CN102128948A - 一种发动机转速检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种发动机转速检测装置及其方法，包括转速测量模块及插接在转速测量模块上的振动传感器，所述转速测量模块上还插接有点烟器传感器或/和点火线传感器。本发明由于采用在转速测量模块上可插接点烟器传感器或/和点火线传感器，使以振动传感器检测方式为基础的检测装置既可进行振动传感器、点烟器传感器及点火线传感器的任意一种方式的检测（同一时间只能使用一种方式），并且通过电路自动识别选用的测量方式，无需人工选择，操作方便，检测速度快，而且大大地提高了发动机转速测量的准确性和方便性，既能满足汽油车发动机的检测，又能满足柴油车发动机的检测，且生产成本低，适用范围广。

Description

一种发动机转速检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种发动机转速检测装置，特别是一种可利用振动传感器、点烟器传感器及点火线传感器进行任意一种方式检测的发动机转速检测装置及其方法。

背景技术

目前，环保节能已成为发动机的发展趋势，环保检测仪表也将得到更广泛的应用，而发动机转速测量是尾气分析及其他环保仪表监测数据的一个重要成分，是进行其他数据分析的重要依据。随着电子技术的快速发展，目前市场上出现了各种各样的发动机转速检测装置，主要有光电转换、点火线脉冲检测、电源波动检测等方式，各种方式的检测又有多种实现方法，但它们都是以单一功能的方式存在，由于不同车型的电磁干扰程度、发动机振动强度、点火线安装位置等因素有很大的差别，单一方式的检测装置难以适应众多车辆的转速测量，因此在部分车辆上，某些方式测量不方便，甚至无法测量，而且随着汽车技术的发展，汽车发动机和电子设备的性能越来越好，单一方式的检测装置可成功测量车辆的比例也越来越低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种检测方式多样、组合灵活、电路简洁、操作方便、检测快速准确、安全可靠、成本低的发动机转速检测装置及其方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的发动机转速检测装置，包括转速测量模块及插接在转速测量模块上的振动传感器，其特点是所述转速测量模块上还插接有点烟器传感器或/和点火线传感器。

其中，上述转速测量模块包括电源转换电路及依次连接的按键识别电路、处理器、通道选择电路，所述通道选择电路的输入端连接有信号输入通道A及信号输入通道B，其中信号输入通道A由信号输入接口A及输入滤波电路A组成，信号输入通道B由信号输入接口B及输入滤波电路B组成，并且输入到通道选择电路的信号经由高通滤波器、低通滤波器、高阶滤波器、幅度调整电路、电压放大电路及处理器处理后的信号从输出接口输出，同时输入处理器的信号可返回到幅度调整电路或高阶滤波器中进行再处理，所述处理器的输出端连接有运行显示电路，上述振动传感器和点烟器传感器或/和点火线传感器插接在所述信号输入接口A及信号输入接口B上。

上述处理器包括AD转换模块、综合控制模块、数据处理模块、幅度调整模块、滤波控制模块、按键扫描模块、测量结果输出模块、显示输出模块及通信模块，其中AD转换模块对当前信号进行高速采样并将数据传送给综合控制模块，综合控制模块通过数据处理模块对采集到的信号进行分析，并根据分析结果确定是否需要输入到幅度调整模块或滤波控制模块进行信号的幅度和强度的再次调整，符合条件的信号频率值则从测量结果输出模块输出，通信模块用于更新程序和调试时监测测量结果，也可以用于将数据传送到上位机进行进一步处理，显示输出模块用于数据的输出显示，按键扫描模块用于对信号输入通道及检测模式的确定。

