CN206523304U

CN206523304U - 一种基于微芯单片机的发动机台架试验信号采集系统

Info

Publication number: CN206523304U
Application number: CN201720258942.9U
Authority: CN
Inventors: 韩德建; 张振营; 闫振
Original assignee: Shandong Billiton Electromechanical Equipment Co Ltd
Current assignee: Shandong Billiton Electromechanical Equipment Co Ltd
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2017-09-26
Anticipated expiration: 2027-03-16

Abstract

本实用新型涉及一种基于微芯单片机的发动机台架试验信号采集系统，包括单片机、电源模块、模拟信号采集电路、发动机转速信号采集电路和通讯接口电路，模拟信号采集电路的输出和转速信号采集电路的输出与单片机的输入相连，单片机的输出与所述通讯接口电路相连，电源模块为单片机供电：所述模拟信号采集电路的输入分别连接有发动机水温传感器、发动机油温传感器、发动机排气温度传感器、发动机扭矩传感器、发动机水压传感器、发动机机油压力传感器、发动机燃油压力传感器和发动机进气压力传感器；所述发动机转速信号采集电路的输入与发动机转速传感器连接。

Description

一种基于微芯单片机的发动机台架试验信号采集系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于微芯单片机的发动机台架试验信号采集系统。

背景技术

随着我国经济的高速发展，人民生活水平得到很大提高，汽车越来越多的应用到人们的日常生活中，已经成为人们生活中不可或缺的一种交通工具，汽车的使用环境非常复杂必须满足各种恶劣路况又具有耐久性。随着环境问题越来越受到人们的关注，人们提出了对汽车工业的三大要求：环保、节能与安全。这样就对发动机提出了新的要求，即研发出来低排放、低噪声、低油耗、高效率的新型发动机。这使得汽车的心脏—发动机，必须达到一个很高的技术水平，现代工业汽车发动机的发展要求对发动机的各种工况参数有非常准确的了解，对工况参数的准确性、实时性以及多功能性都提出了严格的要求；因此一台高性能的发动机数据采集系统对发动机技术问题的研究具有重要意义。

目前，有关发动机台架的数据采集的研发主要是从宏观上给出相应技术路线的建议，在具体关键技术上缺乏实际可行的方案，且无法保证发动机台架试验信号数据采集的精确、高效性，除此之外，国内现有的普遍是只对单一信号进行数据采集的单一模块，这种模块可集成度不高且价格偏贵。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种基于微芯单片机的发动机台架试验信号采集系统，提高了发动机试验信号的采集精确性、高效性。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下方案：

一种基于微芯单片机的发动机台架试验信号采集系统，包括单片机、电源模块、模拟信号采集电路、发动机转速信号采集电路和通讯接口电路，模拟信号采集电路的输出和转速信号采集电路的输出与单片机的输入相连，单片机的输出与所述通讯接口电路相连，电源模块为单片机供电，其特征在于：

所述模拟信号采集电路的输入分别连接有发动机水温传感器、发动机油温传感器、发动机排气温度传感器、发动机扭矩传感器、发动机水压传感器、发动机机油压力传感器、发动机燃油压力传感器和发动机进气压力传感器；

所述发动机转速信号采集电路的输入与发动机转速传感器连接。

所述单片机型号为DSPIC30F6014A。

所述电源模块包括传感器5V电源、传感器12V电源和电源保护电路，传感器5V电源与单片机的基准电压输入脚连接，传感器12V的电源的输出分别与所述发动机转速传感器、发动机扭矩传感器的电源脚连接；所述电源保护电路包括电压保护电路和电源反接保护电路。

所述模拟信号采集电路包括信号接口电路、信号调理模块，所述信号接口电路的输入与发动机水温传感器、发动机油温传感器、发动机排气温度传感器、发动机扭矩传感器、发动机进水压传感器、发动机出水压传感器、发动机机油压力传感器、发动机燃油压力传感器和发动机进气压力传感器连接，信号接口电路的输出通过信号调理模块与单片机的输入相连。

