基於32位arm微控制器的發動機測試儀的製作方法
2023-05-28 19:40:56 1
專利名稱：基於32位arm微控制器的發動機測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發動機測試儀，具體地說，是涉及一種基於32位ARM微控制器的發動機測試儀。
背景技術：
在近年來實行的歐洲排放標準VI的背景下，與該標準相對應的ETC、ESC實驗已逐漸成為測試發動機瞬態性能的標準試驗，現有發動機測試技術中，一般採用發動機測試儀對發動機的瞬態性能進行測試，然而，現有的發動機測試儀的數值運算及程序運行效率普遍很低，無法實現高速的PID閉環控制，並且該類發動機測試儀由於晶片集成度低，對輸入傳感器及輸出驅動器的兼容性差，單臺發動機測試儀不能設置太多信號輸入輸出接口，因此，現有的發動機測試儀受到的限制很大，功能不齊全，無法根據排放標準VI的要求完成發動機瞬態性能的測試試驗。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種基於32位ARM微控制器的發動機測試儀，主要解決現有的發動機測試儀不能根據新標準的要求對發動機進行瞬態性能試驗的問題。為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下:基於32位ARM微控制器的發動機測試儀，包括主板和HMI面板，其特徵在於:所述主板包括32位ARM微控制器，分別與該32位ARM微控制器連接的信號輸入接口總成、信號輸出接口總成和RS232接口 ；所述HMI面板包括32位ARM微控制器，分別與該32位ARM微控制器連接的顯示器、矩陣鍵盤、增量式旋轉編碼器信號輸入接口和RS232接口 ；所述主板和HMI面板通過二者的RS232接口與RS232接口之間的連接實現通訊。作為優選，所述主板與HMI面板的32位ARM微控制器的晶片型號均為LM4F232H5QC。進一步地，為對整個發動機測試儀起到保護作用，所述主板上還設有與其上的32位ARM微控制器連接的保護繼電器輸出接口，該接口與保護繼電器連接後便可對發動機測試儀的工作狀態進行實時監控並進行保護。作為優選，所述HMI面板上還設有與其上的32位ARM微控制器連接的LED背光燈。具體地說，所述信號輸入接口總成包括均與主板上的32位ARM微控制器連接的應變式傳感器頻率信號輸入接口、磁電式傳感器相位差信號輸入接口、惠斯通應變電橋輸入接口以及電壓信號輸入接口。再進一步地，所述信號輸出接口總成包括均與主板上的32位ARM微控制器連接的0-5V電壓輸出接口、PWM脈衝輸出接口以及CAN變頻器通信接口。更進一步地，為提高發動機測試儀的視覺效果，所述顯示器為液晶顯示器。與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:( I)本實用新型集成度高，兼容性強，功能齊全，工作效率高，並且使用方便。[0014](2)本實用新型採用32位ARM微控制器作為核心處理器，具有數據總線寬、響應時間快，且程序執行效率高的優點，並且該32位ARM微控制器晶片的型號為LM4F232H5QC，該型號的晶片採用Cortex-M4作為內核，其內部設有硬體FPU單精度浮點運算單元，從而進一步提升了數值的運算能力，並且主板與HMI面板通過RS232接口實現相互通信，傳輸速度快，傳輸數據完整、精確，保證了 PID閉環的控制效率，使得PID控制能夠進一步地滿足發動機瞬態性能的測試要求，以便符合歐洲排放標準VI的要求。(3)本實用新型的信號輸入輸出接口多，在以32位ARM微控制器作為中心處理器的情況下，本實用新型實現了各個接口之間信息的傳遞與通信，不僅實現方便，而且眾多的接口也大幅度豐富了本實用新型的功能，本實用新型具有調整精度高和易於開發的優點。(4)本實用新型在HMI面板上採用LED背光燈作為其背光源，可以使得HMI面板具有低功耗、低發熱量、亮度高、壽命長等特點。(5)本實用新型中HMI面板的顯示部分採用液晶顯示器，具有顯示內容豐富、視覺效果佳的優點。( 6 )本實用新型性價比高，具有較強輸入及輸出兼容性、高效率數值運算及程序運行能力、高速通信能力以及很好的人機互動性能，因此，本實用新型相比現有技術來說，具有實質性的特點和進步，其適於在市場上推廣使用。
圖1為本實用新型的系統框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，本實用新型的實施方式包括但不限於下列實施例。