为了降低生产成本及提高电气性能、延长使用寿命，上述振动传感器为加速度传感器。

一种发动机检测方法，该方法采用如前述任一权利要求所述发动机转速检测装置，其特征在于包括如下步骤：

（a）、将振动传感器（2）或/和点烟器传感器（3）或/和点火线传感器（4）接入待检测车辆；

（b）、启动开关，转速测量模块（1）开始运行，其程序运行步骤如下；

（b₁）、初始化寄存器；

（b₂）、初始化外围硬件；

（b₃）、按键扫描、模式检测；

（b₄）、判别点烟器是否接入，“是”则进入点烟器模式并进入步骤（b₇），“否”则转到步骤（b₅）；

（b₅）、判别是否有点火线脉冲，“是”则设置为点火线模式并进入步骤（b₇），“否”则转到步骤（b₆）；

（b₆）、设置为振动模式并进入步骤（b₇）；

（b₇）、判别模式是否变化，“是”则初始化对应模式后进入步骤（b₈）；“否”则直接进入步骤（b₈）；

（b₈）、读取数据；

（b₉）、调整幅度、滤波频率；

（b₁₀）、数据处理并进入步骤（b₁₁）或返回到步骤（b₃）；

（b₁₁）、数据输出；

（c）、检测完成，将振动传感器（2）或点烟器传感器（3）或点火线传感器（4）拨离待检测车辆，进行下一车辆的检测，则进入步骤（a）；重新检测，则进入步骤（b）。

本发明由于采用在转速测量模块上插接有点烟器传感器或/和点火线传感器，使以振动传感器检测方式为基础的检测装置既可进行振动传感器、点烟器传感器及点火线传感器的单一方式的检测，又可通过对振动传感器、点烟器传感器及点火线传感器的随意组合而形成多重方式的检测，并且通过电路自动识别选用的测量方式，无需人工选择，操作方便，检测速度快，而且大大地提高了发动机转速测量的准确性和方便性，使该检测装置既能满足各种汽油车发动机的检测，又能满足各种柴油车发动机的检测。由于可同时接入多个传感器，因此无需经常更换传感器，有效地防止了传感器接口由于经常插拨而损坏。同时，由于该检测装置使用简易有效的传感器和优质低价的器材，特别是振动传感器使用了加速度传感器代替市场上普遍使用的电磁式传感器，不仅大幅度地减低了生产成本，而且在电气性能和使用寿命方面都优于普遍使用的电磁式传感器，从而为产品的普及和规模化奠定了基础。并且本发明适用范围广，可用于汽车检测站、维修站、汽车制造厂等场合。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的使用状态示意图。

图2为本发明转速检测模块的电路方框示意图。

图3为本发明处理器的模块结构示意图。

图4为本发明的程序总体流程示意图。

具体实施方式

如图1-图4所示，本发明所述的发动机转速检测装置，包括转速测量模块1及插接在转速测量模块上的振动传感器2，所述转速测量模块1上还插接有点烟器传感器3或/和点火线传感器4。并且转速测量模块1将测量到的数据输出到尾气分析仪5中进行分析。其中，振动传感器2与点烟器传感器3可共用一组信号输入接口及信号输出接口（两个接口都可以接任意一种传感器），而点火线传感器4检测到的信号经转速测量模块1处理后从模拟点火线输出接口6输出。并且振动传感器、点烟器传感器和点火线传感器三种检测方式可用于测量汽油车发动机的转速，而振动传感器和点烟器传感器两种检测方式可用于测量柴油车发动机的转速。

如图2所示，上述转速测量模块1包括电源转换电路及依次连接的按键识别电路、处理器、通道选择电路，所述通道选择电路的输入端连接有信号输入通道A及信号输入通道B，其中信号输入通道A由信号输入接口A及输入滤波电路A组成，信号输入通道B由信号输入接口B及输入滤波电路B组成，并且输入到通道选择电路的信号经由高通滤波器、低通滤波器、高阶滤波器、幅度调整电路、电压放大电路及处理器处理后的信号从输出接口输出，同时输入处理器的信号可返回到幅度调整电路或高阶滤波器中进行再处理，所述处理器的输出端连接有运行显示电路，上述振动传感器2和点烟器传感器3或/和点火线传感器4插接在所述信号输入接口A及信号输入接口B上，其量高防滤渡器采用MAX291专利滤波器。

