CN216285453U - 一种起动机电压波形采集记录仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种起动机电压波形采集记录仪。该起动机电压波形采集记录仪包括：控制电路、多路电压采样电路、第一存储电路、无线通讯模块以及外部整车接口电路；控制电路，用于控制发动机启动；多路电压采样电路，分别通过外部整车接口电路与发动机电连接，用于在发动机启动后，采集起动机的电压波形信息；还用于将电压波形信息反馈至控制电路；第一存储电路，与控制电路电连接，用于将控制电路获取到的电压波形信息进行存储；控制电路通过无线通讯模块与服务器相连，还用于将电压波形信息上传至服务器，以通过服务器显示电压波形信息。本实用新型实施例的技术方案，以实现对起动机全生命周期工作过程波形的监测和记录，且成本低。

Description

一种起动机电压波形采集记录仪

技术领域

本实用新型实施例涉及起动机故障检测技术领域，尤其涉及一种起动机电压波形采集记录仪。

背景技术

电子信息系统是汽车不可缺少的控制系统，电子传感器是电子信息控制系统的重要组成部分，可以实时监控发动各个系统的运行状况，为偏差调整和故障处理提供及时有效的数据信号，为发动机可靠运行提供有力支撑。

目前，发动机起动机的故障检测需要使用专用的速采记录仪绑定在汽车上，速采记录仪采集容量有限，且无网络回传功能，一段时间后需要拆回才能获取数据，对于同时多套系统进行采集工作量巨大，对于商用车应用而言，回拆成本较高；而对于汽车维修现场来说，专用的速采记录仪价格昂贵，国外大厂速采记录仪安装配置过程较为复杂，后期维修难度较大，对技术人员的技术要求较高。但是，若不使用速采记录仪，则当起动机电路烧毁后往往很难判断故障发生过程。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种起动机电压波形采集记录仪，以实现对起动机全生命周期工作过程波形的监测和记录，且成本低。

本实用新型实施例提供了一种起动机电压波形采集记录仪，该方法包括：

控制电路、多路电压采样电路、第一存储电路、无线通讯模块以及外部整车接口电路；

所述控制电路，通过所述外部整车接口电路与发动机电连接，用于控制所述发动机启动；

多路所述电压采样电路，分别通过所述外部整车接口电路与所述发动机电连接，用于在所述发动机启动后，采集起动机的电压波形信息；还用于将所述电压波形信息反馈至所述控制电路；

所述第一存储电路，与所述控制电路电连接，用于将所述控制电路获取到的所述电压波形信息进行存储；

所述控制电路通过无线通讯模块与服务器相连，还用于将所述电压波形信息上传至所述服务器，以通过所述服务器显示所述电压波形信息。

进一步的，所述电压采样电路包括第一电阻、电容、钳位二极管、瞬态二极管、第二电阻和熔断器；

所述熔断器的第一端与所述外部整车接口电路电连接，所述熔断器的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第一电阻、所述电容、所述钳位二极管以及所述瞬态二极管电连接。

