CN211627659U - 一种便携式汽车智能示波表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便携式汽车智能示波表，包括示波器测量模块、数据缓存模块、万用表模块、CPU、显示模块、示波器探头、点火探头、万用表表笔、光电隔离模块、蓝牙模块以及OBDⅡ型车载诊断系统模块，示波器测量模块、数据缓存模块、CPU以及显示模块顺次连接，CPU还连接示波器测量模块，示波器探头或点火探头通过示波器上的BNC接口连接示波器测量模块，万用表表笔通过表笔插孔连接万用表模块，万用表模块通过光电隔离模块连接CPU，OBDⅡ型车载诊断系统模块与所述蓝牙模块无线通信，蓝牙模块连接CPU。本实用新型能对汽车上各种电子元件进行检测，通过OBDⅡ型车载诊断系统模块对汽车的各项指标进行实时测量或动态监测。

Description

一种便携式汽车智能示波表

技术领域

本实用新型涉及一种便携式汽车智能示波表，属于车用检测仪器领域。

背景技术

随着现代汽车技术发展的日新月异，汽车上专用的电子设备越来越多，这就对今天的汽车故障诊断提出了新的挑战。如何快速、准确地诊断出汽车电子控制系统的故障，是现代汽车维修人员面临的一个难题。因此，汽车智能示波表已经成为汽车电子测量领域的基础测量仪器。现有的汽车智能示波表集数字存储示波器和数字万用表为一体，它可以在测量元器件不工作条件下的各项参数，如电阻、电容、压降的指标，还可以测量元器件在工作条件下的电压、电流、波形等动态参数，以及通过连接高压点火探头检测发动机高压点火是否正常，基本上所有电子元件的好坏和工作状态都可以得到监测。

为了具有更高的工作可靠性和稳定性，以及良好的便携性，因此，对汽车智能示波表的设计提出了更高的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种便携式汽车智能示波表，不仅能够对汽车上各种电子元件进行检测，还能通过OBDⅡ型车载诊断系统模块对汽车的各项指标进行实时测量或动态监测。

本实用新型技术方案如下：

一种便携式汽车智能示波表，包括示波器测量模块、数据缓存模块、万用表模块、CPU、显示模块、示波器探头、点火探头、万用表表笔、光电隔离模块、蓝牙模块以及OBDⅡ型车载诊断系统模块，所述示波器测量模块、数据缓存模块、CPU以及显示模块顺次连接，所述CPU还连接所述示波器测量模块，所述示波器探头或点火探头通过示波器上的BNC接口连接所述示波器测量模块，所述万用表表笔通过表笔插孔连接万用表模块，所述万用表模块通过光电隔离模块连接所述CPU，所述OBDⅡ型车载诊断系统模块与所述蓝牙模块无线通信，所述蓝牙模块连接所述CPU。

更优地，所述点火探头为感应片点火探头，包括一金属感应片和一输入电路，所述金属感应片电连接所述输入电路，所述输入电路将金属感应片感应到的高压点火信号进行衰减后输出，所述输入电路的输出端OUT连接示波器的BNC接口。

更优地，所述金属感应片为平整金属片，所述金属感应片的面积不小于0.0003m² 。

更优地，所述金属感应片为平行四边形感应片，其中一边的边长≥15mm，另一边的边长≥20mm。

更优地，所述点火探头为高压点火探头，其包括一接地夹子、一套接在高压线上的拾取夹子、一衰减器以及一用于连接所述BNC接口的连接端子，所述拾取夹子连接衰减器后连接所述连接端子，所述接地夹子也连接所述连接端子；所述拾取架子的开合端固定一可开合的套筒，所述套筒由两片截面为半圆环的夹片组成。

