CN104990710A - 一种基于恒流源驱动的发动机测控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于恒流源驱动的发动机测控系统，由后台服务器(7)，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)，与传感器系统(3)相连接的信号调理系统(5)，与后台服务器(7)相连接的测试台PC(6)，以及与测试台PC(6)相连接的伺服电机控制系统(4)组成，所述信号调理系统(5)还与测试台PC(6)相连接；其特征在于：在伺服电机(2)与伺服电机控制系统(4)之间还设置有恒流源电路(8)；本发明通过恒流源电路的作用，可以使伺服电机更稳定的带动被测发动机工作，使本发明对被测发动机的测试更加准确。

Description

一种基于恒流源驱动的发动机测控系统

技术领域

本发明涉及一种发动机测控系统，具体是指一种基于恒流源驱动的发动机测控系统。

背景技术

发动机测试系统是汽车发动机生产线上必备的检测系统。传统的测试系统都是热车测试，即在发动机燃烧做功的情况下测试发动机的各项参数，从而判断发动机的零部件以及装配是否合格。然而，这种测试方法并不完全适合生产线的需求，主要体现以下几个方面1、热测的测试效率低，不适应当前大规模生产的情况；2、测试过程需要加入燃油、冷却水，导致测试成本高；3、测试中产生噪声、废气等环境污染。因此，提供一种能够解决上述问题、且灵敏度高的发动机测控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所存在的上述缺陷，提供一种基于恒流源驱动的发动机测控系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于恒流源驱动的发动机测控系统，由后台服务器，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，与传感器系统相连接的信号调理系统，与后台服务器相连接的测试台PC，以及与测试台PC相连接的伺服电机控制系统，所述信号调理系统还与测试台PC相连接，为了达到本发明的目的，本发明在伺服电机与伺服电机控制系统之间还设置有恒流源电路。

进一步的，所述的恒流源电路由恒流芯片U1，放大器P1，放大器P2，场效应管Q5，正极与恒流芯片U1的VIN管脚相连接、负极则顺次经二极管D7和电阻R10后与恒流芯片U1的ADJ管脚相连接的极性电容C4，正极经二极管D8后与恒流芯片U1的VOUT管脚相连接、负极则分别与放大器P1的正极和负极相连接的极性电容C5，一端与恒流芯片U1的ADJ管脚相连接、另一端则与放大器P1的输出端相连接的电阻R11，以及一端与场效应管Q5的源极相连接、另一端则与放大器P2的负极相连接的电阻R12组成；所述恒流芯片U1的VIN管脚接10V电压的同时作为该恒流源电路的输入端、EN管脚则与极性电容C4的正极相连接、其GND管脚与二极管D7和电阻R10的连接点相连接的同时接地、其VOUT管脚则与极性电容C4的正极相连接；所述放大器P2的正极与极性电容C4的正极相连接、其负极则与二极管D7和电阻R10的连接点相连接、输出端则与场效应管Q5的栅极相连接；所述放大器P1的正极则与场效应管Q5的漏极相连接、其负极则作为该恒流源电路的输出端。

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。

为了达开更好的实施效果，该触发芯片U优选为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均优选为增强型PNP场效应管，而恒流芯片U1则优选为MIC29152集成电路来实现。

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)本发明对发动机的各种参数测试准确，有利于测试人员对发动机性能的评估。

(5)本发明通过恒流源电路的作用，可以使伺服电机更稳定的带动被测发动机工作，使本发明对被测发动机的测试更加准确。

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为本发明的恒流源电路结构示意图。

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—信号调理系统，6—测试台PC，7—后台服务器，8—恒流源电路。

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，本发明由后台服务器7，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，与传感器系统3相连接的信号调理系统5，与后台服务器7相连接的测试台PC6，与测试台PC6相连接的伺服电机控制系统4，所述信号调理系统5还与测试台PC6相连接，为了达到本发明的目的，本发明在伺服电机2与伺服电机控制系统4之间还设置有恒流源电路8。

