應(yīng)管Q9的柵極；所述二極管D9連接于所述開關(guān)光耦U9的集電極與場效應(yīng)管Q9的漏極之間；所述二極管D9的陽極端連接所述場效應(yīng)管Q9的漏極，陰極端連接所述開關(guān)光耦U9的集電極；所述極性電容C91并聯(lián)于所述車速電機的兩端；所述極性電容C91的正極連接所述二極管D9的陰極端，負(fù)極與所述二極管D9的陽極端連接。
[0007]所述車速傳感器測控系統(tǒng)，其中:所述下位機DSP系統(tǒng)板具有信號捕捉端口 CAP5及P麗波形的輸出引腳PWM3 ；所述電阻R91另一端與所述輸出引腳PWM3連接；其中一個所述倒相放大器U4的輸入端也通過所述電阻R92連接所述輸出引腳PWM3。
[0008]所述車速傳感器測控系統(tǒng)，其中:所述測控系統(tǒng)還包括汽車車速儀表單元；所述車速儀表單元連接所述所述霍爾式車速傳感器；所述下位機單元還包括車速傳感器調(diào)理電路；所述汽車車速儀表單元通過所述車速傳感器調(diào)理電路反饋連接所述下位機DSP系統(tǒng)板。
[0009]所述車速傳感器測控系統(tǒng)，其中:所述開關(guān)光耦U9的集電極通過輸出端子CS-OUT+匹配插拔連接所述車速電機一端；所述場效應(yīng)管Q9的漏極通過另一輸出端子CS-OUT -匹配插拔連接所述車速電機另一端。
[0010]所述車速傳感器測控系統(tǒng)，其中:所述汽車車速儀表單元通過端子B13接+24V電源，同時通過端子BI接地；所述霍爾式車速傳感器通過端子B17連接工作電壓，同時通過端子B16連接所述汽車車速儀表單元。
[0011]所述車速傳感器測控系統(tǒng)，其中:所述汽車車速儀表單元與所述車速傳感器調(diào)理電路之間還設(shè)有測量端口 ；所述測量端口還連接有示波器。
[0012]所述車速傳感器測控系統(tǒng)，其中:所述車速電機由所述下位機DSP系統(tǒng)板通過所述輸出引腳PWM3實時輸出相應(yīng)PWM波形驅(qū)動；所述車速電機采用小型直流電機。
[0013]有益效果:
[0014]本實用新型車速傳感器測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，操作簡單、方便，成本低，人機界面友好，測試直觀且標(biāo)定精確；尤其，車速電機驅(qū)動電路采用兩級反相器即倒相放大器U4驅(qū)動可以加強驅(qū)動效果；下拉電阻即電阻R91能避免下位機DSP系統(tǒng)板的I/O 口懸浮電平造成的誤開啟；限流電阻即電阻R92能保護(hù)下位機DSP系統(tǒng)板的I/O 口不被過載燒毀；用4N25型開關(guān)光耦U9進(jìn)行隔離驅(qū)動，避免了負(fù)載對下位機DSP系統(tǒng)板的干擾；電阻R93為開關(guān)光耦U9輸入端的限流匹配電阻，確保了開關(guān)光耦U9的輸入電流驅(qū)動發(fā)光二極管在額定發(fā)光區(qū)間內(nèi)；電阻R94為光耦輸出端的匹配電阻，取值較大以確保光敏晶體管導(dǎo)通時工作在飽和狀態(tài)，同時電阻R94作為場效應(yīng)管Q9柵極的下拉電阻，避免了場效應(yīng)管Q9誤導(dǎo)通；反并的二極管D9起到續(xù)流二極管的作用，當(dāng)車速電機11突然減速后生成的感生電勢能量通過二極管D9釋放，避免擊穿場效應(yīng)管Q9 ;車速電機11兩端并聯(lián)極性電容C91，可以平滑PWM波形，使車速電機11運行更加平穩(wěn)。
[0015]同時，車速傳感器調(diào)理電路抗電磁干擾能力強，車速傳感器信號經(jīng)整形后陡峭而無雜波，加強了整形效果，使得下位機單元的測量準(zhǔn)確可靠。再則，采用霍爾式的車速傳感器具有對磁場敏感度高、輸出信號穩(wěn)定、頻率響應(yīng)高、抗電磁干擾能力強、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等特點，低速效果良好，不存在低速時掉脈沖現(xiàn)象；車速傳感器信號測量準(zhǔn)確可靠，模擬車速工況控制快速平穩(wěn)；靈活的模塊化設(shè)計及插拔連接，能方便實際應(yīng)用，不僅能滿足相關(guān)的實踐教學(xué)，也是很好的畢業(yè)設(shè)計和課余電子設(shè)計應(yīng)用的實踐平臺。
