利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器的製作方法
2023-10-10 00:32:29
專利名稱：利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車的測試領域，特別涉及一種利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器。
背景技術：
目前，汽車的電子控制單元(ECU)是汽車電子控制系統的核心技術，其主要功能是根據內部的程序和數據對各種傳感器輸入的信息進行運算、處理、判斷，然後輸出指令。 因此對ECU的測試也顯得尤為重要，其中傳統的測試方法是搭建一個臺架，安裝上電機、電機控制器和旋轉變壓器，利用電機轉動帶動旋轉變壓器，以使旋轉變壓器輸出旋變信號給 ECU進行分析，這樣做的缺點是對電機的磨損比較大，測試範圍較窄，極限情況無法測試， 危險係數比較高，佔用空間大，測試不方便。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器，以滿足對EUC測試的需要。為了達到上述目的及其他目的，本實用新型提供的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器，包括數位訊號產生器，用於基於預設的信號幅度和轉速生成離散三角函數信號；與所述數位訊號發生器相連接的信號轉換電路，用於將所述離散三角函數信號轉換為兩路模擬三角函數信號；信號調製電路，連接在所述信號轉換電路輸出端，用於以模擬三角函數信號對外部器件接入的基頻信號進行調製，以模擬出旋轉變壓器輸出的兩路旋變信號；以及電源電路，用於向信號轉換電路和信號調製電路提供所需電能。綜上所述，本實用新型的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器採用調製技術， 可產生比較逼真且能被發動機ECU所辨識的旋變信號，該信號的幅值與速度設置極為方便；而且該模擬器具有體積小，使用便捷，安全係數高，可測試範圍廣等優點，為開發提供了方便。
圖1為旋轉變壓器的工作原理示意圖。圖2為本實用新型的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器結構示意圖。圖3為本實用新型的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器具體實施例示意圖。圖4為本實用新型的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器的信號轉換電路輸出的信號波形圖。圖5為基帶信號波形圖。圖6為本實用新型的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器的模擬的旋變信號波形圖。圖7為本實用新型的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器的乘法器電路示意圖。
具體實施方式
為了更好的理解本實用新型，以下將對旋轉變壓器的工作原理進行詳細描述。如圖1所示，當電機帶動旋轉變壓器旋轉時，旋轉變壓器的原邊電壓為 , = E sin wt，副邊電壓為Us4_s2 = KE sin wt sin θ，Us3_sl = KE sin wt cos θ，根據原邊電壓與副邊電壓的關係可以得到轉子位置角θ與轉速的關係為θ =2πΝν60+(，其中N為轉速，C為常量， 則正弦旋變信號的波形關係式為Us4_s2 = KEsin wt sin θ =KE sin wt sin (2 π Nt/60+C), 餘弦旋變信號的波形關係式為 Us3_sl = KE sin wt cos θ = KE sin wt cos (2 π Nt/60+C)。為了能模擬出旋轉變壓器輸出的旋變信號，本實用新型的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器可包括數位訊號產生器、信號轉換電路、信號調製電路及電源電路，該模擬器的結構如圖2所示。所述數位訊號產生器用於基於預設的信號幅度和轉速生成離散三角函數信號，例如，生成離散正弦或餘弦函數等。作為一種優選方式中，所述數位訊號產生器可採用基於 LabVIEff的計算機，如圖3所示。所述信號轉換電路與所述數位訊號發生器相連接，用於將所述離散三角函數信號轉換為兩路模擬三角函數信號。在本實施例中，所述信號轉換電路採用具有USB接口的多功能數據採集卡，例如，National Instrument公司的多功能數據採集卡NI-USB-6353，該多功能數據採集卡通過USB接口採集其生成的離散正弦或餘弦函數數據，並轉換為模擬正弦信號sin θ與模擬餘弦信號cos θ。如圖4所示，其為模擬正弦信號sin θ與模擬餘弦信號 cos θ的波形圖，其中，θ為轉子位置角，其與轉速的關係為θ = 2JiNt/60+C，N為轉速，C 為常量。由此可見，調節轉速N，即可改變轉子位置角θ。所述信號調製電路連接在所述信號轉換電路輸出端，用於以模擬三角函數信號對外部器件接入的基頻信號進行調製，以形成兩路旋變信號。其中，基頻信號可以是發動機 EUC提供的基頻信號。