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。信号调理系统5则用于对被测发动机1工作时的各种信号进行处理。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。而恒流源电路8则可以提供恒定的电流，使伺服电机2能更稳定的带动被测发动机1工作。

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、信号调理系统5以及传感器系统3均采用现有的技术即可实现。

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。

恒流源电路8则为本发明的重点，如图3所示，其由恒流芯片U1，放大器P1，放大器P2，场效应管Q5，电阻R10，电阻R11，电阻R12，二极管D7，二极管D8，极性电容C4以及极性电容C5组成。连接时，极性电容C4的正极与恒流芯片U1的VIN管脚相连接、其负极则顺次经二极管D7和电阻R10后与恒流芯片U1的ADJ管脚相连接，极性电容C5的正极经二极管D8后与恒流芯片U1的VOUT管脚相连接、其负极则分别与放大器P1的正极和负极相连接，电阻R11的一端与恒流芯片U1的ADJ管脚相连接、其另一端则与放大器P1的输出端相连接，电阻R12的一端与场效应管Q5的源极相连接、其另一端则与放大器P2的负极相连接。所述恒流芯片U1的VIN管脚接10V电压的同时作为该恒流源电路8的输入端、EN管脚则与极性电容C4的正极相连接、其GND管脚与二极管D7和电阻R10的连接点相连接的同时接地、其VOUT管脚则与极性电容C4的正极相连接。所述放大器P2的正极与极性电容C4的正极相连接、其负极则与二极管D7和电阻R10的连接点相连接、输出端则与场效应管Q5的栅极相连接。所述放大器P1的正极则与场效应管Q5的漏极相连接、其负极则作为该恒流源电路8的输出端。为了达到更好的实施效果，该恒流芯片U1优先采用MIC29152集成电路来实现。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (8)

1.一种基于恒流源驱动的发动机测控系统，由后台服务器（7），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），与传感器系统（3）相连接的信号调理系统（5），与后台服务器（7）相连接的测试台PC（6），以及与测试台PC（6）相连接的伺服电机控制系统（4）组成，所述信号调理系统（5）还与测试台PC（6）相连接；其特征在于：在伺服电机（2）与伺服电机控制系统（4）之间还设置有恒流源电路（8）；所述的恒流源电路（8）由恒流芯片U1，放大器P1，放大器P2，场效应管Q5，正极与恒流芯片U1的VIN管脚相连接、负极则顺次经二极管D7和电阻R10后与恒流芯片U1的ADJ管脚相连接的极性电容C4，正极经二极管D8后与恒流芯片U1的VOUT管脚相连接、负极则分别与放大器P1的正极和负极相连接的极性电容C5，一端与恒流芯片U1的ADJ管脚相连接、另一端则与放大器P1的输出端相连接的电阻R11，以及一端与场效应管Q5的源极相连接、另一端则与放大器P2的负极相连接的电阻R12组成；所述恒流芯片U1的VIN管脚接10V电压的同时作为该恒流源电路（8）的输入端、EN管脚则与极性电容C4的正极相连接、其GND管脚与二极管D7和电阻R10的连接点相连接的同时接地、其VOUT管脚则与极性电容C4的正极相连接；所述放大器P2的正极与极性电容C4的正极相连接、其负极则与二极管D7和电阻R10的连接点相连接、输出端则与场效应管Q5的栅极相连接；所述放大器P1的正极则与场效应管Q5的漏极相连接、其负极则作为该恒流源电路（8）的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种基于恒流源驱动的发动机测控系统，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所述的一种基于恒流源驱动的发动机测控系统，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所述的一种基于恒流源驱动的发动机测控系统，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所述的一种基于恒流源驱动的发动机测控系统，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所述的一种基于恒流源驱动的发动机测控系统，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5所述的一种基于恒流源驱动的发动机测控系统，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。

8.根据权利要求1～5任一项所述的一种基于恒流源驱动的发动机测控系统，其特征在于：所述的恒流芯片U1为MIC29152集成电路。