專利名稱：轉(zhuǎn)速－時間顯示測控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種轉(zhuǎn)速-時間顯示測控儀，屬于檢測儀器類，它是一種主要用于汽油發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速超速報警及轉(zhuǎn)速-時間曲線控制的數(shù)顯儀表。該儀表可用于發(fā)動機臺架試驗、發(fā)動機生產(chǎn)自動檢測、發(fā)動機試驗室等場合。
在汽車行業(yè)，發(fā)動機在出廠前都需要進行臺架試驗，以檢驗發(fā)動機的性能是否達到規(guī)定的要求。做臺架試驗時需要測量的一個重要數(shù)據(jù)就是發(fā)動機轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。為此需對發(fā)動機的轉(zhuǎn)速進行測量。目前，國內(nèi)用于測量轉(zhuǎn)速的儀表大多存在諸多問題，如無超速報警功能，當(dāng)用戶需要該功能時，需另配超速檢測及報警裝置；沒有轉(zhuǎn)速-時間程序控制功能，而該功能往往是發(fā)動機試驗所必須具備的；傳感器安裝不便，如磁電式傳感器需在發(fā)動機轉(zhuǎn)軸上安裝一個60齒的齒輪，而且傳感頭與齒輪的間距很小，且間距有嚴(yán)格要求；采樣周期較長(多為1秒固定值)。因而測量和控制缺乏實時性；還有些儀表測量精度較低，顯示不夠穩(wěn)定，體積、重量、功耗都較大，抗干擾性能欠佳，等等。雖然國外廠商已推出適用于汽油發(fā)動機的轉(zhuǎn)速測控儀表。如日本小野測器的CT-651，它采用測量汽油發(fā)動機點火線圈初級或次級的點火電流脈沖的方法來測量轉(zhuǎn)速。其傳感器為一直流電流傳感器，該傳感器隔離性好、響應(yīng)快，且安裝時只需夾持于點火線圈初級或次級引線上即可，極為方便。該儀表測量精度高，抗干擾性好，有正比于轉(zhuǎn)速的0-2V模擬電壓輸出用于轉(zhuǎn)速控制(需報警時，用戶要外配報警裝置)。該儀表較國內(nèi)儀表有較大改良，但其線路復(fù)雜、參數(shù)設(shè)置不便，且體積、重量、功耗都較大，無直接報警觸點輸出，無轉(zhuǎn)速-時間程序控制功能等。另外價格也較貴。
為了克服目前國內(nèi)外轉(zhuǎn)速測量儀表的缺點，本實用新型設(shè)計了一種全新的性能價格比優(yōu)良的轉(zhuǎn)速-時間測量顯示控制儀。
本實用新型的轉(zhuǎn)速-時間測量顯示控制儀以專用型單片機為核心，配以兩線制串行接口電可擦存貯器。10MHz串行接口LED動態(tài)掃描顯示控制驅(qū)動器、DC/DC高效隔離變換器、直流電流傳感器、按鍵輸入電路、輸入信號處理電路、報警輸出電路而構(gòu)成。特編的儀表軟件經(jīng)精心設(shè)計并反復(fù)優(yōu)化。儀表面板采用了薄膜面板。儀表外殼采用了國際標(biāo)準(zhǔn)的96×96注塑外殼。
由于本儀表軟硬件的優(yōu)化組合及其優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其具有硬件電路簡單、功能強大和方便使用等優(yōu)點。另外也使儀表具有高精度、高可靠、高性能價格比、智能化等優(yōu)點。
以下結(jié)合附圖
和最佳實施例對該實用新型儀表的具體結(jié)構(gòu)詳細(xì)說明。
圖一為本實用新型儀表的外觀示意圖。
圖二為本實用新型儀表的電路原理框圖。
由圖可知，本實用新型儀表是由機殼1和設(shè)在機殼1表面上的前面板2、后面板3及布置在機殼1里的電可擦存儲電路4、輸入信號處理電路5、單片機電路6、LED動態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動電路8、報警輸出電路9、按鍵輸入電路10、電源電路11構(gòu)成。電可擦存儲電路4、輸出信號處理電路5、LED動態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動電路8、報警輸出電路9、按鍵輸入電路10分別與單片機電路6相連，與LED動態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動電路8連接有一8位LED顯示器7。其中電可擦存儲電路4用于設(shè)定參數(shù)的掉電保護，電路采用8腳二線制串行接口EEPROM芯片，大大節(jié)省了單片機的硬件開銷，并可使電路簡化，提高儀表的可靠性，另外也省去了定期更換電池的麻煩。配合軟件還可實現(xiàn)方便地輸入多組參數(shù)。
采用輸入信號處理電路5是由于傳感器送來的信號幅度較低旦夾帶有高頻干擾及其它干擾成分，必須對其進行處理。本電路先對信號進行二級RC低通濾波，然后進行放大和施密特整形，最后通過光耦傳輸?shù)絾纹瑱C6，保證了儀表的準(zhǔn)確測量，提高了儀表的抗干擾能力。
所采用的單片機6芯片為20線高性能低功耗CMOS八位結(jié)構(gòu)。內(nèi)含2Kb可1000次電改寫的閃速存儲器，其數(shù)據(jù)可保存十年，另有128×8位RAM、兩級程序加密、15條可程I/O線、兩個16位定時/計數(shù)器、5級中斷源、可程串行UART通道、直接LED驅(qū)動輸出、片內(nèi)模擬比較器、看門狗等。其操作頻率可達24MHz。這些性能及資源足以滿足本儀表的要求，并且資源利用率較高，因而使硬件電路得到充分簡化，避免了采用40引線以上的復(fù)雜單片機。