【專利附圖】

【附圖說明】[0016]圖1為本實用新型車速傳感器測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0017]圖2為本實用新型車速傳感器測控系統(tǒng)的控制電路結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖3為本實用新型車速傳感器測控系統(tǒng)的汽車車速儀表的電氣原理圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1至3所示，本實用新型車速傳感器測控系統(tǒng)，包括車速工況模擬單元1、霍爾式車速傳感器2、汽車車速儀表單元3、下位機單元4和上位PC機人機界面單元5。其中，該下位機單元4包括下位機DSP系統(tǒng)板41、車速傳感器調(diào)理電路42和車速電機驅(qū)動電路43。
[0020]該車速工況模擬單元I 一端連接霍爾式車速傳感器2，另一端通過車速電機驅(qū)動電路43與下位機DSP系統(tǒng)板41連接；其中，該車速工況模擬單元I包括車速電機11，該車速電機采用小型直流電機且通過聯(lián)軸器與霍爾式車速傳感器2聯(lián)結(jié)。
[0021]該霍爾式車速傳感器2 —端連接汽車車速儀表單元3，其將車速信號送往汽車車速儀表單元3的汽車儀表盤進(jìn)行顯示。
[0022]該汽車車速儀表單元3通過車速傳感器調(diào)理電路42連接下位機DSP系統(tǒng)板41，即由霍爾式車速傳感器2傳來的車速信號經(jīng)汽車車速儀表單元3通過車速傳感器調(diào)理電路42送達(dá)下位機DSP系統(tǒng)板41進(jìn)行實時測量，并與設(shè)定車速比較后進(jìn)行反饋控制。其中，在汽車車速儀表單元3與車速傳感器調(diào)理電路42之間還設(shè)有測量端口，該測量端口還連接有示波器6，通過用示波器6可實時測量霍爾式車速傳感器2的當(dāng)前實際波形及整形波形。
[0023]該下位機DSP系統(tǒng)板41的一端通過串口進(jìn)行雙向通信連接上位PC機人機界面5，另一端連接控制車速電機驅(qū)動電路43并通過車速電機驅(qū)動電路43來驅(qū)動連接車速工況模擬單元I。該下位機DSP系統(tǒng)板41具有信號捕捉端口 CAP5及PWM波形的輸出引腳PWM3。
[0024]本實施例中該車速傳感器調(diào)理電路42由電阻R5fR54、二極管D5、電容C5fC52、倒相放大器U3和開關(guān)光耦U5連接組成；其中，電阻R51的一端通過輸入端子CS-1N匹配插接有端子B5，另一端通過二極管D5連接倒相放大器U3的輸入端；其中，二極管D5的陰極端連接電阻R51，陽極端是連接倒相放大器U3的輸入端；電阻R52 —端連接于二極管D5陽極端與倒相放大器U3輸入端的連接點，電阻52的另一端則連接于+5V電源；電容C51 —端接地(模擬地)，另一端連接于電阻R51與二極管D5陰極端的連接點，即電容C51與電阻R51一起組成RC濾波電路；倒相放大器U3的輸入端接地(模擬地)，輸出端通過電阻R53連接開關(guān)光耦U5的陽極；開關(guān)光耦U5的陰極接地(模擬地)，集電極連接+3.3V電源，發(fā)射極通過電阻R54接地(數(shù)字地)且還與下位機單元4的CAP5捕捉端口連接；電容C52的一端連接開關(guān)光耦U5的發(fā)射極，另一端接地(數(shù)字地)。