整个电路的工作原理如下。

转速信号（包括点烟器传感器信号、振动传感器信号和点火线传感器信号，下面以点烟器传感器信号为例）由信号输入接口到达输入滤波电路，输入滤波电路滤除信号的直流成分，摄取交流成分；根据测量者人工选择（即按键识别）和程序自动选择的通道和模式，信号通过模拟开关CD4053选择对应的滤波和放大电路；使用点烟器传感器方式测量时，信号首先通过拐点频率约为1kHz的高通滤波器，滤除低频信号，减少其对有用信号的干扰，滤除低频信号后再通过低通滤波器进行低通滤波，滤除高频干扰信号，经过两次滤波后得到信噪比较高的信号，但由于不同车辆的信号频率和干扰程度不同，使用固定频率的高通滤波器和低通滤波器难以适应所有车辆信号的滤波，所以还要增加拐点频率可调的MAX291高阶滤波器，程序根据当前信号频率实时调整拐点频率，使信号一直保持较高的信噪比；由于不同车辆的信号幅度差别很大，在信号滤波后增加数字电位器调整信号的幅度，适应不同的车辆以及同一车辆在不同时刻信号差异的现象；信号经过电压放大后送往处理器，处理器通过AD转换、中断处理等方法测量信号的幅度和频率，并根据当前信号对滤波频率和信号幅度等进行实时调整，保证被测信号处于最佳状态。

图中信号输入接口A、信号输入接口B可同时接入不同的传感器，通过装置上的按键选择要使用的通道，设置两个通道的目的是为了方便使用者操作，在测量过程中如果要更换传感器，无需插拔传感器，只需按一下通道选择按键，由电路自动切换通道，使操作更加方便，同时也可以防止传感器接口由于经常插拔而损坏。

由于不同的车辆或同一辆车在发动机转速不同的情况下，其信号幅度有很大的差异，因此电路中增加了幅度调节环节，处理器在每次接收的信号时记录当前的信号幅度，并与程序设定值对比，如果信号幅度过大则通过控制数字电位器减弱信号，反之，加强信号，自动调整的信号的幅度能有效的预防将干扰脉冲计入有用信号，提高测量的准确性。

如图3所示，上述处理器U2包括AD转换模块、综合控制模块、数据处理模块、幅度调整模块、滤波控制模块、按键扫描模块、测量结果输出模块、显示输出模块及通信模块，其中AD转换模块对当前信号进行高速采样并将数据传送给综合控制模块，综合控制模块通过数据处理模块对采集到的信号进行分析，并根据分析结果确定是否需要输入到幅度调整模块或滤波控制模块进行信号的幅度和强度的再次调整，符合条件的信号频率值则从测量结果输出模块输出，通信模块用于更新程序和调试时监测测量结果，也可以用于将数据传送到上位机进行进一步处理，显示输出模块用于数据的输出显示，按键扫描模块用于对信号输入通道及检测模式的确定。

为了降低生产成本及提高电气性能、延长使用寿命，上述振动传感器2为加速度传感器。

本发明所述检测发动机转速的方法，该方法采用如前述发动机转速检测装置，包括以下步骤：

（a）、将振动传感器2或/和点烟器传感器3或/和点火线传感器4接入待检测车辆；（以下步骤循环执行，可随时接入传感器，无需启动转速测量模块之前再进行。接通电源后无需启动开关，电路会自动识别是否开始测量）;

（b）、启动开关，转速测量模块（1）开始运行，其程序运行步骤如下；

（b₁）、初始化寄存器；

（b₂）、初始化外围硬件；

（b₃）、按键扫描、模式检测；

（b₄）、判别点烟器是否接入，“是”则进入点烟器模式并进入步骤（b₇），“否”则转到步骤（b₅）；

（b₅）、判别是否有点火线脉冲，“是”则设置为点火线模式并进入步骤（b₇），“否”则转到步骤（b₆）；

（b₆）、设置为振动模式并进入步骤（b₇）；

（b₇）、判别模式是否变化，“是”则初始化对应模式后进入步骤（b₈）；“否”则直接进入步骤（b₈）；

（b₈）、读取数据；

（b₉）、调整幅度、滤波频率；

（b₁₀）、数据处理并进入步骤（b₁₁）或返回到步骤（b₃）；

（b₁₁）、数据输出；

（c）、检测完成，将振动传感器（2）或点烟器传感器（3）或点火线传感器（4）拨离待检测车辆，进行下一车辆的检测，则进入步骤（a）；重新检测，则进入步骤（b）。

其中，点烟器传感器检测方式使用脉冲计数的方法计算每200ms的有效脉冲个数，存入缓冲区，同时输出最近10个计数值的平均值。振动传感器检测方式用同样的方法每500ms进行一次计数和输出。点火线传感器检测方式使用中断和定时器计数的方法，计数两次脉冲信号的间隔，对最近的16个数据进行排序，再取中间8个数的平均值作为输出值。