LED動態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動電路8采用24腳單片10MHz串行接口LED動態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動芯片，其外圍僅需一只電阻即可完成八位LED數(shù)碼管的動態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動，而且僅占用單片機的三位位輸出地址，使硬件變得極其簡單可靠。另外還可使用戶隨時更改顯示亮度，達到既節(jié)能又便于測量值觀察的效果。
報警輸出電路9在動作時有兩個輸出一是在儀表前面板2上產(chǎn)生紅色燈光報警；二是內(nèi)部報警繼電器動作，其觸點引出以便于切斷發(fā)動機點火電源，儀表在檢測到發(fā)動機超速運轉(zhuǎn)或發(fā)動機在運轉(zhuǎn)時其內(nèi)部機油壓力過低等異常情況均執(zhí)行報警，且一旦報警即被鎖定，必須靠操作者解除報警后發(fā)動機方可重新啟動，因而使發(fā)動機得到了可靠的保護。使該儀表特別適用于發(fā)動機試驗的場合。
按鍵輸入電路10采用三個按鍵即可完成所有參數(shù)的輸入。各參數(shù)的輸入主要靠軟件來完成、這樣節(jié)省了單片機6的硬件開銷，提高了儀表的可靠性，使用很方便。
所采用的電源電路11為DC/DC隔離式開關(guān)電源而不采用串聯(lián)穩(wěn)壓電源，雖成本較高，但具有高可靠性、高效節(jié)能、簡化線路、減少儀表體積和重量、提高儀表的抗干擾性能等優(yōu)點。為進一步提高儀表的抗干擾性能，本儀表采用內(nèi)外兩套隔離的電源系統(tǒng)供電。5V內(nèi)電源為單片機6及EEPROM等提供電源，外電源分+12V、-12V兩路，它們?yōu)閳缶敵鲭娐?、輸入信號處理電路5及傳感器等提供電源。內(nèi)電源電路與外電源電路間的信號傳輸均通過光電耦合器來完成。阻斷了干擾的耦合通道。
對汽油發(fā)動機而言，本儀表利用其點火電流脈沖頻率與其轉(zhuǎn)速成正比的特性，采用一種新型直流電流傳感器測出其點火電流脈沖頻率，再發(fā)揮單片機6的強大計算能力將測得的頻率值轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速值。此類傳感器安裝極其方便。因此該儀表尤其適用于汽油發(fā)動機轉(zhuǎn)速測控的場合。
本實用新型儀表的工作過程是將傳感器夾持于點火線圈初級或?qū)Ⅻc火線圈初級引線從傳感器中穿過，接好電源，打開儀表電源，即可進行設(shè)定和轉(zhuǎn)速測量。
權(quán)利要求1.一種轉(zhuǎn)速-時間顯示測控儀，其特征在于它由機殼1和設(shè)在機殼1表面上的前面板2、后面板3以及安裝在機殼1里的電可擦存儲電路4、輸入信號處理電路5、單片機6、LED動態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動電路8、報警輸出電路9、按鍵輸入電路10、電源電路11和與儀表相配套使用的傳感器所組成，其中a.電可擦存儲電路4、輸入信號處理電路5、LED動態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動電路8、報警輸出電路9和按鍵輸入電路10分別與單片機6相連；b.所述的電可擦存儲電路4為8腳二線制串行接口EEPROM芯片；c.所述的單片機6芯片為20線高性能低功耗CMOS八位結(jié)構(gòu)。內(nèi)含2Kb可1000次電改寫的閃速存儲器，另有128×8位RAM、兩級程序加密、15條可程I/O線、兩個16位定時/計數(shù)器、5級中斷源、可程串行UART通道、直接LED驅(qū)動輸出、片內(nèi)模擬比較器、看門狗等；d.LED動態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動電路8聯(lián)結(jié)有一8位LED顯示器7；e.LED動態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動電路8為24腳單片10MHz串行接口LED動態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動芯片；f.所述的電源電路11為DC/DC隔離式開關(guān)電源，5V內(nèi)電源為單片機6及EEPROM提供電源，外電源分+12V、-12V兩路，它們?yōu)閳缶敵鲭娐?、輸入信號處理電路5及傳感器等提供電源。內(nèi)電源電路與外電源電路間的信號傳輸均通過光電耦合器來完成。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)速-時間顯示測控儀，其特征是與之配套使用的傳感器為直流電流傳感器。
專利摘要一種轉(zhuǎn)速－時間顯示測控儀,由機殼和設(shè)在機殼內(nèi)的單片機、電源、輸入信號處理電路、報警輸出電路、電可擦存儲電路、LED動態(tài)掃描顯示控制及驅(qū)動電路、按鍵輸入電路、與儀表相配套使用的傳感器及儀表的前面板(9)、后面板(10)組成。該儀表通過感應(yīng)發(fā)動機點火線圈初級的電流脈沖波形來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速超速報警及轉(zhuǎn)速－時間曲線控制。
文檔編號G05D13/00GK2359722SQ97241360
公開日2000年1月19日 申請日期1997年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月7日
發(fā)明者周東河 申請人:東風(fēng)汽車公司