CN202995352U

CN202995352U - 基于32位arm微控制器的发动机测试仪

Info

Publication number: CN202995352U
Application number: CN 201220735450
Authority: CN
Inventors: 余仁伟; 吴明祺
Original assignee: Sichuan Cheng Bang Observation And Control Technology Co Ltd
Current assignee: Sichuan Cheng Bang Observation And Control Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2022-12-28

Abstract

本实用新型公开了基于32位ARM微控制器的发动机测试仪，解决现有的发动机测试仪不能根据新标准的要求对发动机进行瞬态性能试验的问题。本实用新型包括主板和HMI面板，包括主板和HMI面板，其特征在于：所述主板包括32位ARM微控制器，分别与该32位ARM微控制器连接的信号输入接口总成、信号输出接口总成和RS232接口；HMI面板包括32位ARM微控制器，分别与该32位ARM微控制器连接的显示器、矩阵键盘、增量式旋转编码器信号输入接口和RS232接口；主板和HMI面板通过二者的RS232接口与RS232接口之间的连接实现通讯。本实用新型集成度高，兼容性强，可以很好地对发动机进行PID控制，从而对发动机的瞬态性能进行试验，不仅测试数据准确，而且可以满足欧洲排放标准Ⅵ的要求。

Description

基于32位ARM微控制器的发动机测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种发动机测试仪，具体地说，是涉及一种基于32位ARM微控制器的发动机测试仪。

背景技术

在近年来实行的欧洲排放标准Ⅵ的背景下，与该标准相对应的ETC、ESC实验已逐渐成为测试发动机瞬态性能的标准试验，现有发动机测试技术中，一般采用发动机测试仪对发动机的瞬态性能进行测试，然而，现有的发动机测试仪的数值运算及程序运行效率普遍很低，无法实现高速的PID闭环控制，并且该类发动机测试仪由于芯片集成度低，对输入传感器及输出驱动器的兼容性差，单台发动机测试仪不能设置太多信号输入输出接口，因此，现有的发动机测试仪受到的限制很大，功能不齐全，无法根据排放标准Ⅵ的要求完成发动机瞬态性能的测试试验。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于32位ARM微控制器的发动机测试仪，主要解决现有的发动机测试仪不能根据新标准的要求对发动机进行瞬态性能试验的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

基于32位ARM微控制器的发动机测试仪，包括主板和HMI面板，其特征在于：所述主板包括32位ARM微控制器，分别与该32位ARM微控制器连接的信号输入接口总成、信号输出接口总成和RS232接口；所述HMI面板包括32位ARM微控制器，分别与该32位ARM微控制器连接的显示器、矩阵键盘、增量式旋转编码器信号输入接口和RS232接口；所述主板和HMI面板通过二者的RS232接口与RS232接口之间的连接实现通讯。

作为优选，所述主板与HMI面板的32位ARM微控制器的芯片型号均为LM4F232H5QC。

进一步地，为对整个发动机测试仪起到保护作用，所述主板上还设有与其上的32位ARM微控制器连接的保护继电器输出接口，该接口与保护继电器连接后便可对发动机测试仪的工作状态进行实时监控并进行保护。

作为优选，所述HMI面板上还设有与其上的32位ARM微控制器连接的LED背光灯。

具体地说，所述信号输入接口总成包括均与主板上的32位ARM微控制器连接的应变式传感器频率信号输入接口、磁电式传感器相位差信号输入接口、惠斯通应变电桥输入接口以及电压信号输入接口。

再进一步地，所述信号输出接口总成包括均与主板上的32位ARM微控制器连接的0-5V电压输出接口、PWM脉冲输出接口以及CAN变频器通信接口。

更进一步地，为提高发动机测试仪的视觉效果，所述显示器为液晶显示器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型集成度高，兼容性强，功能齐全，工作效率高，并且使用方便。

（2）本实用新型采用32位ARM微控制器作为核心处理器，具有数据总线宽、响应时间快，且程序执行效率高的优点，并且该32位ARM微控制器芯片的型号为LM4F232H5QC，该型号的芯片采用Cortex-M4作为内核，其内部设有硬件FPU单精度浮点运算单元，从而进一步提升了数值的运算能力，并且主板与HMI面板通过RS232接口实现相互通信，传输速度快，传输数据完整、精确，保证了PID闭环的控制效率，使得PID控制能够进一步地满足发动机瞬态性能的测试要求，以便符合欧洲排放标准Ⅵ的要求。

（3）本实用新型的信号输入输出接口多，在以32位ARM微控制器作为中心处理器的情况下，本实用新型实现了各个接口之间信息的传递与通信，不仅实现方便，而且众多的接口也大幅度丰富了本实用新型的功能，本实用新型具有调整精度高和易于开发的优点。

