CN202083554U

CN202083554U - 多路温度压力在线监测系统

Info

Publication number: CN202083554U
Application number: CN2011200918231U
Authority: CN
Inventors: 李雷; 张南; 卢娜; 陈其锋; 李秋霞
Original assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Current assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2021-03-31

Abstract

一种多路温度压力在线监测系统，它由单片机和与之连接的温度测量电路、压力测量电路和通讯芯片组成，所述温度测量电路由多个温度测量单元和冷端补偿电路组成，每个温度测量单元均由热电偶和仪表放大器组成，所述仪表放大器的输入端接热电偶，输出端接单片机的输入端口，其IN-端和REF端还分别接不同的参考电压；所述冷端补偿电路采用数字温度传感器，所述数字温度传感器的输出端接单片机的GPIO179端口并设置有上拉电阻。本实用新型采用热电偶测量发动机的进、排气温度，同时以数字温度传感器代替传统的惠斯通电桥进行冷端补偿，不仅降低了制造成本，而且减小了温度测量误差，大大提高了系统测量精度。

Description

多路温度压力在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于对发动机的进、排气温度和压力进行在线监测的装置，属检测技术领域。

背景技术

在发动机电子控制系统中，通过对进、排气温度和压力的测量来对燃油喷射、点火角度等参数进行精确控制。在发动机标定过程中，需要使用INCA对发动机运行时的温度、压力等参数进行测量，而目前的温度压力采集不能实现与标定软件INCA进行连接。

另外，传统的监测装置利用热电偶测温并采用惠斯通电桥进行冷端补偿，其缺点是补偿电路硬件成本高，而且容易引入较大误差，降低了个整个系统的测量精度。此外，现有监测装置的温度、压力测量通道较少，在进行多路测量时需要多个模块并联使用，操作非常不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种测量精度高、制造成本低的多路温度压力在线监测系统。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种多路温度压力在线监测系统，由单片机和与之连接的温度测量电路、压力测量电路和通讯芯片组成，所述温度测量电路由多个温度测量单元和冷端补偿电路组成，每个温度测量单元均由热电偶和仪表放大器组成，所述仪表放大器的输入端接热电偶，输出端接单片机的输入端口，其IN-端和REF端还分别接不同的参考电压；所述冷端补偿电路采用数字温度传感器，所述数字温度传感器的输出端接单片机的GPIO179端口并设置有上拉电阻。

上述多路温度压力在线监测系统，所述压力测量电路由多个压力测量单元组成，所述压力测量单元由压力传感器、电流电压转换电阻、抗干扰电容和稳压管组成，所述压力传感器的输出端经电流电压转换电阻接地，所述电流电压转换电阻两端的电压信号接单片机的输入端口，所述抗干扰电容和稳压管均与电流电压转换电阻并联连接。

上述多路温度压力在线监测系统，所述通讯芯片采用MAX232，其R1OUT和T1IN端分别接单片机的SCI_B_RX和SCI_B_TX端，R1IT和T1OUT端与上位机连接。

上述多路温度压力在线监测系统，所述温度测量单元设置十四个，它们的输出端分别接单片机的AN0～AN13端；所述压力测量单元也设置十四个，它们的输出端分别接单片机的AN16～AN29端。

本实用新型采用热电偶测量发动机的进、排气温度，同时以数字温度传感器代替传统的惠斯通电桥进行冷端补偿，不仅降低了制造成本，而且减小了温度测量误差，大大提高了系统测量精度。本实用新型的温度、压力测量通道均设置十四个，便于进行多路测量。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的电原理图。

图中各标号为：U1、单片机；U2、仪表放大器；U3、数字温度传感器；U4、通讯芯片；TH、热电偶；P、压力传感器；C、电容；D、稳压二极管；R1、R2、电阻。

具体实施方式

本系统主要用于发动机的进、排气温度和压力的在线监测。可同时对14路压力和14路温度进行采集，对信号进行处理后通过RS232总线传送到上位机。上位机可使用标定软件INCA对各测量模块进行寻址、读取数据，并实时显示、存储数据。系统包括单片机U1、热电偶温度测量电路、压力测量电路和通讯芯片。

参看图1，温度测量电路和压力测量电路的作用是把传感器原始信号转化成单片机U1能够采集的0～5V电压信号。

热电偶TH输出的温度信号是微电压信号，电压范围是-5mV～+50mV，需要使用仪表放大器U2（AD623）将其放大，得到-0.5V～+4.5V的信号，再加上参看电压VREF2（0.5V的基准电压），得到0～5V的电压信号送入单片机U1进行处理。

在热电偶冷端补偿电路部分，摒弃了传统的惠斯通电桥，使用数字温度传感器U3（DS18B20），硬件连接比较简单，提高了测量精度，经实测，DS18B20测量误差在±0.2℃。

压力传感器P输出的压力信号是电流信号，范围是4～20mA，经过I/V变换后使其转换成1～5V电压信号。压力测量电路具有自动调零功能。由于压力传感器之间具有差异，其输出特性也略微有些差别，如果不加处理的话会引入较大的系统误差。在压力传感器测量大气压时，系统能自动搜索压力传感器的零点并进行记录，用于通道补偿，降低了因传感器输出特性间的差异带来的系统误差。

通讯电路的作用是将采集到的信号传送到上位机，并且在INCA软件中显示、存储。通讯电路采用MAX232，负责从单片机U1读取数据，并使用RS232协议传输给上位机，最终显示在INCA软件中。

软件方面

温度、压力各通道间进行分通道补偿，减小因单片机A/D转换器通道间的差异带来的影响，从而减小了系统各通道间的误差，增强了通道一致性。

采用多重滤波相结合的方法，使用中位值、去掉最值求平均值以及取五点滤波三种滤波方式相结合。对于因偶然因素引起的波动干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差，具有良好的滤波效果。

Claims

1.一种多路温度压力在线监测系统，其特征是，它由单片机（U1）和与之连接的温度测量电路、压力测量电路和通讯芯片（U4）组成，所述温度测量电路由多个温度测量单元和冷端补偿电路组成，每个温度测量单元均由热电偶（TH）和仪表放大器（U2）组成，所述仪表放大器（U2）的输入端接热电偶（TH），输出端接单片机（U1）的输入端口，其IN-端和REF端还分别接不同的参考电压；所述冷端补偿电路采用数字温度传感器（U3），所述数字温度传感器（U3）的输出端接单片机（U1）的GPIO179端口并设置有上拉电阻（R1）。

2.根据权利要求1所述多路温度压力在线监测系统，其特征是，所述压力测量电路由多个压力测量单元组成，所述压力测量单元由压力传感器（P）、电流电压转换电阻（R2）、抗干扰电容（C）和稳压管（D）组成，所述压力传感器（P）的输出端经电流电压转换电阻（R2）接地，所述电流电压转换电阻（R2）两端的电压信号接单片机（U1）的输入端口，所述抗干扰电容（C）和稳压管（D）均与电流电压转换电阻（R2）并联连接。

3.根据权利要求1或2所述多路温度压力在线监测系统，其特征是，所述通讯芯片（U4）采用MAX232，其R1OUT和T1IN端分别接单片机（U1）的SCI_B_RX和SCI_B_TX端，R1IT和T1OUT端与上位机连接。

4.根据权利要求3所述多路温度压力在线监测系统，其特征是，所述温度测量单元设置十四个，它们的输出端分别接单片机（U1）的AN0～AN13端；所述压力测量单元也设置十四个，它们的输出端分别接单片机（U1）的AN16～AN29端。