CN206990218U - 一种汽车发动机状态监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种汽车发动机状态监测装置，属于汽车发动机技术领域。本实用新型包括加速度传感器、AD转换器、微控制器、GPRS模块、PC机、电源模块；加速度传感器安装在发动机机盖上，加速度传感器、AD转换器、微控制器、GPRS模块顺序连接，GPRS模块通过Internet与PC机连接；加速度传感器选用加速度传感器mpu6050，AD转换器选用AD7714。本实用新型能够及时对车辆发动机的健康状况进行评估，对潜在的发动机故障及时报警，提醒车主及时进行检修，从而延长发动机使用寿命，对避免交通事故的发生和保障驾驶人员的生命安全有重要意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种汽车发动机，特别涉及一种汽车发动机状态监测装置，属于汽车发动机技术领域。
背景技术
汽车是生活中常用的交通工具，发动机是汽车的心脏，其运行状态的好坏对汽车的使用寿命以及人员的生命安全起着决定性作用，长时间的运行和恶劣的路况都会对发动机的健康状况造成影响，没有经验的驾驶员对隐在的发动机故障不能及时发现排查，这就可能造成在驾车过程中发生危险，因此发现发动机故障并对其进行检修对避免发生交通事故和保障车内人员安全具有重要意义。
发动机故障诊断的方法有很多，最常用的故障诊断方法是发动机振动信号进行分析。发动机的运行时其缸盖表面产生的振动、冲击和噪声含有丰富的振动信息，它能实时地反映发动机的工作状态，是获取故障诊断信息的重要来源。因此，我们能够根据收集到的振动信号来监测发动机故障。这些年来的时域研究方法，例如连续小波变换（CWT）和短时傅里叶变换（STFT）克服了传统傅里叶变换只适合分析平稳信号的不足，但是对于非平稳的突变信号时域分析不适用，小波变换需要选最优小波，也不适用。EEMD（集合经验模态分ensemble empirical mode decomposition）是一种新型的数字信号处理方法，它能将各种复杂的信号分解为一系列本征模态函数分量，适用于非线性、非平稳信号的分析与处理，另外EMD方法出现的模态混叠问题也能够通过EEMD方法得到很好的解决。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种汽车发动机状态监测装置，用于解决潜在的汽车发动机故障报警问题。
本实用新型技术方案是：一种汽车发动机状态监测装置，包括加速度传感器2、AD转换器3、微控制器4、GPRS模块5、PC机6、电源模块7；所述加速度传感器2安装在发动机1机盖上，加速度传感器2、AD转换器3、微控制器4、GPRS模块5顺序连接，GPRS模块5通过Internet与PC机6连接；加速度传感器2选用加速度传感器mpu6050，AD转换器3选用AD7714。
所述加速度传感器2将接收的数据输出到AD转换器3，AD转换器3将现场采样数字信号送入微控制器4，电源模块7对AD转换器3、微控制器4和GPRS模块5进行电源供电，微控制器4将提取后的数据通过GPRS模块5传送至Internet上， PC机6从互联网上获取实时的振动信号数据并在PC6上对信号数据分析处理。
本实用新型的有益效果是：以发动机运行状态下的振动信号作为实验数据，通过数模转换将采集到的数字信号通过spi接口输入到STM32微控制器， STM32微控制器在接收到传输到的振动数据后，将其通过GPRS模块直接发送到互联网上，技术中心的上位机pc直接从互联网上收到数据，同时结合EEMD算法对接收到的数据进行分析，从而实现对发动机健康状态的远程监控。技术中心在分析数据后如若发现某台汽车的发动机的振动信号数据异常，会及时通过GPRS的信息收发功能提醒车主汽车出现故障，告知其来维修中心检查保养。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图1中各标号：1-发动机，2-加速度传感器，3- AD转换器，4-微控制器，5-GPRS模块，6-PC机，7-电源模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1所示，一种汽车发动机状态监测装置，包括加速度传感器mpu6050、AD7714、STM32F429型微控制器、GPRS模块5、PC机6、电源模块7；所述加速度传感器2安装在发动机1机盖上，加速度传感器mpu6050、AD7714、STM32F429型微控制器、GPRS模块5顺序连接，GPRS模块5通过Internet与PC机6连接；
进一步地，所述加速度传感器mpu6050将接收的数据输出到AD7714，AD7714将现场采样数字信号送入STM32F429型微控制器，电源模块7对AD7714、STM32F429型微控制器和GPRS模块5进行电源供电，STM32F429型微控制器将提取后的数据通过GPRS模块5传送至Internet上， PC机6从互联网上获取实时的振动信号数据并在PC机6上对信号数据分析处理。并在异常信号出现时报警，并将分析结果发送给车主，提醒车主到维修中心进行维修保养。其中PC机6上可以结合EEMD方法对信号数据进行处理。