进一步的，当所述电压采样电路为首路电压采样电路时，所述首路电压采样电路用于产生睡眠唤醒指令。

进一步的，所述起动机电压波形采集记录仪还包括串口通讯电路；

所述串口通讯电路分别与所述控制电路和所述外部整车接口电路电连接，用于将所述外部整车接口电路的电平信号转换为所述控制电路的通讯指令信号。

进一步的，所述起动机电压波形采集记录仪还包括第二存储电路；

所述第二存储电路与所述控制电路电连接，用于获取所述电压波形信息以及所述起动机电压波形采集记录仪的设备配置信息。

进一步的，所述第二存储电路包括同步动态随机存储器电路和读写存储器电路；

所述同步动态随机存储器电路与所述控制电路电连接，用于缓冲获取到的所述电压波形信息；

所述读写存储器电路与所述控制电路电连接，用于存储所述设备配置信息。

进一步的，所述起动机电压波形采集记录仪还包括线路电源供电电路；

所述线路电源供电电路用于向所述起动机电压波形采集记录仪提供电源电压。

进一步的，所述线路电源供电电路包括第一降压芯片和第二降压芯片；

所述第一降压芯片用于向所述起动机电压波形采集记录仪提供5V电源电压；

所述第一降压芯片用于向所述起动机电压波形采集记录仪提供3.3V电源电压。

进一步的，所述起动机电压波形采集记录仪还包括指示灯模块；

所述指示灯模块通过所述外部整车接口电路与所述控制电路电连接，用于通过灯光显示指示所述起动机电压波形采集记录仪的工作状态。

进一步的，所述起动机电压波形采集记录仪还包括通讯预留接口；

所述通讯预留接口用于程序烧写以及通讯功能扩展。

本实用新型实施例的技术方案，该起动机电压波形采集记录仪包括控制电路、多路电压采样电路、第一存储电路、无线通讯模块以及外部整车接口电路；所述控制电路，通过所述外部整车接口电路与发动机电连接，用于控制所述发动机启动；多路所述电压采样电路，分别通过所述外部整车接口电路与所述发动机电连接，用于在所述发动机启动后，采集起动机的电压波形信息；还用于将所述电压波形信息反馈至所述控制电路；所述第一存储电路，与所述控制电路电连接，用于将所述控制电路获取到的所述电压波形信息进行存储；所述控制电路通过无线通讯模块与服务器相连，还用于将所述电压波形信息上传至所述服务器，以通过所述服务器显示所述电压波形信息。

以实现对起动机全生命周期工作过程波形的监测和记录，且成本低。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种起动机电压波形采集记录仪的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种起动机电压波形采集记录仪的电压采样电路具体电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。

图1为本实用新型实施例提供的一种起动机电压波形采集记录仪的结构示意图，参见图1，本实施例可适用于对起动机全生命周期工作过程波形进行监测和记录的情况。

该起动机电压波形采集记录仪100具体结构包括如下：

控制电路110、多路电压采样电路120、第一存储电路130、无线通讯模块140以及外部整车接口电路150；

所述控制电路110，通过所述外部整车接口电路150与发动机电连接，用于控制所述发动机启动；

多路所述电压采样电路120，分别通过所述外部整车接口电路150与所述发动机电连接，用于在所述发动机启动后，采集起动机的电压波形信息；还用于将所述电压波形信息反馈至所述控制电路110；

所述第一存储电路130，与所述控制电路110电连接，用于将所述控制电路110获取到的所述电压波形信息进行存储；

所述控制电路110通过无线通讯模块140与服务器相连，还用于将所述电压波形信息上传至所述服务器，以通过所述服务器显示所述电压波形信息。

其中，控制电路110用于实现起动机的多任务运行，控制电路110可以采用现有其他起动机控制芯片实现，本实施例对控制电路110的芯片类型不作任何限制。

示例性的，控制电路110可以为STM32F429IGT6芯片，STM32F429IGT6芯片具备1024KB ROM空间和256KB RAM空间，且满足UCOS操作系统和FATfs文件系统的运行需求。此外，STM32F429IGT6芯片的主晶振使用8.192Mhz外部有源晶振，提供稳定可靠的运行时钟基准，STM32F429IGT6芯片的RTC晶振使用32.768khz的低功耗晶振，在记录仪长时间不通电时也能保证内部时间正常运行。

图2为本实用新型实施例提供的一种起动机电压波形采集记录仪的电压采样电路具体电路结构示意图，继续参见图1和图2，在上述实施例的基础上，所述电压采样电路120包括第一电阻R1、电容C、钳位二极管DA、瞬态二极管TVS、第二电阻R2和熔断器L；

所述熔断器L的第一端与所述外部整车接口电路150电连接，所述熔断器L的第二端与所述第二电阻R2的第一端电连接，所述第二电阻R2的第二端分别与所述第一电阻R1、所述电容C、所述钳位二极管DA以及所述瞬态二极管TVS电连接。

其中，电压采样电路120用于直接记录起动机各个连接点的电压数值，电压采样电路120通过电阻分压形式进行电平转换，第一电阻R1、电容C组成RC滤波电路，钳位二极管DA、瞬态二极管TVS提供端口保护功能。

