CN104807649A - 一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统，主要包括单片机（1），被测动力平台，以及设置在被测动力平台上的被测发动机，与单片机（1）相连接的测控仪（4）和功率分析仪（2），与测控仪（4）相连接的油门驱动仪（5），与功率分析仪（2）相连接的电机控制器（3），与被测发动机相连接的燃油信号采集系统（6），与燃油信号采集系统（6）相连接的燃油信号偏置放大处理系统（7），而测控仪（4）还与被测发动机相连接；另外，在燃油信号偏置放大处理系统（7）和单片机（1）之间还设置有同频移相处理系统（8）；本发明可以对燃油信号的相位进行处理，使其更加稳定，进一步的提高了发动机油耗测试系统的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及发动机测试领域，具体是指一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统。
背景技术
人们对汽车的可靠性、安全性和绿色性等方面的要求不断提高，而发动机作为汽车的心脏部件，其技术水平直接影响到其动力性、经济性和排放等性能指标，发动机发生故障的频率也是最高的。而发动机综合性能测试是判定发动机技术状况好坏的主要手段，也是汽车检测和维修工作的重要内容，因此发动机性能测试越来越受到人们的重视。另外，燃油消耗量是评价发动机经济性的重要指标，是发动机的重要测量参数之一。因此燃油消耗量的测量是发动机性能试验的重要组成部分，其测量精度直接影响发动机实际性能指标、各项技术参数的确定和主要附件的选配及调整等。然而，传统的发动机油耗测试系统在对燃油信号进行处理后，通常会导致信号不稳定，从而影响油耗测试的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服传统的发动机油耗测试系统对燃油信号处理后会导致信号不稳定的缺陷，提供一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统，主要包括单片机，被测动力平台，以及设置在被测动力平台上的被测发动机，与单片机相连接的测控仪和功率分析仪，与测控仪相连接的油门驱动仪，与功率分析仪相连接的电机控制器，与被测发动机相连接的燃油信号采集系统，与燃油信号采集系统相连接的燃油信号偏置放大处理系统，而测控仪还与被测发动机相连接；在燃油信号偏置放大处理系统和单片机之间还设置有同频移相处理系统；所述的同频移相处理系统由移相电路，与移相电路相连接的过零比较电路组成。
进一步的，所述的移相电路由放大器P4，放大器P5，N极与放大器P4的正极相连接、P极则顺次经电阻R19和电容C10后接地的二极管D7，N极经电阻R20后与放大器P4的输出端相连接、P极接地的稳压二极管D8，以及N极经电阻R21后与放大器P5的输出端相连接、P极接地的稳压二极管D9组成；所述稳压二极管D8和稳压二极管D9的N极均与过零比较电路相连接；所述放大器P5的负极与放大器P4的负极相连接、正极则与电阻R19和电容C10的连接点相连接。
所述的过零比较电路由处理芯片U，异或门XOR，三极管VT8，负极与三极管VT8的发射极相连接、正极则顺次经电阻R25和电阻R24后与异或门XOR的输出端相连接的电容C11，一端与处理芯片U的Q1管脚相连接、另一端则与三极管VT8的基极相连接的电阻R23，正极与三极管VT8的集电极相连接、负极则经电阻R22后与处理芯片U的CLR管脚相连接的电容C12组成；所述异或门XOR的正极与稳压二极管D8的N极相连接、其负极则与稳压二极管D9的N极相连接；所述处理芯片U的D管脚与稳压二极管D8的N极相连接、CLK管脚与稳压二极管D9的N极相连接、PR管脚与电阻R24和电阻R25的连接点相连接、而其Q2管脚则与电容C12的负极相连接。
