CN111913414A - 一种基于mcu的虚拟电子负载 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于MCU的虚拟电子负载，包括MCU、通讯单元、采样单元及输出控制单元；通讯单元获得上位机发送的各实物负载信息；采样单元获得各实物负载之中某一个或多个运行状态测试时所需的外部信号；MCU接收各实物负载信息以及一个或多个实物负载运行状态测试时所需的外部信号并进行分析，生成相应的电压控制指令；输出控制单元接收MCU输出的每一个电压控制指令，并根据接收到的每一个电压控制指令，分别控制输出相应的指定电压值并经内部电路运算转化处理获得恒定的电阻和/或电流值，用于表征相应实物负载实际运行时形成的反馈信号值。实施本发明，能够模拟实物负载的运行状态，并降低投资和维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种基于MCU的虚拟电子负载。
背景技术
随着当今汽车行业的不断发展，汽车电子行业也在不停的前进，同时伴随着企业生产能力的进步，对于各种电机、电磁阀、鼓风机等负载的需求也在不断上升。
在汽车中，其被驱动的负载很多，控制器在设计研发成功之后必须经过测试这个关键的步骤，只有通过精准的各项测试任务并且合格的产品才可以进行批量生产销售。比如电动车窗升降开关控制器，这几乎是每辆汽车上都具备的产品，而大部分的电动车窗升降开关控制器所驱动的负载就是直流电机，控制直流电机来带动车窗的升降。
现在大部分的企业都是直接使用实物的直流电机负载来进行测试实验，虽然使用实物负载能够最准确的保证贴近现实状况，但是它们始终存在着诸多不便：其自身成本高，因体积过大而占用了大量的空间，因电流过大存在散热问题，处理不当就会存在安全隐患，损坏后维修成本高等问题。
因此，亟需一种便捷的能够代替实物负载的方案，能够替换直流电机、步进电机、电磁阀等实物负载，模拟它们的运行状态，并降低投资和维护成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于MCU的虚拟电子负载，能够模拟实物负载的运行状态，并降低投资和维护成本。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于MCU的虚拟电子负载，包括MCU，以及与所述MCU分别连接的通讯单元、采样单元及输出控制单元；其中，
所述通讯单元还与上位机相连，用于获得所述上位机发送的各实物负载信息；
所述采样单元用于获得各实物负载之中某一个或多个运行状态测试时所需的外部信号；
所述MCU，用于接收所述通讯单元转发的各实物负载信息以及所述采样单元转发的一个或多个实物负载运行状态测试时所需的外部信号并进行分析，生成相应的电压控制指令；
所述输出控制单元，用于接收所述MCU输出的每一个电压控制指令，并根据接收到的每一个电压控制指令，分别控制输出相应的指定电压值并经内部电路运算转化处理获得恒定的电阻和/或电流值，用于表征相应实物负载实际运行时形成的反馈信号值。
其中，所述实物负载包括直流电机、步进电机、电磁阀和鼓风机。
其中，所述采样单元包括AD采集模块和PWM采集模块；其中，
所述AD采集模块，用于获得直流电机、步进电机、电磁阀之中一个或多个运行状态测试时所需的外部信号；
所述PWM采集模块，用于获得鼓风机运行状态测试时所需的外部信号。
其中，所述输出控制单元包括DA扩展芯片，以及与所述DA扩展芯片分别连接的DA输出模块、电磁阀负载模块和电机负载模块；其中，
所述DA扩展芯片还与所述MCU相连，用于根据所接收到的每一个电压控制指令，分别控制输出相应的指定电压值；
所述DA输出模块，用于根据相应的电压值，内部电路运算转化处理获得恒定的电阻和/或电流值，用以表征直流电机和/或鼓风机各自实际运行时形成的反馈信号值；
所述电磁阀负载模块，用于根据相应的电压值，内部电路运算转化处理获得恒定的电阻和/或电流值，用以表征电磁阀实际运行时形成的反馈信号值；
所述电机负载模块，用于根据相应的电压值，内部电路运算转化处理获得恒定的电阻和/或电流值，用以表征步进电机实际运行时形成的反馈信号值。
其中，所述DA输出模块有四路输出，其中三路输出为直流电机反馈信号值，一路输出为鼓风机反馈信号值。