更优地，所述万用表模块为万用表集成芯片，所述万用表集成芯片通过所述光电隔离模块与CPU连接。

更优地，所述OBDⅡ型车载诊断系统模块的输入端连接汽车上的OBD接口，所述OBDⅡ型车载诊断系统模块将不同协议的OBD接口转换为统一的UART接口，并把通讯数据通过蓝牙无线传输协议发送至所述蓝牙模块，由蓝牙模块将所述通讯数据发送至CPU，进行信息交互，CPU获取汽车行驶过程中的实时数据以及故障码和故障信息，同时，通过人工操作示波器，CPU发出清除故障码指令，清除汽车内的故障码。

更优地，所述万用表集成芯片型号为ES51986A，所述光电隔离模块型号为ADUM1410ARWZ。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型一种便携式汽车智能示波表集示波器功能，万用表功能以及汽车故障信息提取及清除于一体，为汽车维修人员快速判断汽车电子设备故障提供了有力的工具。

2、本实用新型一种便携式汽车智能示波表，采用示波器测量模块，采集数据，快速A/D转换，准确获取元器件或电路的工作波形。

3、本实用新型一种便携式汽车智能示波表，采用万用表集成芯片，解决了自动量程转换、自保护功能等功能，提高了仪表的稳定性和可靠性。

4、本实用新型一种便携式汽车智能示波表，能够适配两种点火探头，感应片点火探头，操作简便，快速地检测点火线圈发出的电场信号，还能检测各种封装结构的点火线圈。

5、本实用新型一种便携式汽车智能示波表，采用OBDⅡ型车载诊断系统模块获取车辆自身所记录的运行数据，并上传至智能示波表，实现汽车工况的实时监测和故障信息的快速获取。

附图说明

图1为本实用新型一种便携式汽车智能示波表的示意框图；

图2为现有的笔式一体点火线圈的纵剖图；

图3为现有的点火线圈工作示意图；

图4为现有的笔式一体点火线圈的点火波形图；

图5为本实用新型的金属感应片的示意图；

图6为本实用新型的感应片点火探头的电原理图；

图7为本实用新型的感应片点火探头的内部电路图；

图8为本实用新型的感应片点火探头采集点火信号的原理图；

图9为本实用新型的感应片点火探头采集到的次级线圈电压波形图；

图10为本实用新型的光电隔离模块电原理图。

附图标记说明：

1、示波器测量模块；2、数据缓存模块；3、万用表模块；4、显示模块；5、光电隔离模块；6、蓝牙模块；7、OBDⅡ型车载诊断系统模块；8、示波器探头；9、点火探头；10、万用表表笔；11、BNC接口；12、表笔插孔；13、USB接口模块；14、上位机；15、笔式一体点火线圈；151、电极；152、壳体；153、初级线圈；154、护套；155、次级线圈；156、低压插座；157、磁钢片；158、磁芯；159、磁芯帽；1510、点火模块；1511、环氧树脂；16、火花塞；17、金属感应片；18、输入电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

请参阅图1，一种便携式汽车智能示波表，包括示波器测量模块1、数据缓存模块2、万用表模块3、CPU、显示模块4、光电隔离模块5、蓝牙模块6、OBDⅡ型车载诊断系统模块7（OBD全称：On Board Diagnostics ，是一种为汽车故障诊断而延伸出来的检测系统，简称OBDⅡ模块）、示波器探头8、点火探头9和万用表表笔10，所述示波器测量模块1、数据缓存模块2、CPU以及显示模块4顺次连接，所述CPU还连接所述示波器测量模块1，所述示波器探头8或点火探头9通过示波表上的BNC接口11连接所述示波器测量模块1，所述万用表表笔10通过表笔插孔12连接万用表模块3，所述万用表模块3通过光电隔离模块5连接所述CPU，所述OBDⅡ型车载诊断系统模块7与所述蓝牙模块6无线通信，所述蓝牙模块6连接所述CPU。所述CPU可以通过USB接口模块13与上位机14进行通讯。

