CN104849061A - 一种基于差动放大电路的发动机测控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于差动放大电路的发动机测控系统，其由被测发动机(1)，与被测发动机(1)相连接的传感器系统(3)和伺服电机(2)，与伺服电机(2)相连接的伺服电机控制系统(4)，与伺服电机控制系统(4)相连接的测试台PC(6)，以及与测试台PC(6)相连接的后台服务器(7)组成；其特征在于：在传感器系统(3)与测试台PC(6)之间还设置有差动放大电路(5)；本发明通过差动放大电路的作用，可以放大被测发动机的参数信号，使测试台PC接收到的信号更加清晰、准确。

Description

一种基于差动放大电路的发动机测控系统

技术领域

本发明涉及一种发动机测控系统，具体是指一种基于差动放大电路的发动机测控系统。

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。发动机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。而发动机测控系统作为测试发动机性能的检测系统则显得由为重要，其是汽车发动机生产线上必备的检测系统。然而，传统的发动机测控系统其无法很好的对采集到的各项发动机信号进行处理，从而导致系统对发动机各项性能参数测试不准确，影响发动机的出厂质量。因此，提供一种高精度的发动机控制系统则是目前的当务之急。

发明内容

本发明的目的在于克服传统的发动机测控系统其对发动机参数测试不准确的缺陷，提供一种基于差动放大电路的发动机测控系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于差动放大电路的发动机测控系统，其包括被测发动机，与被测发动机相连接的传感器系统和伺服电机，与伺服电机相连接的伺服电机控制系统，与伺服电机控制系统相连接的测试台PC，以及与测试台PC相连接的后台服务器，在传感器系统与测试台PC之间还设置有差动放大电路。

进一步的，所述的差动放大电路由三极管VT6，三极管VT7，三极管VT8，一端与三极管VT6的基极相连接、另一端则作为该差动放大电路的输入端的电阻R10，一端与三极管VT7的基极相连接、另一端接地的电阻R11，N极与三极管VT7的基极相连接、P极则顺次经二极管D8和电阻R12后与三极管VT7的发射极相连接的二极管D7，正极与三极管VT7的发射极相连接、负极则经电阻R15后作为该差动放大电路的输出端的极性电容C4，一端与三极管VT6的发射极相连接、另一端则与三极管VT8的发射极相连接的电阻R13，以及一端与三极管VT6的集电极相连接、另一端则与三极管VT8的集电极相连接的电阻R14组成。所述三极管VT6的发射极与三极管VT7的集电极相连接；所述三极管VT8的基极则与极性电容C4的负极相连接。

所述的伺服电机控制系统则由对称式场效应管驱动电路，以及与对称式场效应管驱动电路相连接的触发电路组成。所述的对称式场效应管驱动电路则由第一驱动电路，与第一驱动电路相连接的第二驱动电路组成。

所述第一驱动电路由三极管VT1，场效应管Q1，场效应管Q2，一端与场效应管Q2的栅极相连接、另一端则作为该第一驱动电路的输入端的电阻R3，与电阻R3相并联的二极管D1，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端则与二极管D1的P极相连接的电阻R1，N极与三极管VT1的集电极相连接、P极则与场效应管Q2的漏极相连接的同时接地的二极管D2，P极与第二驱动电路相连接、N极则经电阻R2后与三极管VT1的集电极相连接的二极管D3，以及正极与二极管D3的N极相连接、负极则与二极管D2的P极相连接的极性电容C1组成；所述二极管D1的P极和N极均与触发电路相连接；所述三极管VT1的发射极接地、其集电极则与场效应管Q1的栅极相连接；所述场效应管Q1的漏极与二极管D3的N极相连接、其源极则与场效应管Q2的漏极相连接；所述场效应管Q2的源极则分别与第二驱动电路以及触发电路相连接。

所述的第二驱动电路由场效应管Q3，场效应管Q4，三极管VT5，一端与场效应管Q4的栅极相连接、另一端则作为该第二驱动电路的输出端的电阻R8，与电阻R8相并联的二极管D6，一端与三极管VT5的基极相连接、另一端则与二极管D6的P极相连接的电阻R9，N极与三极管VT5的集电极相连接、P极则与场效应管Q4的漏极相连接的同时接地的二极管D5，P极与二极管D3的P极相连接、N极则经电阻R7后与三极管VT5的集电极相连接的二极管D4，以及正极与二极管D4的N极相连接、负极则与二极管D5的P极相连接的极性电容C3组成；所述二极管D6的P极还与触发电路相连接；三极管VT5的发射极接地、其集电极则与场效应管Q3的栅极相连接；所述场效应管Q3的漏极与二极管D4的N极相连接、其源极则与场效应管Q4的漏极相连接；所述场效应管Q4的源极则与场效应管Q2的源极相连接。