可以知道的是，本实施例的起动机电压波形采集记录仪100包括多路电压采样电路120，电压采样电路120的路数数量具体由起动机待采样的端点数量决定设置，本实施例对其不作任何限制。

基于上述提出，当所述电压采样电路120为首路电压采样电路120时，所述首路电压采样电路120用于产生睡眠唤醒指令。

首路电压采样电路120用于在控制电路110启动发动机后，作为多路电压采样电路120的启动标识，产生睡眠唤醒指令，睡眠唤醒指令用于唤醒多路电压采样电路120开始对起动机的各个连接点的电压值进行采样。

多路电压采样电路120分别与外部整车接口电路150，通过外部整车接口电路150与外部待采样的线路对接，采集外部待采样的线路电压值。

外部整车接口电路150用于与外部线路对接。外部整车接口电路150主要包括测试通道连接接口(例如30、30B、50、50C、GND等)、外部通讯口连接接口(例如2路RS232、2路CAN(预留)等)、指示灯模块190连接接口、天线连接接口等接口。

测试通道连接接口通过不同的信号连接线束连接起动机各个连接端子，每个测试通道连接接口与其实际的接线线段颜色以及对应的连接器引脚，其具体的信号连接线束定义参见下表：

测试通道连接接口	连接线束	连接器引脚
			30	红线	C1
30B	黄线	C6
			50	蓝线	C7
50C	绿线	C4
			GND	黑线	B1

无线通讯模块140可以使用内建MQTT协议的GPRS透传模块，控制电路110通过无线通信模块与服务器建立通信连接，具体的，无线通信模块配置好服务器信息，将起动机电压波形采集记录仪100串口信息透传至服务器，服务器亦可下发中转过来的指令。

第一存储电路130用于连接SD存储卡座与控制电路110，保证控制电路110高速可靠地访问SD存储卡，以将控制电路110获取到的所述电压波形信息存储至SD存储卡。

可以理解的是，本实施例中控制电路110获取到的电压波形信息也可以记录到起动机电压波形采集记录仪100的内存卡中，即起动机电压波形采集记录仪100的内存卡与控制电路110直接电连接，实现起动机各个电机点的电压高速采样并记录，采样速率高达1000HZ，此时，第一存储电路130将连接控制电路110与起动机电压波形采集记录仪100的内存卡，实现控制电路110与起动机电压波形采集记录仪100的内存卡的数据交互。

另外需要说明的是，本实施例提供的起动机电压波形采集记录仪100的数据采样、转换、存储集成电路适用于所有以电压信号作为反馈信号的发动机电子传感器的检测、存储和转发。另一方面，还可扩展为采用CAN总线，通过CAN总线信息记录、存储和转发。

在本实施例中，服务器用于实时接收起动机各个通道电压波形信息，还可以存储于服务器数据库中，供大数据分析，同时，上位机可以在服务器端搭建，并支持多用户、移动终端访问，可通过上位机实时看到每台起动机的电压波形信息。

电压波形信息的数据传输使用MQTT服务器进行中转，一台上位机可以同时接收MQTT服务器转发过来的多台记录仪的上传信息，并实现对特定某一台记录仪的文件访问和操作功能。

服务器还可以通过蓝牙无线模块与终端设备连接，通过终端设备实时看到每台起动机的电压波形信息，终端设备包括但不限于为平板、手机等智能设备。

本实用新型的技术方案，设计一款成本低、便于安装、防尘防水防震、同时具备网络数据回传功能的起动机电压波形采集记录仪100，为批量化起动机应用过程波形采集提供便利，对起动机故障分析提供详细和充足的电压波形信息支持，对起动机全生命周期工作过程波形的监测和记录，填补了带网络回传的高速电压波形采集仪的技术和市场空白；同时，起动机电压波形采集记录仪100集成了数据高速采集、处理、转换、存储、网络接收回传等模块，主体结构简单，体积仅为108mm*90mm*38mm，防护等级为IP67，便于安装在车辆底盘角落。

继续参见图1，在上述实施例的基础上，所述起动机电压波形采集记录仪100还包括串口通讯电路160；

所述串口通讯电路160分别与所述控制电路110和所述外部整车接口电路150电连接，用于将所述外部整车接口电路150的电平信号转换为所述控制电路110的通讯指令信号。