所述示波器测量模块1包括信号预处理单元和A/D转换单元，所述信号预处理单元对采集的模拟信号进行衰减或放大，使得模拟信号的幅值在所述A/D转换单元的识别电压范围内，然后输出至A/D转换单元，A/D转换单元一般利用高速模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号并存储在所述数据缓存模块2内，CPU从数据缓存模块2中读取测量结果（即数字信号）然后进行处理，从而获得对应的信号参数，并通过显示模块4将波形显示在显示屏上，通过波形可辅助判断信号是否正常，电路或元件是否出现故障。

与所述示波器测量模块1连接的BNC接口11，可用于连接所述示波器探头8和点火探头9。所述点火探头9用于采集点火线圈点火波形的探头，现有的点火探头9一般采用高压点火探头（未图示），其包括一接地夹子、一套接在高压线上的拾取夹子、一衰减器以及一用于连接所述BNC接口11的连接端子，所述拾取夹子连接衰减器后连接所述连接端子，所述接地夹子也连接所述连接端子；所述拾取夹子的开合端固定一可开合的套筒，所述套筒由两片截面为半圆环的夹片组成。该高压点火探头为现有技术，但是其只能通过拾取夹子夹在高压线上，感应高压线发出的电场信号，并通过衰减器转换为示波器测量模块1能够接收的电压信号。

然而现有的点火线圈大都采用笔式一体点火线圈15，笔式一体点火线圈15是嵌入在发动机上面，采用的是无高压线引出的全封闭结构。请参阅图2，笔式一体点火线圈15包括电极151、壳体152、初级线圈153（即低压线圈）、护套154、次级线圈155（即高压线圈）、低压插座156、磁钢片157、磁芯158、磁芯帽159、点火模块1510以及环氧树脂1511，其中，电极151与火花塞16电连接，点火线圈的工作原理是：请参阅图3，汽车ECU控制初级线圈153的通断，初级线圈153导通时，把电能存储在磁芯158中，当初级线圈153的开关断开时，会在次级线圈155的两端产生上万伏的高压，驱动火花塞16产生火花，点燃汽车气缸内部的油气混合气，驱动发动机转动。如图4所示，其为厂家提供的笔式一体点火线圈15在点火过程中各点的波形图，其中，2号线为初级线圈153的电流波形、3号线为次级线圈155的电流波形，4号线为次级线圈155两端的电压波形。因此，本实施例还提供了一种感应片点火探头，其包括一金属感应片17和一输入电路18，所述金属感应片17电连接所述输入电路18，所述输入电路18将金属感应片17感应到的高压点火信号进行衰减后输出，所述输入电路18的输出端OUT连接示波器的BNC接口11。如图5所示，所述金属感应片17为平整金属片。所述金属感应片17的面积不小于0.0003m² ，所述金属感应片17的形状不受限制，圆形、方形、多边形都可以，较优地，所述金属感应片17为平行四边形感应片，其一边的边长≥15mm，另一边的边长≥20mm。所述金属感应片17可以选用钢板，例如，电镀锡薄钢板。请再参阅图6，所述输入电路18包括由并联的电容C1和电容C2组成的分压电路，用于下拉钳位的电阻R1和用于限流、去毛刺的电阻R2，所述金属感应片17连接所述分压电路，所述分压电路的另一端接地，所述电阻R1并联在所述分压电路上，所述电阻R1的一端连接所述金属感应片17，所述电阻R1的另一端接地，所述电阻R2的一端与所述电阻R1的非接地端连接，所述电阻R2的另一端为所述输出端OUT。所述感应片点火探头的内部电路如图7所示，通过接口J1连接金属感应片17。如图8所示，在使用时，将感应片点火探头放于笔式一体点火线圈15的顶端（即靠近点火线圈的点火模块1510），笔式一体点火线圈15的次级线圈155产生的高压通过导体（导体位于笔式一体点火线圈15的内部）连接火花塞16的中心电极，因此，次级线圈155的输出、导体以及火花塞16的中心电极之间都是等电位的，三者中任意一个位置都可以单独形成了一个电极E或组合在一起形成一个电极E（图8中所示电极E为根据等效原理的示意，实际应用中并不存在通过导线引出的电极E），该电极E与金属感应片17形成一个电容，该电容与所述分压电路串联，将上万伏的高压衰减成汽车示波表可以接受的低压信号。电阻R1作为确定基准电压的电阻，把参考电压与示波表内部的基准地绑在一起。所述低压信号经过电阻R2去除干扰毛刺输入示波器测量模块1，最后CPU处理后通过显示模块4显示波形，就获得了图9所示的次级线圈155点火信号波形图，其为次级线圈155两端的电压波形。该电压波形可以供汽车维修人员分析波形参数、判断点火工况、故障点等。