所述的燃油信号偏置放大处理系统由偏置放大电路，与偏置放大电路相连接的信号输出电路组成；所述的偏置放大电路由放大器P2，放大器P3，三极管VT5，三极管VT6，单向晶闸管D4，负极经电阻R9后与放大器P2的正极相连接、正极作为电路输出端的电容C1，负极与放大器P3的正极相连接、正极则顺次经电阻R10和电阻R8后与电容C1的正极相连接的电容C4，正极与放大器P2的负极相连接、负极与电阻R8和电阻R10的连接点相连接的同时接地的电容C2，一端与放大器P2的正极相连接、另一端与单向晶闸管D4的P极相连接的电阻R11，一端与放大器P2的输出端相连接、另一端接地的电阻R12，正极与放大器P2的输出端相连接、负极经电阻R13后与三极管VT5的基极相连接的电容C3，P极与单向晶闸管D4的控制极相连接、N极则经电阻R14后与三极管VT5的集电极相连接的二极管D5，一端与放大器P3的输出端相连、另一端接地的电阻R15，正极与放大器P3的输出端相连接、负极则与三极管VT6的基极相连接的电容C5，以及正极与三极管VT6的发射极相连接、负极接地的电容C6组成；所述单向晶闸管D4的P极与放大器P2的输出端相连接、而N极则与信号输出电路相连接；所述三极管VT5的发射极与单向晶闸管D4的P极相连接，而三极管VT6的集电极则与二极管D5的N极以及信号输出电路相连接；所述放大器P3的负极接地。
所述的信号输出电路由三极管VT7，场效应管Q，N极与单向晶闸管D4的N极相连接、P极则经电容C7后与场效应管Q的栅极相连接的二极管D6，一端与二极管D6的N极相连接、另一端则与场效应管Q的漏极相连接的电阻R16，正极与场效应管Q的漏极相连接、负极则作为电路输出端的电容C9，一端与场效应管Q的源极相连接、另一端与三极管VT7的集电极相连接的电阻R17，与电阻R17相并联的电容C8，以及一端与电容C9的负极相连接、另一端与三极管VT7的集电极相连接的电阻R18组成；所述三极管VT7的基极与三极管VT6的集电极相连接、其集电极则接地、而发射极则与二极管D6的P极相连接。
所述的燃油信号采集系统由流量传感器，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，放大器P1，P极与流量传感器的输出端相连接，N极则顺次经电阻R1和电阻R2后接地的二极管D1，一端与二极管D1的P极相连接、另一端与放大器P1的正极相连接的电阻R4，N极与放大器P1的正极相连接、P极接地的稳压二极管D2，P极经电阻R7后与放大器P1的正极相连接、N极与三极管VT4的发射极相连接的二极管D3，以及一端与三极管VT2的基极相连接、另一端顺次经电阻R5和电阻R6后与三极管VT3的基极相连接的电阻R3组成；所述三极管VT1的基极与电阻R1和电阻R2的连接点相连接、发射极与三极管VT2的发射极相连接、集电极与三极管VT2的基极相连接，三极管VT2的集电极与电阻R5和电阻R6的连接点相连接、发射极与三极管VT3的集电极相连接，三极管VT3的发射极与基极均与三极管VT4的集电极相连接，放大器P1的负极与三极管VT2的集电极相连接、输出端与三极管VT4的基极相连接。
所述的流量传感器为V4OEM系列油耗流量传感器，而场效应管Q为结型场效应管。
所述电阻R9和电阻R10的阻值均为10KΩ。
所述的处理芯片U为74HC74N集成电路。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明的燃油信号采集系统对燃油信号的采集效率高，反应迅速。
（2）本发明可以不失真的对采集到的燃油信号进行放大处理，避免因信号失真对油耗测试带来的影响，提高了油耗测试精度。
（3）本发明可以对燃油信号的相位进行处理，使其更加稳定，进一步的提高了发动机油耗测试系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的同频移相处理系统电路结构示意图；
图3为本发明的燃油信号偏置放大处理系统电路结构示意图；
图4为本发明的燃油信号采集系统电路结构示意图。
以上附图中的附图标记名称为：
1—单片机，2—功率分析仪，3—电机控制器，4—测控仪，5—油门驱动仪，6—燃油信号采集系统，7—燃油信号偏置放大处理系统，8—同频移相处理系统。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例
如图1所示，本发明包括被测动力平台，固定在被测动力平台上的被测发动机。为了对被测发动机的油耗进行检测，本发明还包括有单片机1，与单片机1相连接的测控仪4和功率分析仪2，与测控仪4相连接的油门驱动仪5，与功率分析仪2相连接的电机控制器3，与被测发动机相连接的燃油信号采集系统6，与燃油信号采集系统6相连接的燃油信号偏置放大处理系统7，以及与燃油信号偏置放大处理系统7相连接的同频移相处理系统8。该同频移相处理系统8通过RS232通讯线与单片机1相连接，该测控仪4还与被测发动机相连接。