所述触发电路由三极管VT2，三极管VT3，触发芯片U，与二极管D1相并联的电阻R4，一端与二极管D1的P极相连接、另一端则与三极管VT2的基极相连接的电阻R5，一端与场效应管Q2的源极相连接、另一端则与触发芯片U的RESET管脚相连接的同时接地的电阻R6，以及负极与三极管VT3的发射极相连接、正极则与三极管VT4的基极相连接的极性电容C2组成；所述三极管VT2的发射极接地、其集电极则与二极管D1的N极相连接；所述三极管VT3的基极与三极管VT2的集电极相连接、其集电极则与三极管VT4的集电极相连接；所述三极管VT4的发射极接地、其集电极则分别与触发芯片U的CLK管脚以及DATA管脚相连接；所述触发芯片U的SET管脚与其RESET管脚相连接、其Q2管脚则与二极管D6的P极相连接。

所述触发芯片U为CD4013集成电路，而场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3以及场效应管Q4均为增强型PNP场效应管。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明使用伺服电机拖动被测发动机旋转，在发动机不燃烧、不做功的情况下，使用传感器采集相关数据进行分析，通过计算各种发动机参数来评估发动机性能。

(2)本发明不需要消耗燃油、冷却水等资源，节约发动机测试过程中的成本。

(3)本发明无需燃烧过程，因此更加节能、环保。

(4)本发明通过差动放大电路的作用，可以放大被测发动机的参数信号，使测试台PC接收到的信号更加清晰、准确。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的伺服电机控制系统电路结构示意图；

图3为本发明的差动放大电路结构示意图。

以上附图中的附图标记名称为：

1—被测发动机，2—伺服电机，3—传感器系统，4—伺服电机控制系统，5—差动放大电路，6—测试台PC，7—后台服务器。

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，本发明包括被测发动机1，与被测发动机1相连接的传感器系统3和伺服电机2，与伺服电机2相连接的伺服电机控制系统4，与伺服电机控制系统4相连接的测试台PC6，与测试台PC6相连接的后台服务器7，为了达到本发明的目的，本发明在传感器系统3与测试台PC6之间还设置有差动放大电路5。

其中，传感器系统3由多个传感器组成，本实施例优先采用扭矩传感器、温度传感器以及振动传感器来实现，其用于采集被测发动机1的扭矩、温度以及振动等信号。差动放大电路5则用于对被测发动机1工作时的各种信号进行放大处理，处理后的信号更加清晰。伺服电机2用于带动被测发动机1工作，通过调整伺服电机2的转速，本发明可以测试被测发动机1在不同转速下的各种数据。测试台PC6作为本发明的人机对话窗口，测试人员可以在测试台PC6上发出指令给伺服电机控制系统4，由伺服电机控制系统4对伺服电机2的转速进行控制，同时，测试台PC6还可以接收被测发动机1的各种参数，并发送给后台服务器7。后台服务器7存储有被测发动机1的各项标准参数，其通过对比被测发动机1的实时参数和标准参数，从而判断出被测发动机1的各项性能是否达标。

后台服务器7采用现有的计算机，而测试台PC6则采用现有的单片机，伺服电机2、传感器系统3均采用现有的技术即可实现。而差动放大电路5则为本发明的重点。

如图2所示，该伺服电机控制系统4由对称式场效应管驱动电路，以及与对称式场效应管驱动电路相连接的触发电路组成。所述的对称式场效应管驱动电路则由第一驱动电路，与第一驱动电路相连接的第二驱动电路组成。

