CN2165439Y - 发动机进气真空度智能测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型是发动机进气真空度智能测量仪，属 于发动机检测仪器。感压元件采用65Mn恒弹性合 金材料，经长期时效，温度系数小，稳定性好。与谐振 电路、转换电路、倍频整形电路一起构成真空度传感 器。二次仪表采用自行设计的接口电路构成8098 单片机应用系统，提高了发动机进气真空度的测量精 度和速度，增强了抗外界干扰和处理意外事件的能 力，使该仪表更加准确、可靠。

Description

本实用新型是一种发动机进气真空度智能测量仪，属于发动机检测仪表。

目前，国内各汽车厂家在检测发动机进气真空度时，普遍使用u型水银管压力计测量。用u型水银管压力计测量时，工作人员要用尺将时刻波动的两个水银柱压差记录下来。这样不仅效率低、精度差，而且劳动强度大，同时水银蒸气对人体又有很大的危害。

国外目前的发动机进气真空度计，也是由真空度传感器和测量线路组成。但是采用的真空度传感器的膜盒其内部是真空的，在测量时，需要温度的校正，因此传感器内又加有温度传感器，这就使真空度传感器的结构复杂化，同时由于膜盒是真空的，测量结果不是和大气压直接比较，而是需要温度校正才能给出大气压相比较的数值，所以测量精度受到很大影响。测量线路采用的是模拟线路，因此抗干扰能力差，对意外事件没有抑制能力，不能对各种复杂的非线性数据进行精确的校正，电路所用元器件较多、体积大、降低了仪器的可靠性。

本实用新型的目的就是提供一种直接与大气压进行比较的真空度传感器和由有智能的测量线路组成的发动机进气真空度智能测量仪。本实用新型抗干扰性强，响应速度快而且便于携带。

本实用新型由真空度传感器和单片机应用系统组成。真空度传感器由敏感元件、电感线圈、初级接收电路和金属屏蔽外壳组成。单片机应用系统由单片机、仪表显示电路、译码器、串行通讯接口、模拟量输出接口、地址锁存器、外部程序存储器、外部数据存储器、预处理电路组成。主要完成信号预处理、信号采集、数据分析、样条拟合、控制液晶显示、发送数据、提供模拟量输出功能。

真空度传感器的敏感元件由进气管、感压膜盒和耦合片、连接铜管组成，在感压膜盒的下部开一圆孔与进气管焊成一体，耦合片通过连接铜管焊在感压膜盒的上部。电感线圈由铝铁基做磁芯、高频瓷做骨架、由七股绕线绕制而成。初级接收电路由振荡电路、转换电路、倍频整形电路组成。电感线圈通过电感线圈支架固定在敏感元件的耦合片上部，目的是有利于电感线圈产生的弱信号的接收。金属屏蔽外壳上开一与大气相通的小圆孔。

仪表显示电路由液晶显示器、显示译码驱动器、脉冲发生器、接口芯片组成。串行通讯接口是一个标准RS－232型的串行接口；模拟量输出接口将8098单片机高速输出口输出的占空比可调的脉冲转换为模拟量输出；地址锁存器存放低位地址；外部程序存储器用于存放监控程序和标定数据表格；外部数据存贮器用于存放中间运算结果；预处理电路将从真空度传感器接收到的频率信号转换成理想的电信号送入8098单片机的高速输入口。译码器用于选通外部程序存贮器和外部数据存贮器及接口芯片。同时在8098单片机中又设置了监视跟踪定时器，使测量仪表遇到意外故障16毫秒之内自动复位，重新开始测量。

本实用新型的全部软件包括监控程序、数据分析处理子程序、拟合程序、显示程序、中断服务程序、通讯程序、模拟量输出程序、数制转换子程序。

监控程序完成仪表初始化、输入信号的采样与定时；数据分析处理子程序包括排序、滤波；拟合程序包括四字节乘、除法浮点运算；显示程序主要将缓冲区的内容送到液晶显示屏上；中断服务程序用于仪表调零；通讯程序用于将当时的真空度数值发送出去；模拟量输出程序用高速输出口发送一调制脉冲；数制转换子程序用于将二进制转换为BCD码和ASCⅡ码。

本实用新型与现有的同类测量仪相比，响应速度快（转换时间小于100微秒），测量范围宽（0－90kpa），测量精度高（每点误差<0.002kpa）。

下面结合附图说明本实用新型的实施例：

图1是发动机进气真空度智能测量仪的硬件结构框图。图中：（1）是液晶显示器，（2）是显示译码驱动器，（3）是脉冲发生器，（4）是接口芯片，（5）是译码器，（6）是串行通讯接口，（7）是模拟量输出接口，（8）是8098单片机，（9）是地址锁存器，（10）是外部程序存贮器，（11）是外部数据存储器，（12）是预处理电路，（13）是真空度传感器。

图2是发动机进气真空度智能测量仪面板视图。图中：（14）是测量仪外壳，（15）是液晶显示屏，（16）复位开关，（17）是电源开关，（18）是连接软胶管，（19）是发动机进气管。

图3是真空度传感器（13）的结构图。图中：（13－1）是进气管，（13－2）是感压膜盒，（13－3）是连接铜管，（13－4）是耦合片，（13－5）是电感线圈，（13－6）是初级接收电路，（13－7）是金属屏蔽外壳，（13－8）是电感线圈支架，（13－9）接线端子。