其中，单片机1作为本发明的控制系统，电机控制器3用于控制被测发动机的启停，功率分析仪2则用于检测被测发动机的输出功率，油门驱动仪5用于为被测发动机提供燃油，并通过测控仪4来显示和控制其燃油输送量。燃油信号采集系统6用于采集被测发动机的燃油流动信号，该燃油流动信号经过燃油信号偏置放大处理系统7的放大处理后，输送给同频移相系统8进行相位处理，处理后的信号由RS232通讯线输送给单片机1，由单片机1根据燃油流动信号对被测发动机的燃油消耗进行计算并显示。
如图4所示，所述的燃油信号采集系统6由设置在被测发动机进油管上的流量传感器，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，放大器P1，P极与流量传感器的输出端相连接，N极则顺次经电阻R1和电阻R2后接地的二极管D1，一端与二极管D1的P极相连接、另一端与放大器P1的正极相连接的电阻R4，N极与放大器P1的正极相连接、P极接地的稳压二极管D2，P极经电阻R7后与放大器P1的正极相连接、N极与三极管VT4的发射极相连接的二极管D3，以及一端与三极管VT2的基极相连接、另一端顺次经电阻R5和电阻R6后与三极管VT3的基极相连接的电阻R3组成。所述三极管VT1的基极与电阻R1和电阻R2的连接点相连接、发射极与三极管VT2的发射极相连接、集电极与三极管VT2的基极相连接，三极管VT2的集电极与电阻R5和电阻R6的连接点相连接、发射极与三极管VT3的集电极相连接，三极管VT3的发射极与基极均与三极管VT4的集电极相连接，放大器P1的负极与三极管VT2的集电极相连接、输出端与三极管VT4的基极相连接。所述三极管VT4的集电极则作为电路的输出端，而电阻R3和电阻R5的连接点则与5V电压相连接。
当启动被测发动机时，燃油则会从进油管输送到被测发动机的燃烧室，这时流量传感器则会检测燃油的输送量并把它转变为相应的电信号输出。为了更好的实施本发明，该流量传感器优选为上海瓷熙仪器仪表有限公司的V4OEM系列油耗流量传感器，其最大的误差为±1%。
所述的燃油信号偏置放大处理系统7可以不失真的对燃油信号进行放大处理。如图3所示，其由偏置放大电路，与偏置放大电路相连接的信号输出电路组成。
其中的置放大电路由放大器P2，放大器P3，三极管VT5，三极管VT6，单向晶闸管D4，负极经电阻R9后与放大器P2的正极相连接、正极作为电路输出端的电容C1，负极与放大器P3的正极相连接、正极则顺次经电阻R10和电阻R8后与电容C1的正极相连接的电容C4，正极与放大器P2的负极相连接、负极与电阻R8和电阻R10的连接点相连接的同时接地的电容C2，一端与放大器P2的正极相连接、另一端与单向晶闸管D4的P极相连接的电阻R11，一端与放大器P2的输出端相连接、另一端接地的电阻R12，正极与放大器P2的输出端相连接、负极经电阻R13后与三极管VT5的基极相连接的电容C3，P极与单向晶闸管D4的控制极相连接、N极则经电阻R14后与三极管VT5的集电极相连接的二极管D5，一端与放大器P3的输出端相连、另一端接地的电阻R15，正极与放大器P3的输出端相连接、负极则与三极管VT6的基极相连接的电容C5，以及正极与三极管VT6的发射极相连接、负极接地的电容C6组成。所述单向晶闸管D4的P极与放大器P2的输出端相连接、而N极则与信号输出电路相连接；所述三极管VT5的发射极与单向晶闸管D4的P极相连接，而三极管VT6的集电极则与二极管D5的N极以及信号输出电路相连接；所述放大器P3的负极接地。为了更好的实施本发明，所述电阻R9和电阻R10的阻值均为10KΩ。
另外，该信号输出电路由三极管VT7，场效应管Q，N极与单向晶闸管D4的N极相连接、P极则经电容C7后与场效应管Q的栅极相连接的二极管D6，一端与二极管D6的N极相连接、另一端则与场效应管Q的漏极相连接的电阻R16，正极与场效应管Q的漏极相连接、负极则作为电路输出端的电容C9，一端与场效应管Q的源极相连接、另一端与三极管VT7的集电极相连接的电阻R17，与电阻R17相并联的电容C8，以及一端与电容C9的负极相连接、另一端与三极管VT7的集电极相连接的电阻R18组成。所述三极管VT7的基极与三极管VT6的集电极相连接、其集电极则接地、而发射极则与二极管D6的P极相连接。该场效应管Q优选为结型场效应管来实现。