所述第一驱动电路由三极管VT1，场效应管Q1，场效应管Q2，一端与场效应管Q2的栅极相连接、另一端则作为该第一驱动电路的输入端的电阻R3，与电阻R3相并联的二极管D1，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端则与二极管D1的P极相连接的电阻R1，N极与三极管VT1的集电极相连接、P极则与场效应管Q2的漏极相连接的同时接地的二极管D2，P极与第二驱动电路相连接、N极则经电阻R2后与三极管VT1的集电极相连接的二极管D3，以及正极与二极管D3的N极相连接、负极则与二极管D2的P极相连接的极性电容C1组成。所述二极管D1的P极和N极均与触发电路相连接；所述三极管VT1的发射极接地、其集电极则与场效应管Q1的栅极相连接；所述场效应管Q1的漏极与二极管D3的N极相连接、其源极则与场效应管Q2的漏极相连接；所述场效应管Q2的源极则分别与第二驱动电路以及触发电路相连接。

所述的第二驱动电路由场效应管Q3，场效应管Q4，三极管VT5，一端与场效应管Q4的栅极相连接、另一端则作为该第二驱动电路的输出端的电阻R8，与电阻R8相并联的二极管D6，一端与三极管VT5的基极相连接、另一端则与二极管D6的P极相连接的电阻R9，N极与三极管VT5的集电极相连接、P极则与场效应管Q4的漏极相连接的同时接地的二极管D5，P极与二极管D3的P极相连接、N极则经电阻R7后与三极管VT5的集电极相连接的二极管D4，以及正极与二极管D4的N极相连接、负极则与二极管D5的P极相连接的极性电容C3组成。所述二极管D6的P极还与触发电路相连接；三极管VT5的发射极接地、其集电极则与场效应管Q3的栅极相连接；所述场效应管Q3的漏极与二极管D4的N极相连接、其源极则与场效应管Q4的漏极相连接；所述场效应管Q4的源极则与场效应管Q2的源极相连接。

信号经场效应管Q1和场效应管Q2进行驱动后再经场效应管Q3和场效应管Q4进行反向驱动，从而提高了本发明对伺服电机2的控制精度。为了达到更好的驱动效果，所述场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3以及场效应管Q4优先采用增强型PNP场效应管来实现。

所述触发电路由三极管VT2，三极管VT3，触发芯片U，与二极管D1相并联的电阻R4，一端与二极管D1的P极相连接、另一端则与三极管VT2的基极相连接的电阻R5，一端与场效应管Q2的源极相连接、另一端则与触发芯片U的RESET管脚相连接的同时接地的电阻R6，以及负极与三极管VT3的发射极相连接、正极则与三极管VT4的基极相连接的极性电容C2组成。所述三极管VT2的发射极接地、其集电极则与二极管D1的N极相连接；所述三极管VT3的基极与三极管VT2的集电极相连接、其集电极则与三极管VT4的集电极相连接；所述三极管VT4的发射极接地、其集电极则分别与触发芯片U的CLK管脚以及DATA管脚相连接；所述触发芯片U的SET管脚与其RESET管脚相连接、其Q2管脚则与二极管D6的P极相连接。为了达到更好的实施效果，所述的触发芯片U优选为CD4013集成电路来实现。

如图3所示，该差动放大电路5由三极管VT6，三极管VT7，三极管VT8，二极管D7，二极管D8，极性电容C4，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14以及电阻R15组成。连接时，电阻R10的一端与三极管VT6的基极相连接、其另一端则作为该差动放大电路5的输入端，电阻R11的一端与三极管VT7的基极相连接、其另一端接地，二极管D7的N极与三极管VT7的基极相连接、其P极则顺次经二极管D8和电阻R12后与三极管VT7的发射极相连接，极性电容C4的正极与三极管VT7的发射极相连接、其负极则经电阻R15后作为该差动放大电路5的输出端，电阻R13的一端与三极管VT6的发射极相连接、其另一端则与三极管VT8的发射极相连接，电阻R14的一端与三极管VT6的集电极相连接、其另一端则与三极管VT8的集电极相连接。所述三极管VT6的发射极与三极管VT7的集电极相连接。所述三极管VT8的基极则与极性电容C4的负极相连接。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (7)