[0025]由于車速傳感器調(diào)理電路42受到車速電機11電刷及其它如磁電式轉(zhuǎn)速傳感器空間電磁干擾等因素的影響，所以自汽車車速儀表單元3經(jīng)端子B5輸出的信號并不是標(biāo)準(zhǔn)的方波信號，而是夾雜著大量尖峰和毛刺，所以需要進(jìn)一步處理才能送往下位機DSP系統(tǒng)板41的信號捕捉端口 CAP5。輸出脈沖信號首先經(jīng)過由電阻R51與電容C51組成的RC濾波電路進(jìn)行濾波，濾除高頻干擾信號。然后經(jīng)過一個反串的二極管D5上拉電路，輸入端子CS-1N為低電平時二極管D5導(dǎo)通輸出低電平信號，輸入端為高電平時二極管D5截止輸出高電平信號。由于尖峰毛刺主要出現(xiàn)在高電平輸入時，故能進(jìn)一步的濾除尖峰毛刺造成的干擾。為使輸出波形更加陡峭，輸出信號再經(jīng)過帶正反饋的遲滯比較器施密特反相器即倒相放大器U3，并能進(jìn)一步克服噪聲和駝峰干擾現(xiàn)象。然后再經(jīng)過開關(guān)光耦進(jìn)行光電隔離后送往下位機DSP系統(tǒng)板41的信號捕捉端口 CAP5，避免傳感器地和數(shù)字地之間的串?dāng)_。
[0026]該車速電機驅(qū)動電路43由電阻R9f R94、一對倒相放大器U4、開關(guān)光耦U9、場效應(yīng)管Q9、二極管D9以及極性電容C91連接組成；其中，該電阻R91 —端接地(數(shù)字地)，另一端連接于下位機DSP系統(tǒng)板41的輸出引腳PWM3 ;該一對倒相放大器U4串接在一起，即其中一個倒相放大器U4的輸入端通過電阻R92連接下位機DSP系統(tǒng)板6的輸出引腳PWM3，輸出端則連接于另一倒相放大器U4的輸入端，另一倒相放大器U4的輸出端則通過電阻R93連接于開關(guān)光耦U9的陽極；開關(guān)光耦U9的陰極接地(數(shù)字地)，發(fā)射極連接于場效應(yīng)管Q9的柵極，集電極通過輸出端子CS-OUT +端子匹配插拔連接于車速電機11 一端并與另一 +5V電源連接；場效應(yīng)管Q9的漏極通過另一輸出端子CS-OUT -連接于車速電機11另一端，源極接地(模擬地)并通過電阻R94連接場效應(yīng)管Q9的柵極；二極管D9為硅二極管，其連接于開關(guān)光耦U9的集電極與場效應(yīng)管Q9的漏極之間，即二極管D9的陽極端連接場效應(yīng)管Q9的漏極，二極管D9的陰極端連接開關(guān)光耦U9的集電極；極性電容C91并聯(lián)于車速電機11的兩端，即極性電容C91的正極與二極管D9的陰極端連接，極性電容C91的負(fù)極與二極管D9的陽極端連接。
[0027]當(dāng)實時測量車速和設(shè)定車速比較后，下位機單元4通過軟件控制算法后經(jīng)過輸出引腳PWM3實時輸出相應(yīng)的PWI波形以驅(qū)動車速電機11。PWI波形經(jīng)過兩級反相器即倒相放大器U4驅(qū)動后送往開關(guān)光耦U9進(jìn)行隔離驅(qū)動后，去控制IRF540N型場效應(yīng)管Q9的柵極，使負(fù)載車速電機11與地的通路進(jìn)行通斷控制。反并的二極管D9起到續(xù)流二極管的作用，當(dāng)車速電機11突然減速后生成的感生電勢能量通過二極管D9釋放，避免擊穿場效應(yīng)管Q9。車速電機11兩端并聯(lián)極性電容C91，可以平滑PWI波形，使車速電機11運行更加平穩(wěn)。
[0028]其中，如圖2、3所示，汽車車速儀表單元3通過端子B13接+24V電源，同時還通過端子BI接地(模擬地)?；魻柺杰囁賯鞲衅?通過端子B17連接工作電壓(+8.6V)，同時還通過端子B16將車速傳感器信號輸入汽車車速儀表單元3內(nèi)部進(jìn)行顯示，并經(jīng)端子B5輸出。故可直接利用端子B5，把汽車車速儀表單元3輸出的車速方波信號直接作為車速信號源送往后級車速傳感器調(diào)理電路42及下位機DSP系統(tǒng)板41。
[0029]上位PC機人機界面單元5接受下位機單元4傳來的車速測量數(shù)據(jù)后同步進(jìn)行顯示，同時設(shè)定操作者所期望的車速并發(fā)送給下位機單元4。
[0030]本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，尤其車速電機驅(qū)動電路通過優(yōu)化驅(qū)動電路工作效果、精確匹配電路參數(shù)來加強工作穩(wěn)定性；同時，靈活的模塊化設(shè)計及插拔連接，能方便實際應(yīng)用，不僅能滿足相關(guān)的實踐教學(xué)，也是很好的畢業(yè)設(shè)計和課余電子設(shè)計應(yīng)用的實踐