其中，所述DA扩展芯片采用型号为AD5593R的芯片，输出电压范围为0～2.5V，控制的负载范围为0～2A，0～2W，精度为2mA。
其中，还包括：与所述MCU相连的测温单元；其中，
所述测温单元包括两路测温电路，其中一路测温电路用于检测环境温度，另一路测温电路用于检测电路运行温度。
其中，所述MCU由型号为STM32F407ZGT6芯片及其外围电路形成。
其中，所述通讯单元与所述上位机通过MODBUS485通信协议实现数据通信。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、本发明可代替各种实物负载，实现了一替多的方案，实现了成本的降低；同时由于采用线路板来替换实物负载，小巧的特点极大的节省了空间；
2、本发明采用了MCU控制以及上位机的通讯控制，可根据用户需求来灵活控制获得不同的负载能力，且可以替代直流电机负载、步进电机负载、电磁阀负载等。
3、本发明采用电子虚拟负载来代替实物负载，在设备损坏后的维修上能够更加便捷，维修的成本也大大节省。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的基于MCU的虚拟电子负载的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种基于MCU的虚拟电子负载，包括MCU1，以及与MCU1分别连接的通讯单元2、采样单元3及输出控制单元4；其中，
通讯单元2还与上位机相连，用于获得上位机发送的各实物负载信息；其中，实物负载包括但不限于直流电机、步进电机、电磁阀和鼓风机；
采样单元3，用于获得各实物负载之中某一个或多个运行状态测试时所需的外部信号；其中，采样单元3包括AD采集模块31和PWM采集模块32；AD采集模块31，用于获得直流电机、步进电机、电磁阀之中一个或多个运行状态测试时所需的外部信号；PWM采集模块32，用于获得鼓风机运行状态测试时所需的外部信号；
MCU1，用于接收通讯单元2转发的各实物负载信息以及采样单元3转发的一个或多个实物负载运行状态测试时所需的外部信号并进行分析，生成相应的电压控制指令；
所述输出控制单元，用于接收MCU1输出的每一个电压控制指令，并根据接收到的每一个电压控制指令，分别控制输出相应的指定电压值并经内部电路运算转化处理获得恒定的电阻和/或电流值，用于表征相应实物负载实际运行时形成的反馈信号值；其中，输出控制单元4包括DA扩展芯片41，以及与DA扩展芯片41分别连接的DA输出模块42、电磁阀负载模块43和电机负载模块44；DA扩展芯片41还与MCU1相连，用于根据所接收到的每一个电压控制指令，分别控制输出相应的指定电压值；DA输出模块42，用于根据相应的电压值，内部电路运算转化处理获得恒定的电阻和/或电流值，用以表征直流电机和/或鼓风机各自实际运行时形成的反馈信号值；电磁阀负载模块43，用于根据相应的电压值，内部电路运算转化处理获得恒定的电阻和/或电流值，用以表征电磁阀实际运行时形成的反馈信号值；电机负载模块44，用于根据相应的电压值，内部电路运算转化处理获得恒定的电阻和/或电流值，用以表征步进电机实际运行时形成的反馈信号值。
在本发明实施例中，虚拟电子负载还包括：与MCU1相连的测温单元5；其中，测温单元5包括两路测温电路，其中一路测温电路用于检测环境温度，另一路测温电路用于检测电路运行温度。
可以理解的是，虚拟电子负载还包括电源，除了主供的电源，还采用了型号为B2424S-1WR2的隔离电源芯片，确保测试环境的精准性。
应当说明的是，所有的单元、模块及电路均集成在不同的板卡上并安装在同一设备箱内。
在一个实施例中，MCU1由型号为STM32F407ZGT6芯片及其外围电路形成；通讯单元2与上位机通过MODBUS485通信协议实现数据通信；DA扩展芯片41采用型号为AD5593R的芯片，输出电压范围为0～2.5V，控制的负载范围为0～2A，0～2W，精度为2mA；DA输出模块42有四路输出，其中三路输出为直流电机反馈信号值，一路输出为鼓风机反馈信号值。