加速度传感器mpu6050能够杜绝外界环境噪音的影响，同时能够保证足够的带宽，所以它适合对发动机的振动信号的提取。
所述STM32F429型微控制器用于接收从AD7714上传过来的数字信号和实现无限通信功能，集成有多种外围电路，简化电路，并具有价格低廉能耗低的特点。
本实用新型的工作原理是：
所述AD7714是一个完整的用于低频测量应用场合的模拟前端，用于直接从传感器接收小信号并输出串行数字量。AD7714有3个差分模拟输入（也可以是5个伪差分模拟输入）和一个差分基准输入。因此，AD7714能够为含有多达5个通道的系统进行所有的信号调节和转换。AD7714很适合于灵敏的基于微控制器的系统的数模转换型号。
本系统所述GPRS模块将振动信号发送到Internet，它具实时在线，按量计费的特点，内部集成TCP/IP协议栈，此设备使用的是SIM300模块，一款三频段GSM/GPRS模块，可在全球范围内的EGSM 900MHz、DCS 1800MHz、PCS 1900MHz三种频率下工作，能在强干扰的环境下稳定传输。
所述STM32微控制器7为STM32F429型微控制器。STM32F429VGT6内置1MB闪存和256KB SRAM，采用LQFP100封装；STM32F439BIT6内置2MB闪存、256KB RAM和加密/哈什处理器，采用LQFP208封装。
本实用新型中PC机6为信号分析模块，加速度传感器mpu6050、AD7714、STM32F429型微控制器、GPRS模块5、PC机6、电源模块7组成信号采集模块，其中加速度传感器mpu6050采用三个，对发动机1分别作横向、纵向以及垂直方向的振动信号数据的提取，信号采集模块是发动机振动信号获取的源头，整个系统的检测数据通过此模块获取，因此信号采集模块是整个系统的核心部分，通过传感器对振动信号数据的采集具体工作过程如下：通过传感器采集3个方向的振动信号数据后，AD7714将接收到的模拟采样信号转换为数字采样信号，传输给STM32微控制器。STM32对接收到的数据进行计算打包，通过GPRS将数据传输给Internet。技术中心从Internet上获取数据。
所述GPRS模块将振动信号发送到Internet，它具有实时在线，按量计费的特点，内部集成TCP/IP协议栈，此设备使用的是SIM300模块，一款三频段GSM/GPRS模块，可在全球范围内的EGSM 900MHz、DCS 1800MHz、PCS 1900MHz三种频率下工作。
本实用新型系统PC机端分析界面可以使用Visual Studio 2013。有波形和数据两个显示窗口，然后可以将数据用常规的EEMD算法分析，将分析结果显示在单独的窗口中，如若发现某台汽车的发动机的振动信号数据异常，会及时通过GPRS的信息收发功能提醒车主汽车出现故障，告知其来维修中心检查保养。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种汽车发动机状态监测装置，其特征在于：包括加速度传感器（2）、AD转换器（3）、微控制器（4）、GPRS模块（5）、PC机（6）、电源模块（7）；
所述加速度传感器（2）安装在发动机（1）机盖上，加速度传感器（2）、AD转换器（3）、微控制器（4）、GPRS模块（5）顺序连接，GPRS模块（5）通过Internet与PC机（6）连接；加速度传感器（2）选用加速度传感器mpu6050，AD转换器（3）选用AD7714。
2.根据权利要求1所述的汽车发动机状态监测装置，其特征在于：所述加速度传感器（2）将接收的数据输出到AD转换器（3），AD转换器（3）将现场采样数字信号送入微控制器（4），电源模块（7）对AD转换器（3）、微控制器（4）和GPRS模块（5）进行电源供电，微控制器（4）将提取后的数据通过GPRS模块（5）传送至Internet上， PC机（6）从互联网上获取实时的振动信号数据并在PC机（6）上对信号数据分析处理。
3.根据权利要求1所述的汽车发动机状态监测装置，其特征在于：所述微控制器（4）采用STM32F429。
4.根据权利要求1所述的汽车发动机状态监测装置，其特征在于：在发动机（1）上安装三个加速度传感器（2），对发动机（1）分别作横向、纵向以及垂直方向的振动信号数据的提取。
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| CN109657699A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-04-19 | 昆明理工大学 | 一种基于马尔科夫的动态故障树分析评价涡轮发动机的方法 |
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