1.一种基于差动放大电路的发动机测控系统，其由被测发动机（1），与被测发动机（1）相连接的传感器系统（3）和伺服电机（2），与伺服电机（2）相连接的伺服电机控制系统（4），与伺服电机控制系统（4）相连接的测试台PC（6），以及与测试台PC（6）相连接的后台服务器（7）组成；其特征在于：在传感器系统（3）与测试台PC（6）之间还设置有差动放大电路（5）；所述的差动放大电路（5）由三极管VT6，三极管VT7，三极管VT8，一端与三极管VT6的基极相连接、另一端则作为该差动放大电路（5）的输入端的电阻R10，一端与三极管VT7的基极相连接、另一端接地的电阻R11，N极与三极管VT7的基极相连接、P极则顺次经二极管D8和电阻R12后与三极管VT7的发射极相连接的二极管D7，正极与三极管VT7的发射极相连接、负极则经电阻R15后作为该差动放大电路（5）的输出端的极性电容C4，一端与三极管VT6的发射极相连接、另一端则与三极管VT8的发射极相连接的电阻R13，以及一端与三极管VT6的集电极相连接、另一端则与三极管VT8的集电极相连接的电阻R14组成；所述三极管VT6的发射极与三极管VT7的集电极相连接；所述三极管VT8的基极则与极性电容C4的负极相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于差动放大电路的发动机测控系统，其特征在于：所述的伺服电机控制系统（4）则由对称式场效应管驱动电路，以及与对称式场效应管驱动电路相连接的触发电路组成；所述的对称式场效应管驱动电路则由第一驱动电路，与第一驱动电路相连接的第二驱动电路组成。

3.根据权利要求2所述的一种基于差动放大电路的发动机测控系统，其特征在于：所述第一驱动电路由三极管VT1，场效应管Q1，场效应管Q2，一端与场效应管Q2的栅极相连接、另一端则作为该第一驱动电路的输入端的电阻R3，与电阻R3相并联的二极管D1，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端则与二极管D1的P极相连接的电阻R1，N极与三极管VT1的集电极相连接、P极则与场效应管Q2的漏极相连接的同时接地的二极管D2，P极与第二驱动电路相连接、N极则经电阻R2后与三极管VT1的集电极相连接的二极管D3，以及正极与二极管D3的N极相连接、负极则与二极管D2的P极相连接的极性电容C1组成；所述二极管D1的P极和N极均与触发电路相连接；所述三极管VT1的发射极接地、其集电极则与场效应管Q1的栅极相连接；所述场效应管Q1的漏极与二极管D3的N极相连接、其源极则与场效应管Q2的漏极相连接；所述场效应管Q2的源极则分别与第二驱动电路以及触发电路相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于差动放大电路的发动机测控系统，其特征在于：所述的第二驱动电路由场效应管Q3，场效应管Q4，三极管VT5，一端与场效应管Q4的栅极相连接、另一端则作为该第二驱动电路的输出端的电阻R8，与电阻R8相并联的二极管D6，一端与三极管VT5的基极相连接、另一端则与二极管D6的P极相连接的电阻R9，N极与三极管VT5的集电极相连接、P极则与场效应管Q4的漏极相连接的同时接地的二极管D5，P极与二极管D3的P极相连接、N极则经电阻R7后与三极管VT5的集电极相连接的二极管D4，以及正极与二极管D4的N极相连接、负极则与二极管D5的P极相连接的极性电容C3组成；所述二极管D6的P极还与触发电路相连接；三极管VT5的发射极接地、其集电极则与场效应管Q3的栅极相连接；所述场效应管Q3的漏极与二极管D4的N极相连接、其源极则与场效应管Q4的漏极相连接；所述场效应管Q4的源极则与场效应管Q2的源极相连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于差动放大电路的发动机测控系统，其特征在于：所述触发电路由三极管VT2，三极管VT3，触发芯片U，与二极管D1相并联的电阻R4，一端与二极管D1的P极相连接、另一端则与三极管VT2的基极相连接的电阻R5，一端与场效应管Q2的源极相连接、另一端则与触发芯片U的RESET管脚相连接的同时接地的电阻R6，以及负极与三极管VT3的发射极相连接、正极则与三极管VT4的基极相连接的极性电容C2组成；所述三极管VT2的发射极接地、其集电极则与二极管D1的N极相连接；所述三极管VT3的基极与三极管VT2的集电极相连接、其集电极则与三极管VT4的集电极相连接；所述三极管VT4的发射极接地、其集电极则分别与触发芯片U的CLK管脚以及DATA管脚相连接；所述触发芯片U的SET管脚与其RESET管脚相连接、其Q2管脚则与二极管D6的P极相连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于差动放大电路的发动机测控系统，其特征在于：所述触发芯片U为CD4013集成电路。

7.根据权利要求6所述的一种基于差动放大电路的发动机测控系统，其特征在于：所述场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3以及场效应管Q4均为增强型PNP场效应管。