所述感应片点火探头也可以用来测试非一体式的点火线圈的点火波形：将感应片点火探头靠近高压线，具体地，当测量带分电器点火线圈的点火波形时，将感应片点火探头靠近分电器前的高压线，当测量单缸点火波形时，将感应片点火探头靠近分电器后该缸的高压线。

所述万用表模块3采用万用表集成芯片，所述万用表集成芯片通过所述光电隔离模块5与CPU连接。万用表集成芯片具备自适应衰减、自保护功能，同时具备交、直流电压、电阻、通断、二极管压降和电容的测试。通过万用表表笔10采集的信号经过万用表集成芯片处理后，通过串口发送至光电隔离模块5，光电隔离模块5再发送至CPU，CPU接收到来自万用表模块3的信号，可以将测量值通过显示模块4显示出来，还可以快速控制示波器测量模块1和万用表模块3进行自动量程转换 ，进行自保护。所述万用表集成芯片型号可以采用ES51986A。

所述光电隔离模块5将CPU发送至万用表模块3的控制信号以及万用表模块3发送给CPU的测量结果进行了隔离，使二者万用表模块和CPU工作在不同的参考电压上。示波器模块以及示波器模块与CPU之间形成的示波器通道采用相同的参考电压，通过光电隔离模块5，万用表通道的输入信号和示波器通道的输入信号形成了有效隔离，例如，用智能示波表同时测量市电，示波器探头的com端夹在零线，万用表的负表笔夹在火线上，若万用表通道和示波器通道未隔离，则会造成断路。因此，通过设置光电隔离模块5，汽车智能示波表不会因为错误接线造成被测电路、示波表，甚至操作者造成伤害，提高了示波表的安全性和可靠性。所述光电隔离模块5型号可以采用ADUM1410ARWZ。如图10所示，采用两个型号为ADUM1410ARWZ的芯片U4和U9完成光电隔离，具体地，所述RANGEM、232CONM、AC/DCM、FC1M~FC4M、RXD0引脚与CPU的通用I/O接口连接，RANGEM引脚用于传输量程切档控制信号，232CONM引脚用于传输是否回传采集数据控制信号，AC/DCM引脚用于传输交/直流测量控制信号，FC1M~FC4M引脚用于传输测电压、测电流、测电容或测电阻等控制信号；RXD引脚用于传输万用表采集数据，与CPU的串口连接。所述RANGE、232CON、AC/DC、FC1~FC4、RXDOUT引脚与万用表模块的通用I/O接口连接，各引脚传输的具体信号与所述RANGEM、232CONM、AC/DCM、FC1M~FC4M、RXD0引脚相同。

所述OBDⅡ型车载诊断系统模块7的输入端连接汽车上的OBD接口。所述OBDⅡ型车载诊断系统模块7实时获取汽车的运行数据，如发动机转速、排放数据、氧传感器数据、水温等等。所述OBDⅡ型车载诊断系统模块7将不同协议的OBD接口（对于不同车型，其汽车上的OBD接口的通信协议不一样）转换为统一的UART接口，并把获取到的数据通过蓝牙无线传输协议发送至蓝牙模块6，进行信息交互，CPU获取汽车行驶过程中的实时数据以及故障码和故障信息，通过显示模块4显示汽车运行信息以及故障码、故障信息等，工作人员根据故障码的提示，可以迅速准确地确定故障的性质和部位。故障解除后，通过人工操作示波器，CPU发出清除故障码指令，清除汽车内的故障码。因此，本实用新型汽车智能示波表可以实现汽车远程故障诊断及数据监测等功能。