其中，串口通讯电路160用于将外部整车接口电路150中RS232接口的电平信号转换为控制电路110可识别的TTL电平信号，即通讯指令信号，从而保证控制电路110和外部的通讯功能。

继续参见图1，在上述实施例的基础上，所述起动机电压波形采集记录仪100还包括第二存储电路170；

所述第二存储电路170与所述控制电路110电连接，用于获取所述电压波形信息以及所述起动机电压波形采集记录仪100的设备配置信息。

继续参见图1，在上述实施例的基础上，所述第二存储电路170包括同步动态随机存储器电路和读写存储器电路；

所述同步动态随机存储器电路与所述控制电路110电连接，用于缓冲获取到的所述电压波形信息；

所述读写存储器电路与所述控制电路110电连接，用于存储所述设备配置信息。

其中，同步动态随机存储器电路可以采用现有的SDRAM电路实现，用于从控制电路110获取大量的电压波形信息，并缓冲高速采集时的大量数据，以免丢失记录。

读写存储器电路可以采用现有的EEPROM电路实现，用于存储所述设备配置信息。

继续参见图1，在上述实施例的基础上，所述起动机电压波形采集记录仪100还包括线路电源供电电路180；

所述线路电源供电电路180用于向所述起动机电压波形采集记录仪100提供电源电压。

在上述实施例的基础上，所述线路电源供电电路180包括第一降压芯片和第二降压芯片；

所述第一降压芯片用于向所述起动机电压波形采集记录仪100提供5V电源电压；

所述第一降压芯片用于向所述起动机电压波形采集记录仪100提供3.3V电源电压。

其中，第一降压芯片可以使用专用DCDC降压电路，将电源输入电压稳定在5V电源电压，以供起动机电压波形采集记录仪100的线路板上需要5V电源电压的芯片使用。

在上述基础上，第一降压芯片在电源输入端使用电感来抑制瞬态电流冲击，使用瞬态二极管(Transient Voltage Suppressor，简称TVS来抑制高压冲击。

第一降压芯片可以使用LDO芯片，LDO芯片可以为低压差线性稳压器，第一降压芯片用于将5V电源电压降压到3.3V电源电压，以供起动机电压波形采集记录仪100使用，在本实施例中主要用于向控制电路110提供3.3V电源电压。

继续参见图1，在上述实施例的基础上，所述起动机电压波形采集记录仪100还包括指示灯模块190；

所述指示灯模块190通过所述外部整车接口电路150与所述控制电路电连接，用于通过灯光显示指示所述起动机电压波形采集记录仪100的工作状态。

其中，指示灯模块190可以采用现有LED灯组或是其他灯具实现，用于根据起动机电压波形采集记录仪100不同工作状态进行不同颜色或灯光闪烁的指示，示例性的，起动机电压波形采集记录仪100的工作状态为待机、记录或故障状态时，对应的指示灯模块190的指示动作可以采用下表的对应关系进行指示。

状态	指示灯模块动作
		待机	2s亮，2s灭，循环
记录	闪3下，灭1s,循环
		故障	快闪

在上述实施例的基础上，所述起动机电压波形采集记录仪100还包括通讯预留接口；

所述通讯预留接口用于程序烧写以及通讯功能扩展。

具体的，通讯预留接口用于在起动机电压波形采集记录仪100需要实现更多功能或与其他设备进行通讯时，实现相应程序烧写以及通讯功能扩展。

该起动机电压波形采集记录仪100的工作原理为：

通过连接线束连接本实施例的起动机电压波形采集记录仪和起动机，不同颜色的连接线束可以连接在起动机的各个端子上(例如，外部整车接口电路150的测试通道连接接口中30对应红色连接线束、30B对应黄色连接线束、50对应蓝色连接线束、50C对应绿色连接线束、接地GND对应黑色连接线束)。