（4）本实用新型在HMI面板上采用LED背光灯作为其背光源，可以使得HMI面板具有低功耗、低发热量、亮度高、寿命长等特点。

（5）本实用新型中HMI面板的显示部分采用液晶显示器，具有显示内容丰富、视觉效果佳的优点。

（6）本实用新型性价比高，具有较强输入及输出兼容性、高效率数值运算及程序运行能力、高速通信能力以及很好的人机交互性能，因此，本实用新型相比现有技术来说，具有实质性的特点和进步，其适于在市场上推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，本实用新型包括主板和HMI面板，二者内部均设置一个32位ARM微控制器作为核心，并且优选地，本实施例中，二者的32位ARM微控制器芯片的型号均为LM4F232H5QC，该型号的芯片为现有技术，由ARM公司研制开发，其以Cortex-M4作为内核，并辅以系统外设、串行通信外设、模拟外设及运动控制外设作为输入输出，具有FPU单精度浮点、DSP和并行计算的功能。所述主板和HMI面板上各设有一个与32位ARM微控制器连接的RS232接口，主板和HMI面板通过各自的RS232接口的连接实现二者之间的完整通信。

此外，主板还设有分别与其上的32位ARM微控制器连接的信号输入接口总成和信号输出接口总成，二者通过32位ARM微控制器来确保输入输出的兼容性。具体来说，所述信号输入接口总成包括均与主板上的32位ARM微控制器连接的应变式传感器频率信号输入接口、磁电式传感器相位差信号输入接口、惠斯通应变电桥输入接口以及电压信号输入接口。而所述信号输出接口总成则包括均与主板上的32位ARM微控制器连接的0-5V电压输出接口、PWM脉冲输出接口以及CAN变频器通信接口。另外，由于主板是发动机测试仪的核心，因此，对于主板的保护也是至关重要的，因此，该主板上还设有与32位ARM微控制器连接的保护继电器输出接口，将其与外部的保护继电器进行连接，便可确保主板的安全使用。并且根据传输距离需要，32位ARM微控制器还可以再连接一个RS232/RS485通信接口，方便主板和HMI面板的远距离或近距离安装。

HMI面板作为发动机测试仪的显示部分，其还设有分别与该32位ARM微控制器连接的显示器、矩阵键盘、增量式旋转编码器信号输入接口和LED背光灯。增量式旋转编码器信号输入接口用于接入外部的增量式旋转编码器旋钮，相比现有发动机测试仪采用的直流电机的方式，本实用新型可以准确地对参数进行调整，大大优化了人机的交互性能。而采用LED背光灯作为HMI面板的背光源，可以使得HMI面板具有低功耗、低发热量、亮度高、寿命长的优点。而本实施例中的显示器优选为液晶显示器，解决了现有发动机测试仪产品显示色彩单一、显示内容少的问题，使得HMI面板的显示内容更丰富，视觉效果更佳。

以上主板和HMI面板中的所有输入输出接口与32位ARM微控制器之间均采用DC/DC及高速光电耦合器进行电源及信号隔离，可以很好地使信号与信号之间的通信不受到任何的干扰。

本实用新型在使用时，可根据实验需求及系统配置，通过HMI面板选择PID控制模式及需要接入的传感器的类型，然后根据所选传感器的类型测量相应的传感器接口的信号，并将其转换为扭矩及转速量，从而得出试验数据。本实用新型可同时对发动机及测功机两个个回路进行PID控制，32位ARM微控制器按所选的PID模式、PID系数、测量值与给定值的差值进行PID运算，通过0-5V电压输出控制发动机的油门开度，或是与变频器CAN通信对测功机的负荷大小进行控制，其具有测功机恒扭矩发动机开环、测功机恒扭矩发动机恒转速、测功机恒转速发动机开环、测功机恒转速发动机恒扭矩、测功机开环发动机开环等PID模式，因此，本实用新型可以灵活适应多种扭矩转速传感器、油门及变频器及发动机瞬态测试的试验条件。

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。

Claims

1.基于32位ARM微控制器的发动机测试仪，包括主板和HMI面板，其特征在于：所述主板包括32位ARM微控制器，分别与该32位ARM微控制器连接的信号输入接口总成、信号输出接口总成和RS232接口；所述HMI面板包括32位ARM微控制器，分别与该32位ARM微控制器连接的显示器、矩阵键盘、增量式旋转编码器信号输入接口和RS232接口；所述主板和HMI面板通过二者的RS232接口与RS232接口之间的连接实现通讯。

2.根据权利要求1所述的基于32位ARM微控制器的发动机测试仪，其特征在于：所述主板与HMI面板的32位ARM微控制器的芯片型号均为LM4F232H5QC。

3.根据权利要求2所述的基于32位ARM微控制器的发动机测试仪，其特征在于：所述主板上还设有与其上的32位ARM微控制器连接的保护继电器输出接口。

4.根据权利要求3所述的基于32位ARM微控制器的发动机测试仪，其特征在于：所述HMI面板上还设有与其上的32位ARM微控制器连接的LED背光灯。

5.根据权利要求2～4任意一项所述的基于32位ARM微控制器的发动机测试仪，其特征在于：所述信号输入接口总成包括均与主板上的32位ARM微控制器连接的应变式传感器频率信号输入接口、磁电式传感器相位差信号输入接口、惠斯通应变电桥输入接口以及电压信号输入接口。

6.根据权利要求5所述的基于32位ARM微控制器的发动机测试仪，其特征在于：所述信号输出接口总成包括均与主板上的32位ARM微控制器连接的0-5V电压输出接口、PWM脉冲输出接口以及CAN变频器通信接口。

7.根据权利要求6所述的基于32位ARM微控制器的发动机测试仪，其特征在于：所述显示器为液晶显示器。