图4是串行通讯接口（6）的电原理图。图中（22）是芯片。

图5是模拟量输出接口（7）的电原理图。图中：（20）是反相器，（21）是放大器。

图6是初级接收电路（13－6）的振荡电路（A）。图中：L为电感，W为调零电位器。

图7是初级接收电路（13－6）的转换电器（B）和倍频整形电路（C）。图中：（23）为放大器，（24）为芯片。

下面介绍一下本实用新型的实施例：

本实用新型是由真空度传感器（13）和单片机应用系统组成。真空度传感器（13）的敏感元件由进气管（13－1），感压膜盒（13－2）、连接铜管（13－3）和耦合片（13－4）组成，为了获得较好的真空度信号，耦合片采用65Mn这种材料。电感线圈（13－5）放置于距耦合片（13－4）1mm左右的位置上，这时当发动机进气管（19）有进气负压时，感压膜盒（13－2）形变，带动耦合片（13－4）向下运动2mm左右，使电感线圈（13－5）的电感量发生最大的变化输出电气信号，此电气信号被真空度传感器（13）的初级接收线路（13－6）接收。使振荡电路（A）的振荡频率发生变化输出频率信号，该频率信号经过转换电路（B）进行阻抗变换后，送入倍频整形电路（C）。经过倍频整形后频率信号的波形有了很好的改观。在实际调试中，当振荡电路（A）的振荡频率为10000HZ～30000HZ时，该仪器的灵敏度最高。

从真空度传感器（13）的初级接收电路（13－6）输出的频率信号送到预处理电路（12）使其成为理想的电脉冲信号，此信号送入8098单片机（8）的高速输入口。8098单片机（8）通过内部定时器定时，计算出该信号的频率周期；在软件的支持下对信号进行滤波、运算，求出发动机进气真空度值。此结果由8098单片机（8）经译码器（5）选通接口芯片（4）中的A口、C口及显示译驱动器（2）、液晶显示器（1），通过液晶显示屏（15）将测试结果显示出来；此结果还通过8098单片机（8）的内部寄存器SBUF送到串行通讯接口（6）中，并以9600波特实时向外部设备提供数据；此结果通过高速输出口送到模拟量输出接口（7）中，至此完成一次测量。

发动机真空度智能测量仪在工作时，为了延长液晶显示器（1）的使用寿命，脉冲发生器（3）以100HZ的频率控制液晶显示器（1）间歇工作。在8098单片机（8）中设置了监视跟踪定时器，使测量仪遇到意外故障16毫秒之内自动复位，重新开始测量。真空度传感器（13）采用金属屏蔽外壳（13－7），以保证内部电路正常工作。通过8098单片机（8）的外部中断引脚，可随时向8098单片机（8）提出调零申请，8098单片机（8）响应中断后，通过W电位器进行调零。

在具体测量中，首先用连接软胶管（18）将真空度传感器（13）的进气管（13－1）与发动机进气管（19）连接起来，打开电源开关（17），液晶显示屏（15）上就可读出真空度数值。

Claims (5)

1、一种由真空度传感器(13)和单片机应用系统组成的发动机进气真空度智能测量仪，其特征是：

a、真空度传感器(13)是由敏感元件、电感线圈(13-5)、初级接收电路(13-6)、金属屏蔽外壳(13-7)、电感线圈支架(13-8)、接线端子(13-9)组成；

b、单片机应用系统是由单片机(8)、仪表显示电路、译码器(5)、串行通讯接口(6)、模拟量输出接口(7)、地址锁存器(9)、外部程序存储器(10)、外部数据存贮器(11)、预处理电路(12)组成。

2、根据权利要求1所述的发动机进气真空度智能测量仪，其特征在于所述的：

a、敏感元件是由进气管（13－1）、感压膜盒（13－2）、连接铜管（13－3）、耦合片（13－4）组成，在感压膜盒（13－2）的下部开一圆孔与进气管（13－1）焊成一体，耦合片（13－4）通过连接铜管（13－3）焊在感压膜盒（13－2）的上部；

b、电感线圈（13－5）通过电感线圈支架（13－8）固定在敏感元件的耦合片（13－4）的上部、电感线圈（13－5）是由铝铁基做磁芯、高频瓷做骨架，由七股绕线绕制而成；

c、金属屏蔽外壳（13－7）上开一与大气相通的小圆孔。

3、根据权利要求1所述的发动机进气真空度智能测量仪，其特征在于所述的：真空度传感器（13）的初级接收电路（13－6）由振荡电路（A）、转换电路（B）、倍频整形电路（C）组成。

4、根据权利要求3所述的发动机进气真空度智能测量仪，其特征在于所述的：

a、振荡电路（A）由电阻R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、电容C1、C2、C3、C4、电感L1、L2、L3、三极管T4、T5、T6、二极管D2、电位器W组成；

b、转换电路（B）由电阻R15、R16、R17、二极管D4、D5、D3、放大器（23）组成；

C、倍频整形电路（C）由电容C5、C6、电阻R18、R19、R20、芯片（24）组成。

5、根据权利要求1所述的发动机进气真空度智能测量仪，其特征在于所述的：

a、仪表显示电路由液晶显示器（1）、显示译码器（2）、脉冲发生器（3）、接口芯片（4）组成；

b、串行通讯接口（6）是由芯片（22）、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、三极管T1、T2、T3、二极管D1组成；

C、模拟量输出接口（7）由反相器（20）、放大器（21）、电阻R7、电容C7组成。

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