本发明实施例中的一种基于MCU的虚拟电子负载的工作原理为，通讯单元2获得上位机发送的各实物负载信息，MCU1在采样单元3获得的外部信号时会根据通讯单元2转发过来的实物负载信息进行过滤，从而根据上位机上用户不同负载需求信息，筛选出需模拟运行状态的实物负载并得到相应电压控制指令来控制电压输入，通过输出控制单元4控制输出相应的指定电压值并获得恒定的电阻和/或电流值来实现实物负载运行状态时反馈信号的表征，即根据最终输出的电阻和/或电流值来判断实物负载测试效果。
当然，一旦测温单元5得到的温度超过阈值，则让MCU1关闭输出控制单元4的输出，用以确保设备安全性。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、本发明可代替各种实物负载，实现了一替多的方案，实现了成本的降低；同时由于采用线路板来替换实物负载，小巧的特点极大的节省了空间；
2、本发明采用了MCU控制以及上位机的通讯控制，可根据用户需求来灵活控制获得不同的负载能力，且可以替代直流电机负载、步进电机负载、电磁阀负载等。
3、本发明采用电子虚拟负载来代替实物负载，在设备损坏后的维修上能够更加便捷，维修的成本也大大节省。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种基于MCU的虚拟电子负载，其特征在于，包括MCU，以及与所述MCU分别连接的通讯单元、采样单元及输出控制单元；其中，
所述通讯单元还与上位机相连，用于获得所述上位机发送的各实物负载信息；
所述采样单元，用于获得各实物负载之中某一个或多个运行状态测试时所需的外部信号；
所述MCU，用于接收所述通讯单元转发的各实物负载信息以及所述采样单元转发的一个或多个实物负载运行状态测试时所需的外部信号并进行分析，生成相应的电压控制指令；
所述输出控制单元，用于接收所述MCU输出的每一个电压控制指令，并根据接收到的每一个电压控制指令，分别控制输出相应的指定电压值并经内部电路运算转化处理获得恒定的电阻和/或电流值，用于表征相应实物负载实际运行时形成的反馈信号值。
2.如权利要求1所述的基于MCU的虚拟电子负载，其特征在于，所述实物负载包括直流电机、步进电机、电磁阀和鼓风机。
3.如权利要求2所述的基于MCU的虚拟电子负载，其特征在于，所述采样单元包括AD采集模块和PWM采集模块；其中，
所述AD采集模块，用于获得直流电机、步进电机、电磁阀之中一个或多个运行状态测试时所需的外部信号；
所述PWM采集模块，用于获得鼓风机运行状态测试时所需的外部信号。
4.如权利要求3所述的基于MCU的虚拟电子负载，其特征在于，所述输出控制单元包括DA扩展芯片，以及与所述DA扩展芯片分别连接的DA输出模块、电磁阀负载模块和电机负载模块；其中，
所述DA扩展芯片还与所述MCU相连，用于根据所接收到的每一个电压控制指令，分别控制输出相应的指定电压值；
所述DA输出模块，用于根据相应的电压值，内部电路运算转化处理获得恒定的电阻和/或电流值，用以表征直流电机和/或鼓风机各自实际运行时形成的反馈信号值；
所述电磁阀负载模块，用于根据相应的电压值，内部电路运算转化处理获得恒定的电阻和/或电流值，用以表征电磁阀实际运行时形成的反馈信号值；
所述电机负载模块，用于根据相应的电压值，内部电路运算转化处理获得恒定的电阻和/或电流值，用以表征步进电机实际运行时形成的反馈信号值。
5.如权利要求4所述的基于MCU的虚拟电子负载，其特征在于，所述DA输出模块有四路输出，其中三路输出为直流电机反馈信号值，一路输出为鼓风机反馈信号值。
6.如权利要求4所述的基于MCU的虚拟电子负载，其特征在于，所述DA扩展芯片采用型号为AD5593R的芯片，输出电压范围为0～2.5V，控制的负载范围为0～2A，0～2W，精度为2mA。
7.如权利要求1所述的基于MCU的虚拟电子负载，其特征在于，还包括：与所述MCU相连的测温单元；其中，
所述测温单元包括两路测温电路，其中一路测温电路用于检测环境温度，另一路测温电路用于检测电路运行温度。
8.如权利要求1所述的基于MCU的虚拟电子负载，其特征在于，所述MCU由型号为STM32F407ZGT6芯片及其外围电路形成。
9.如权利要求1所述的基于MCU的虚拟电子负载，其特征在于，所述通讯单元与所述上位机通过MODBUS485通信协议实现数据通信。
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