例如，所述信號調製電路以圖4所示的模擬正弦信號sine與模擬餘弦信號cos θ對圖5所示的基頻信號進行調製，由此形成的旋變信號波形如圖6所示，從圖 6中可以看出包絡信號即sine與cos θ的波形。作為一種優選方式，所述信號調製電路可包括連接在所述信號產生器輸出端的兩乘法器電路，即乘法器電路1與乘法器電路2，如圖3所示。其中，每一路乘法器電路均可包括AD632BD晶片。以乘法器電路1為例，其具體電路結構如圖7所示，該乘法器電路輸入端Rl，R2兩端接入由發動機ECU輸出的基頻信號，即如圖5中所示的基頻信號，nSIN+ 和nSIN-兩端接入轉子位置角θ的sin θ波形，乘法器電路輸出端，即2端，輸出的信號為 sine與基頻信號的乘積。同樣，乘法器電路2的電路結構也可如圖7所示，不同在於乘法器電路2輸出為cos θ與基頻信號的乘積。此外，由於旋轉變壓器輸出的正弦旋變信號與餘弦旋變信號相當於變壓器輸出的信號，即差分信號，而經乘法器電路進行相乘操作後輸出的信號是對地的信號，因此要模擬真實的旋變信號還需要對乘法器電路輸出的信號進行處理，例如，可將兩路乘法器電路輸出的旋變信號分別經過放大隔離電路後，即可輸出差分信號。優選的，所述放大隔離電路1 與放大隔離電路2均可包括放大器驅動電路與變壓器隔離電路。其中，放大器驅動電路連接在乘法器電路輸出端，如圖7所示，運算放大器0PA4M連接在乘法器電路輸出端；變壓器隔離電路連接在放大器驅動電路輸出端，由此，經過放大器驅動電路的處理可增強信號的驅動能力，然後通過變壓器隔離變成差分信號。所述電源電路用於向信號轉換電路和信號調製電路提供所需電能。在本實施例中，所述電源電路包括信號調製電路所需的開關電源及多功能數據採集卡所需的電源適配器。本實用新型的模擬器通過在某公司的發動機ECU上進行測試，其輸出的旋變信號可以被該發動機E⑶識別，並且可以通過CAN通信讀出轉速，轉速誤差為士 0. 05 %。綜上所述，本實用新型的模擬器能夠產生比較逼真的旋變信號，其可以根據需要來設定所需的旋變信號的幅度和轉速，所產生的信號也完全能夠滿足汽車發動機ECU的檢測，且檢測方法大為改善，可以在全速度範圍內進行測試，速度改變快捷方便，且採用模擬電路與數據採集卡的方法，提高了測試中的安全性，且測試臺體積小巧，給工程師在開發階段的測試提供了很大的方便。上述實施例僅列示性說明本實用新型的原理及功效，而非用於限制本實用新型。 任何熟悉此項技術的人員均可在不違背本實用新型的精神及範圍下，對上述實施例進行修改。因此，本實用新型的權利保護範圍，應如權利要求書所列。
權利要求1.一種利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器，其特徵在於包括數位訊號產生器，用於基於預設的信號幅度和轉速生成離散三角函數信號；與所述數位訊號發生器相連接的信號轉換電路，用於將輸入的所述離散三角函數信號進行轉換以輸出兩路模擬三角函數信號；信號調製電路，連接在所述信號轉換電路輸出端，用於以輸入的模擬三角函數信號對外部器件接入的基頻信號進行調製，以模擬出旋轉變壓器輸出的兩路旋變信號；電源電路，連接所述信號轉換電路和信號調製電路，用於向信號轉換電路和信號調製電路提供所需電能。
2.如權利要求1所述的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器，其特徵在於所述數位訊號產生器包括基於LabVIEW的計算機，所述信號轉換電路通過USB接口與所述計算機連接。
3.如權利要求2所述的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器，其特徵在於所述信號轉換電路採用具有USB接口的多功能數據採集卡。
4.如權利要求1所述的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器，其特徵在於所述信號調製電路包括連接在所述信號轉換電路輸出端的兩乘法器電路、以及分別連接在一乘法器輸出端的兩放大隔離電路。
5.如權利要求4所述的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器，其特徵在於放大隔離電路包括連接在乘法器電路輸出端的放大器驅動電路以及連接在放大器驅動電路輸出端的變壓器隔離電路。
6.如權利要求1所述的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器，其特徵在於所述電源電路包括開關電源。
7.如權利要求3所述的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器，其特徵在於所述電源電路包括向所述多功能數據採集卡供電的電源適配器。
專利摘要本實用新型提供的利用乘法器模擬電機旋變信號的模擬器，包括用於基於預設的信號幅度和轉速生成離散三角函數信號的數位訊號產生器；用於將所述離散三角函數信號轉換為兩路模擬三角函數信號的信號轉換電路；用於以模擬三角函數信號對外部器件接入的基頻信號進行調製的信號調製電路；以及電源電路。該模擬器具有可測速度範圍廣，空間小，電機零磨損，便攜性好，使用方便等優點。
文檔編號G05B23/02GK201965484SQ201120076688
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者康兵, 段立卿, 王銀杉, 韓偉 申請人:上海金脈電子科技有限公司