所述发动机转速信号采集电路包括防干扰处理模块、杂波过滤模块和信号整形模块，所述防干扰模块的输入与转速传感器的信号连接，防干扰模块屏蔽干扰信号；防干扰模块的输出依次经由杂波过滤模块、信号整形模块与单片机的输入口信号连接。

所述模拟信号集电路、发动机转速信号采集电路和通讯接口电路内均设有对电源和地的短路保护电路。

所述模拟信号采集电路还包括低温采集电路，用于采集发动机的水温、油温和轴承温度，传感器5V电源与低温采集电路的基准电压输入脚连接。

本实用新型的工作原理：

本实用新型是一种发动机台架试验信号的数据采集系统，通过智能单片机及其强大的外围处理电路可全面的对发动机台架试验信号进行数据采集，根据温度的采集可以准确判断发动机在运行过程中温度曲线的走势，根据压力信号的采集，可以明确发动机水压、油压、气压的大小对发动机运转性能的影响，根据对发动机转速以及扭矩的采集可以准确的判断发动机的性能和绘制功率曲线。

本实用新型的有益效果：

本实用新型是一种发动机台架试验信号的数据采集系统，设计了模拟信号采集电路、转速信号采集电路、通讯接口电路以及它们与外围设备的连接关系，该系统装置中，智能单片机及其强大的外围处理电路可全面的对发动机台架试验信号进行数据采集，根据温度的采集可以准确判断发动机在运行过程中温度曲线的走势，根据压力信号的采集，可以明确发动机水压、油压、气压的大小对发动机运转性能的影响，根据对发动机转速以及扭矩的采集可以准确的判断发动机的性能和绘制功率曲线。本系统装置具有采集数据全面，集成度高，能够保证数据采集的精确、高效性。

附图说明

图1为本实用新型电源模块电路示意图；

图2为本实用新型电源模块电路示意图；

图3为本实用新型电源模块电路示意图；

图4为本实用新型模拟信号采集电路示意图；

图5为本实用新型发动机转速信号采集电路示意图。

图6为本实用新型的结构示意图；

其中1-开关电源；2-进水温度传感器；3-进气温度传感器；4-机油温度传感器；5-燃油温度传感器；6-排气温度传感器；7-进气压力传感器；8-曲轴箱压力传感器；9-机油压力传感器；10-扭矩传感器；11电源模块；12-模拟信号采集电路；13-单片机；14-转速传感器；15-转速信号采集电路；16-外围设备；17-通讯接口电路；18-单片机模拟量输入口；19-串口通讯；20-CAN通讯。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

一种发动机台架试验信号数据采集系统，包括单片机、电源模块、模拟信号采集电路、发动机转速信号采集电路和通讯接口电路，模拟信号采集电路的输出和转速信号采集电路的输出与单片机的输入相连，单片机的输出与所述通讯接口电路相连，电源模块为单片机供电。

所述模拟信号采集电路的输入分别连接有发动机水温传感器、发动机油温传感器、发动机排气温度传感器、发动机扭矩传感器、发动机水压传感器、发动机机油压力传感器、发动机燃油压力传感器和发动机进气压力传感器。

模拟信号采集电路包含低温采集电，用来采集电路主要采集发动机水温油温轴承温度等。

所述单片机型号为DSPIC30F6014A，采用16位宽数据总线、24位宽指令，含有16路12位A/D转换器、5个16位定时/计数器、16个16位通用寄存器、2个40位累加器、2个3线SPI模块、2个UART模块、2个CAN模块、40位桶形移位寄存器、45个中断源、54个可编程数字I/O口、内含4M指令字的线性程序存储空间、64KB的8个输入捕捉通道、16路带有自动扫描功能的输入通道、54个引脚的电平变化中断/唤醒、144KB片内闪存程序存储器、4KB数据EEPROM、一个数据转换接口模块，完全集成的锁相环、2位200Ksps A/D转换器模块，还具有可编程上电延时定时器、振荡器、起振定时器/稳定器、自带RC振荡器的看门狗定时器、故障保护时钟监视器、多个复位源、实时切换时钟源、可编程低压检测、可编程欠压复位等丰富的控制保护功能。