在确定起动机电压波形采集记录仪100与起动机接线良好后，此时，指示灯模块190若显示2s亮、2s灭循环闪烁，则指示为起动机电压波形采集记录仪100处于待机状态；

打开车辆点火开关，启动发动机，过程中指示灯模块190若显示3下快闪、间断1s的循环指示，则指示为起动机电压波形采集记录仪100处于记录状态。

打开上位机，查看相应起动机电压波形采集记录仪100ID是否处于OnLine状态，并观察上传信息，确认上传电压值与万用表测量值无误。在读取正常启动列表，查看启动时记录起动机的电压波形信息文件，并上传电压波形信息文件，以便后续查看波形。

在上述基础上，确认起动机电压波形采集记录仪100的各个功能启动正常后，为起动机电压波形采集记录仪100寻找合适位置安装锁紧，安装位置尽量避开高温，避免水溅水淋。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种起动机电压波形采集记录仪，其特征在于，包括：

控制电路、多路电压采样电路、第一存储电路、无线通讯模块以及外部整车接口电路；

所述控制电路，通过所述外部整车接口电路与发动机电连接，用于控制所述发动机启动；

多路所述电压采样电路，分别通过所述外部整车接口电路与所述发动机电连接，用于在所述发动机启动后，采集起动机的电压波形信息；还用于将所述电压波形信息反馈至所述控制电路；

所述第一存储电路，与所述控制电路电连接，用于将所述控制电路获取到的所述电压波形信息进行存储；

所述控制电路通过无线通讯模块与服务器相连，还用于将所述电压波形信息上传至所述服务器，以通过所述服务器显示所述电压波形信息。

2.根据权利要求1所述的起动机电压波形采集记录仪，其特征在于，所述电压采样电路包括第一电阻、电容、钳位二极管、瞬态二极管、第二电阻和熔断器；

所述熔断器的第一端与所述外部整车接口电路电连接，所述熔断器的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第一电阻、所述电容、所述钳位二极管以及所述瞬态二极管电连接。

3.根据权利要求2所述的起动机电压波形采集记录仪，其特征在于，当所述电压采样电路为首路电压采样电路时，所述首路电压采样电路用于产生睡眠唤醒指令。

4.根据权利要求1所述的起动机电压波形采集记录仪，其特征在于，所述起动机电压波形采集记录仪还包括串口通讯电路；

所述串口通讯电路分别与所述控制电路和所述外部整车接口电路电连接，用于将所述外部整车接口电路的电平信号转换为所述控制电路的通讯指令信号。

5.根据权利要求1所述的起动机电压波形采集记录仪，其特征在于，所述起动机电压波形采集记录仪还包括第二存储电路；

所述第二存储电路与所述控制电路电连接，用于获取所述电压波形信息以及所述起动机电压波形采集记录仪的设备配置信息。

6.根据权利要求5所述的起动机电压波形采集记录仪，其特征在于，所述第二存储电路包括同步动态随机存储器电路和读写存储器电路；

所述同步动态随机存储器电路与所述控制电路电连接，用于缓冲获取到的所述电压波形信息；

所述读写存储器电路与所述控制电路电连接，用于存储所述设备配置信息。

7.根据权利要求1所述的起动机电压波形采集记录仪，其特征在于，所述起动机电压波形采集记录仪还包括线路电源供电电路；

所述线路电源供电电路用于向所述起动机电压波形采集记录仪提供电源电压。

8.根据权利要求7所述的起动机电压波形采集记录仪，其特征在于，所述线路电源供电电路包括第一降压芯片和第二降压芯片；

所述第一降压芯片用于向所述起动机电压波形采集记录仪提供5V电源电压；

所述第一降压芯片用于向所述起动机电压波形采集记录仪提供3.3V电源电压。

9.根据权利要求1所述的起动机电压波形采集记录仪，其特征在于，所述起动机电压波形采集记录仪还包括指示灯模块；

所述指示灯模块通过所述外部整车接口电路与所述控制电路电连接，用于通过灯光显示指示所述起动机电压波形采集记录仪的工作状态。

10.根据权利要求1所述的起动机电压波形采集记录仪，其特征在于，所述起动机电压波形采集记录仪还包括通讯预留接口；

所述通讯预留接口用于程序烧写以及通讯功能扩展。

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