同频移相处理系统8为本发明的重点所在，其可以对信号进行相位处理。如图2所示，其由移相电路，与移相电路相连接的过零比较电路组成。
其中，所述的移相电路由放大器P4，放大器P5，N极与放大器P4的正极相连接、P极则顺次经电阻R19和电容C10后接地的二极管D7，N极经电阻R20后与放大器P4的输出端相连接、P极接地的稳压二极管D8，以及N极经电阻R21后与放大器P5的输出端相连接、P极接地的稳压二极管D9组成。所述稳压二极管D8和稳压二极管D9的N极均与过零比较电路相连接；所述放大器P5的负极与放大器P4的负极相连接、正极则与电阻R19和电容C10的连接点相连接。而二极管D7的P极作为电路输入端的同时还与5V电压相连接。
所述的过零比较电路由处理芯片U，异或门XOR，三极管VT8，负极与三极管VT8的发射极相连接、正极则顺次经电阻R25和电阻R24后与异或门XOR的输出端相连接的电容C11，一端与处理芯片U的Q1管脚相连接、另一端则与三极管VT8的基极相连接的电阻R23，正极与三极管VT8的集电极相连接、负极则经电阻R22后与处理芯片U的CLR管脚相连接的电容C12组成；所述异或门XOR的正极与稳压二极管D8的N极相连接、其负极则与稳压二极管D9的N极相连接；所述处理芯片U的D管脚与稳压二极管D8的N极相连接、CLK管脚与稳压二极管D9的N极相连接、PR管脚与电阻R24和电阻R25的连接点相连接、而其Q2管脚则与电容C12的负极相连接。电容C11的正极作为电路的输出端相连接。为了更好的实施本发明，该处理芯片U优选为74HC74N集成电路来实现。
如上所述，便可很好的实现本发明。
Claims (10)
1.一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统，主要包括单片机（1），被测动力平台，以及设置在被测动力平台上的被测发动机，与单片机（1）相连接的测控仪（4）和功率分析仪（2），与测控仪（4）相连接的油门驱动仪（5），与功率分析仪（2）相连接的电机控制器（3），与被测发动机相连接的燃油信号采集系统（6），与燃油信号采集系统（6）相连接的燃油信号偏置放大处理系统（7），而测控仪（4）还与被测发动机相连接；其特征在于：在燃油信号偏置放大处理系统（7）和单片机（1）之间还设置有同频移相处理系统（8）；所述的同频移相处理系统（8）由移相电路，与移相电路相连接的过零比较电路组成。
2.根据利要求1所述的一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统，其特征在于：所述的移相电路由放大器P4，放大器P5，N极与放大器P4的正极相连接、P极则顺次经电阻R19和电容C10后接地的二极管D7，N极经电阻R20后与放大器P4的输出端相连接、P极接地的稳压二极管D8，以及N极经电阻R21后与放大器P5的输出端相连接、P极接地的稳压二极管D9组成；所述稳压二极管D8和稳压二极管D9的N极均与过零比较电路相连接；所述放大器P5的负极与放大器P4的负极相连接、正极则与电阻R19和电容C10的连接点相连接。
3.根据利要求2所述的一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统，其特征在于：所述的过零比较电路由处理芯片U，异或门XOR，三极管VT8，负极与三极管VT8的发射极相连接、正极则顺次经电阻R25和电阻R24后与异或门XOR的输出端相连接的电容C11，一端与处理芯片U的Q1管脚相连接、另一端则与三极管VT8的基极相连接的电阻R23，正极与三极管VT8的集电极相连接、负极则经电阻R22后与处理芯片U的CLR管脚相连接的电容C12组成；所述异或门XOR的正极与稳压二极管D8的N极相连接、其负极则与稳压二极管D9的N极相连接；所述处理芯片U的D管脚与稳压二极管D8的N极相连接、CLK管脚与稳压二极管D9的N极相连接、PR管脚与电阻R24和电阻R25的连接点相连接、而其Q2管脚则与电容C12的负极相连接。