T 口 O
【權(quán)利要求】
1.一種車速傳感器測控系統(tǒng)，包括下位機單元及與所述下位機單元連接的上位PC機人機界面單元；其特征在于:所述測控系統(tǒng)包括有車速工況模擬單元和霍爾式車速傳感器；所述車速工況模擬單元包括車速電機；所述霍爾式車速傳感器連接所述車速工況模擬單元的車速電機； 所述下位機單元包括下位機DSP系統(tǒng)板和車速電機驅(qū)動電路； 所述車速電機驅(qū)動電路由電阻R9f R94、倒相放大器U4、開關(guān)光耦W、場效應(yīng)管Q9、二極管D9以及極性電容C91連接組成； 所述電阻R91 —端接地，另一端與所述下位機DSP系統(tǒng)板連接； 所述倒相放大器U4為至少一對，其中一個所述倒相放大器U4的輸入端通過所述電阻R92連接所述下位機DSP系統(tǒng)板，輸出端連接于另一所述倒相放大器U4的輸入端，另一所述倒相放大器U4的輸出端通過所述電阻R93連接于所述開關(guān)光耦U9的陽極； 所述開關(guān)光耦U9的陰極接地，發(fā)射極連接于所述場效應(yīng)管Q9的柵極，集電極連接于所述車速電機一端并與電源連接； 所述場效應(yīng)管Q9的漏極連接于所述車速電機另一端，源極接地并通過所述電阻R94連接所述場效應(yīng)管Q9的柵極； 所述二極管D9連接于所述開關(guān)光耦U9的集電極與場效應(yīng)管Q9的漏極之間；所述二極管D9的陽極端連接所述場效應(yīng)管Q9的漏極，陰極端連接所述開關(guān)光耦U9的集電極；所述極性電容C91并聯(lián)于所述車速電機的兩端；所述極性電容C91的正極連接所述二極管D9的陰極端，負(fù)極與所述二極管D9的陽極端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的車速傳感器測控系統(tǒng)，其特征在于:所述下位機DSP系統(tǒng)板具有信號捕捉端口 CAP5及PWM波形的輸出引腳PWM3 ； 所述電阻R91另一端與所述輸出引腳PWM3連接； 其中一個所述倒相放大器U4的輸入端也通過所述電阻R92連接所述輸出引腳PWM3。
3.如權(quán)利要求2所述的車速傳感器測控系統(tǒng)，其特征在于:所述測控系統(tǒng)還包括汽車車速儀表單元；所述車速儀表單元連接所述霍爾式車速傳感器； 所述下位機單元還包括車速傳感器調(diào)理電路；所述汽車車速儀表單元通過所述車速傳感器調(diào)理電路反饋連接所述下位機DSP系統(tǒng)板。
4.如權(quán)利要求1所述的車速傳感器測控系統(tǒng)，其特征在于:所述開關(guān)光耦U9的集電極通過輸出端子CS-OUT +匹配插拔連接所述車速電機一端；所述場效應(yīng)管Q9的漏極通過另一輸出端子CS-OUT -匹配插拔連接所述車速電機另一端。
5.如權(quán)利要求3所述的車速傳感器測控系統(tǒng)，其特征在于:所述汽車車速儀表單元通過端子B13接+24V電源，同時通過端子BI接地； 所述霍爾式車速傳感器通過端子B17連接工作電壓，同時通過端子B16連接所述汽車車速儀表單元。
6.如權(quán)利要求3所述的車速傳感器測控系統(tǒng)，其特征在于:所述汽車車速儀表單元與所述車速傳感器調(diào)理電路之間還設(shè)有測量端口 ；所述測量端口還連接有示波器。
7.如權(quán)利要求2所述的車速傳感器測控系統(tǒng)，其特征在于:所述車速電機由所述下位機DSP系統(tǒng)板通過所述輸出引腳PWM3實時輸出相應(yīng)PftfM波形驅(qū)動；所述車速電機采用小型直流電機。
【文檔編號】G09B25/00GK203606387SQ201320676202
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】程登良, 蔣偉榮, 黃海波, 黃志文, 王衛(wèi)華, 張凱 申請人:湖北汽車工業(yè)學(xué)院