程序对测量模式的确定过程如下。

上电默认为振动传感器检测方式，如果检测到点烟器传感器接口有高电平则进行点烟器传感器方式初始化，自动切换为点烟器传感器方式；如果点烟器传感器接口由高电平变为低电平则回到振动传感器方式；如果检测到点火线传感器接口有3个以上连续有效的脉冲信号，则进入点火线传感器检测方式，进入点火线传感器检测方式后，如果两秒钟内没有检测到脉冲信号，则返回振动传感器检测方式或点烟器传感器检测方式。

本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (5)

1.一种发动机转速检测装置，包括转速测量模块（1）及插接在转速测量模块上的振动传感器（2），其特征在于所述转速测量模块（1）上还可插接有点烟器传感器（3）或/和点火线传感器（4）。

2.根据权利要求1所述发动机转速检测装置，其特征在于上述转速测量模块（1）包括电源转换电路及依次连接的按键识别电路、处理器、通道选择电路，所述通道选择电路的输入端连接有信号输入通道A及信号输入通道B，其中信号输入通道A由信号输入接口A及输入滤波电路A组成，信号输入通道B由信号输入接口B及输入滤波电路B组成，并且输入到通道选择电路的信号经由高通滤波器、低通滤波器、高阶滤波器、幅度调整电路、电压放大电路及处理器处理后的信号从输出接口输出，同时处理器通过对输入信号进行分析，可针对信号特征调节幅度调整电路或高阶滤波器，从而达到最佳测量效果，所述处理器的输出端连接有运行显示电路，上述振动传感器和点烟器传感器或/和点火线传感器插接在所述信号输入接口A及信号输入接口B上。

3.根据权利要求2所述发动机转速检测装置，其特征在于上述处理器包括AD转换模块、综合控制模块、数据处理模块、幅度调整模块、滤波控制模块、按键扫描模块、测量结果输出模块、显示输出模块及通信模块，其中AD转换模块对当前信号进行高速采样并将数据传送给综合控制模块，综合控制模块通过数据处理模块对采集到的信号进行分析，并根据分析结果确定是否需要输出到幅度调整模块或滤波控制模块进行信号的幅度和滤波强度的再次调整，符合条件的信号频率值则从测量结果输出模块输出，通信模块用于更新程序和调试时监测测量结果，也可以用于将数据传送到上位机进行进一步处理，显示输出模块用于数据的输出显示，按键扫描模块用于对信号输入通道及检测模式的确定。

4.根据权利要求1所述发动机转速检测装置，其特征在于上述振动传感器（2）为加速度传感器。

5.一种发动机检测方法，该方法采用如前述任一权利要求所述发动机转速检测装置，其特征在于包括如下步骤：

（a）、将振动传感器（2）或/和点烟器传感器（3）或/和点火线传感器（4）接入待检测车辆；

（b）、启动开关，转速测量模块（1）开始运行，其程序运行步骤如下；

（b₁）、初始化寄存器；

（b₂）、初始化外围硬件；

（b₃）、按键扫描、模式检测；

（b₄）、判别点烟器是否接入，“是”则进入点烟器模式并进入步骤（b₇），“否”则转到步骤（b₅）；

（b₅）、判别是否有点火线脉冲，“是”则设置为点火线模式并进入步骤（b₇），“否”则转到步骤（b₆）；

（b₆）、设置为振动模式并进入步骤（b₇）；

（b₇）、判别模式是否变化，“是”则初始化对应模式后进入步骤（b₈）；“否”则直接进入步骤（b₈）；

（b₈）、读取数据；

（b₉）、调整幅度、滤波频率；

（b₁₀）、数据处理并进入步骤（b₁₁）或返回到步骤（b₃）；

（b₁₁）、数据输出；

（c）、检测完成，将振动传感器（2）或点烟器传感器（3）或点火线传感器（4）拨离待检测车辆，进行下一车辆的检测，则进入步骤（a）；重新检测，则进入步骤（b）。

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