4.根据利要求3所述的一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统，其特征在于：所述的燃油信号偏置放大处理系统（7）由偏置放大电路，与偏置放大电路相连接的信号输出电路组成；所述的偏置放大电路由放大器P2，放大器P3，三极管VT5，三极管VT6，单向晶闸管D4，负极经电阻R9后与放大器P2的正极相连接、正极作为电路输出端的电容C1，负极与放大器P3的正极相连接、正极则顺次经电阻R10和电阻R8后与电容C1的正极相连接的电容C4，正极与放大器P2的负极相连接、负极与电阻R8和电阻R10的连接点相连接的同时接地的电容C2，一端与放大器P2的正极相连接、另一端与单向晶闸管D4的P极相连接的电阻R11，一端与放大器P2的输出端相连接、另一端接地的电阻R12，正极与放大器P2的输出端相连接、负极经电阻R13后与三极管VT5的基极相连接的电容C3，P极与单向晶闸管D4的控制极相连接、N极则经电阻R14后与三极管VT5的集电极相连接的二极管D5，一端与放大器P3的输出端相连、另一端接地的电阻R15，正极与放大器P3的输出端相连接、负极则与三极管VT6的基极相连接的电容C5，以及正极与三极管VT6的发射极相连接、负极接地的电容C6组成；所述单向晶闸管D4的P极与放大器P2的输出端相连接、而N极则与信号输出电路相连接；所述三极管VT5的发射极与单向晶闸管D4的P极相连接，而三极管VT6的集电极则与二极管D5的N极以及信号输出电路相连接；所述放大器P3的负极接地。
5.根据利要求4所述的一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统，其特征在于：所述的信号输出电路由三极管VT7，场效应管Q，N极与单向晶闸管D4的N极相连接、P极则经电容C7后与场效应管Q的栅极相连接的二极管D6，一端与二极管D6的N极相连接、另一端则与场效应管Q的漏极相连接的电阻R16，正极与场效应管Q的漏极相连接、负极则作为电路输出端的电容C9，一端与场效应管Q的源极相连接、另一端与三极管VT7的集电极相连接的电阻R17，与电阻R17相并联的电容C8，以及一端与电容C9的负极相连接、另一端与三极管VT7的集电极相连接的电阻R18组成；所述三极管VT7的基极与三极管VT6的集电极相连接、其集电极则接地、而发射极则与二极管D6的P极相连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统，其特征在于：所述的燃油信号采集系统（6）由流量传感器，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，放大器P1，P极与流量传感器的输出端相连接，N极则顺次经电阻R1和电阻R2后接地的二极管D1，一端与二极管D1的P极相连接、另一端与放大器P1的正极相连接的电阻R4，N极与放大器P1的正极相连接、P极接地的稳压二极管D2，P极经电阻R7后与放大器P1的正极相连接、N极与三极管VT4的发射极相连接的二极管D3，以及一端与三极管VT2的基极相连接、另一端顺次经电阻R5和电阻R6后与三极管VT3的基极相连接的电阻R3组成；所述三极管VT1的基极与电阻R1和电阻R2的连接点相连接、发射极与三极管VT2的发射极相连接、集电极与三极管VT2的基极相连接，三极管VT2的集电极与电阻R5和电阻R6的连接点相连接、发射极与三极管VT3的集电极相连接，三极管VT3的发射极与基极均与三极管VT4的集电极相连接，放大器P1的负极与三极管VT2的集电极相连接、输出端与三极管VT4的基极相连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统，其特征在于：所述的流量传感器为V4OEM系列油耗流量传感器。
8.根据权利要求5或6所述的一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统，其特征在于：所述的场效应管Q为结型场效应管。
9.根据权利要求6所述的一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统，其特征在于：所述电阻R9和电阻R10的阻值均为10KΩ。
10.根据权利要求3～6任一项所述的一种基于信号偏置放大处理的移相式发动机油耗测试系统，其特征在于：所述的处理芯片U为74HC74N集成电路。
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