参见图6、图4，所述模拟信号采集电路的输入与发动机水温传感器、发动机油温传感器、发动机排气温度传感器、发动机扭矩传感器、发动机水压传感器、发动机机油压力传感器、发动机燃油压力传感器、发动机进气压力传感器连接。

参见图6、图5，所述转速信号采集电路包括防干扰处理模块、杂波过滤模块、信号整形模块，所述防干扰模块的输入与转速传感器的信号连接，防干扰模块的输出依次经由杂波过滤模块、信号整形模块与单片机的输入口信号连接。

其中，各模块电路的功能说明如下：

单片机：本发明中单片机采用DSPIC30F6014A，它具有16位宽数据总线、24位宽指令，内部集成16路12位A/D转换器、5个16位定时/计数器、16个16位通用寄存器、2个40位累加器、2个3线SPI模块、2个UART模块、2个CAN模块、40位桶形移位寄存器、45个中断源、54个可编程数字I/O口、内含4M指令字的线性程序存储空间、64KB的8个输入捕捉通道、16路带有自动扫描功能的输入通道、54个引脚的电平变化中断/唤醒、144KB片内闪存程序存储器、4KB数据EEPROM、一个数据转换接口模块，完全集成的锁相环、2位200Ksps A/D转换器模块，还具有可编程上电延时定时器、振荡器、起振定时器/稳定器、自带RC振荡器的看门狗定时器、故障保护时钟监视器、多个复位源、实时切换时钟源、可编程低压检测、可编程欠压复位等丰富的控制保护功能。

电源模块：包括单片机工作电源电压5V、传感器5V电源和传感器12V电源，传感器5V、12V电源为模拟电路中的芯片提供激励电压，其中传感器12V电源还用于转速传感器、扭矩传感器供电，保护电路提供电源反接保护，确保在电源反接情况下不会烧坏相关芯片。

模拟信号采集电路：通过模拟信号的采集可是实时监测发动机在各个工况运行状态下进水温度、进气温度、机油温度、燃油温度、排气温度、进气压力、曲轴箱压力、机油压力、燃油压力、进出水压力参数的大小。

发动机转速信号采集电路：通过转速传感器的输出与发动机转速信号采集电路的输入连接，经过电路的滤波、整形处理，将信号输入到单片机，由单片机完成最后的信号转换，把采集到的转速实时显示到液晶屏幕上。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims

1.一种基于微芯单片机的发动机台架试验信号采集系统，包括单片机、电源模块、模拟信号采集电路、发动机转速信号采集电路和通讯接口电路，模拟信号采集电路的输出和转速信号采集电路的输出与单片机的输入相连，单片机的输出与所述通讯接口电路相连，电源模块为单片机供电，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述单片机型号为DSPIC30F6014A。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述电源模块包括传感器5V电源、传感器12V电源和电源保护电路，传感器5V电源与单片机的基准电压输入脚连接，传感器12V的电源的输出分别与所述发动机转速传感器、发动机扭矩传感器的电源脚连接；所述电源保护电路包括电压保护电路和电源反接保护电路。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述模拟信号采集电路包括信号接口电路、信号调理模块，所述信号接口电路的输入与发动机水温传感器、发动机油温传感器、发动机排气温度传感器、发动机扭矩传感器、发动机进水压传感器、发动机出水压传感器、发动机机油压力传感器、发动机燃油压力传感器和发动机进气压力传感器连接，信号接口电路的输出通过信号调理模块与单片机的输入相连。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述发动机转速信号采集电路包括防干扰处理模块、杂波过滤模块和信号整形模块，所述防干扰模块的输入与转速传感器的信号连接，防干扰模块屏蔽干扰信号；防干扰模块的输出依次经由杂波过滤模块、信号整形模块与单片机的输入口信号连接。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述模拟信号集电路、发动机转速信号采集电路和通讯接口电路内均设有对电源和地的短路保护电路。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述模拟信号采集电路还包括低温采集电路，用于采集发动机的水温、油温和轴承温度，传感器5V电源与低温采集电路的基准电压输入脚连接。