本实用新型一种便携式汽车智能示波表把高速率的示波器模块和高精度的万用表集成芯片嵌入到电路内部，实现了高速测量及自适应衰减、量程自动转换、自保护、高精度、多功能集成到了一起，解决了易携带、多功能、高精度的需求。同时，本实用新型还能结合OBDⅡ型车载诊断系统模块7，实现实时获取汽车工况，获取故障信息以及清除故障信息等功能。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种便携式汽车智能示波表，包括示波器测量模块（1）、数据缓存模块（2）、万用表模块（3）、CPU、显示模块（4）、示波器探头（8）、点火探头（9）以及万用表表笔（10），所述示波器测量模块（1）、数据缓存模块（2）、CPU以及显示模块（4）顺次连接，所述CPU还连接所述示波器测量模块（1），所述示波器探头（8）或点火探头（9）通过示波器上的BNC接口（11）连接所述示波器测量模块（1），所述万用表表笔（10）通过表笔插孔（12）连接万用表模块（3），其特征在于：还包括光电隔离模块（5）、蓝牙模块（6）、OBDⅡ型车载诊断系统模块（7），所述万用表模块（3）通过光电隔离模块（5）连接所述CPU，所述OBDⅡ型车载诊断系统模块（7）与所述蓝牙模块（6）无线通信，所述蓝牙模块（6）连接所述CPU。

2.根据权利要求1所述的一种便携式汽车智能示波表，其特征在于：所述点火探头（9）为感应片点火探头，包括一金属感应片（17）和一输入电路（18），所述金属感应片（17）电连接所述输入电路（18），所述输入电路（18）将金属感应片（17）感应到的高压点火信号进行衰减后输出，所述输入电路（18）的输出端OUT连接示波器的BNC接口（11）。

3.根据权利要求2所述的一种便携式汽车智能示波表，其特征在于：所述金属感应片（17）为平整金属片，所述金属感应片（17）的面积不小于0.0003m² 。

4.根据权利要求2所述的一种便携式汽车智能示波表，其特征在于：所述金属感应片（17）为平行四边形感应片，其中一边的边长≥15mm，另一边的边长≥20mm。

5.根据权利要求1所述的一种便携式汽车智能示波表，其特征在于：所述点火探头（9）为高压点火探头，其包括一接地夹子、一套接在高压线上的拾取夹子、一衰减器以及一用于连接所述BNC接口（11）的连接端子，所述拾取夹子连接衰减器后连接所述连接端子，所述接地夹子也连接所述连接端子；所述拾取夹子的开合端固定一可开合的套筒，所述套筒由两片截面为半圆环的夹片组成。

6.根据权利要求1所述的一种便携式汽车智能示波表，其特征在于：所述万用表模块（3）为万用表集成芯片，所述万用表集成芯片通过所述光电隔离模块（5）与CPU连接。

7.根据权利要求1所述的一种便携式汽车智能示波表，其特征在于：所述OBDⅡ型车载诊断系统模块（7）的输入端连接汽车上的OBD接口，所述OBDⅡ型车载诊断系统模块（7）将不同协议的OBD接口转换为统一的UART接口，并把通讯数据通过蓝牙无线传输协议发送至所述蓝牙模块（6），所述蓝牙模块（6）将通讯数据发送至CPU。

8.根据权利要求6所述的一种便携式汽车智能示波表，其特征在于：所述万用表集成芯片型号为ES51986A，所述光电隔离模块（5）型号为ADUM1410ARWZ。

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