實施例如圖1所示，本實用新型包括主板和HMI面板，二者內部均設置一個32位ARM微控制器作為核心，並且優選地，本實施例中，二者的32位ARM微控制器晶片的型號均為LM4F232H5QC，該型號的晶片為現有技術，由ARM公司研製開發，其以Cortex_M4作為內核，並輔以系統外設、串行通信外設、模擬外設及運動控制外設作為輸入輸出，具有FPU單精度浮點、DSP和並行計算的功能。所述主板和HMI面板上各設有一個與32位ARM微控制器連接的RS232接口，主板和HMI面板通過各自的RS232接口的連接實現二者之間的完整通信。此外，主板還設有分別與其上的32位ARM微控制器連接的信號輸入接口總成和信號輸出接口總成，二者通過32位ARM微控制器來確保輸入輸出的兼容性。具體來說，所述信號輸入接口總成包括均與主板上的32位ARM微控制器連接的應變式傳感器頻率信號輸入接口、磁電式傳感器相位差信號輸入接口、惠斯通應變電橋輸入接口以及電壓信號輸入接口。而所述信號輸出接口總成則包括均與主板上的32位ARM微控制器連接的0-5V電壓輸出接口、PWM脈衝輸出接口以及CAN變頻器通信接口。另外，由於主板是發動機測試儀的核心，因此，對於主板的保護也是至關重要的，因此，該主板上還設有與32位ARM微控制器連接的保護繼電器輸出接口，將其與外部的保護繼電器進行連接，便可確保主板的安全使用。並且根據傳輸距離需要，32位ARM微控制器還可以再連接一個RS232/RS485通信接口，方便主板和HMI面板的遠距離或近距離安裝。HMI面板作為發動機測試儀的顯示部分，其還設有分別與該32位ARM微控制器連接的顯示器、矩陣鍵盤、增量式旋轉編碼器信號輸入接口和LED背光燈。增量式旋轉編碼器信號輸入接口用於接入外部的增量式旋轉編碼器旋鈕，相比現有發動機測試儀採用的直流電機的方式，本實用新型可以準確地對參數進行調整，大大優化了人機的交互性能。而採用LED背光燈作為HMI面板的背光源，可以使得HMI面板具有低功耗、低發熱量、亮度高、壽命長的優點。而本實施例中的顯示器優選為液晶顯示器，解決了現有發動機測試儀產品顯示色彩單一、顯示內容少的問題，使得HMI面板的顯示內容更豐富，視覺效果更佳。以上主板和HMI面板中的所有輸入輸出接口與32位ARM微控制器之間均採用DC/DC及高速光電耦合器進行電源及信號隔離，可以很好地使信號與信號之間的通信不受到任何的幹擾。本實用新型在使用時，可根據實驗需求及系統配置，通過HMI面板選擇PID控制模式及需要接入的傳感器的類型，然後根據所選傳感器的類型測量相應的傳感器接口的信號，並將其轉換為扭矩及轉速量，從而得出試驗數據。本實用新型可同時對發動機及測功機兩個個迴路進行PID控制，32位ARM微控制器按所選的PID模式、PID係數、測量值與給定值的差值進行PID運算，通過0-5V電壓輸出控制發動機的油門開度，或是與變頻器CAN通信對測功機的負荷大小進行控制，其具有測功機恆扭矩發動機開環、測功機恆扭矩發動機恆轉速、測功機恆轉速發動機開環、測功機恆轉速發動機恆扭矩、測功機開環發動機開環等PID模式，因此，本實用新型可以靈活適應多種扭矩轉速傳感器、油門及變頻器及發動機瞬態測試的試驗條件。按照上述實施例，便可很好地實現本實用新型。
權利要求1.基於32位ARM微控制器的發動機測試儀，包括主板和HMI面板，其特徵在於:所述主板包括32位ARM微控制器，分別與該32位ARM微控制器連接的信號輸入接口總成、信號輸出接口總成和RS232接口 ；所述HMI面板包括32位ARM微控制器，分別與該32位ARM微控制器連接的顯示器、矩陣鍵盤、增量式旋轉編碼器信號輸入接口和RS232接口 ；所述主板和HMI面板通過二者的RS232接口與RS232接口之間的連接實現通訊。
2.根據權利要求1所述的基於32位ARM微控制器的發動機測試儀，其特徵在於:所述主板與HMI面板的32位ARM微控制器的晶片型號均為LM4F232H5QC。
3.根據權利要求2所述的基於32位ARM微控制器的發動機測試儀，其特徵在於:所述主板上還設有與其上的32位ARM微控制器連接的保護繼電器輸出接口。
4.根據權利要求3所述的基於32位ARM微控制器的發動機測試儀，其特徵在於:所述HMI面板上還設有與其上的32位ARM微控制器連接的LED背光燈。
5.根據權利要求2 4任意一項所述的基於32位ARM微控制器的發動機測試儀，其特徵在於:所述信號輸入接口總成包括均與主板上的32位ARM微控制器連接的應變式傳感器頻率信號輸入接口、磁電式傳感器相位差信號輸入接口、惠斯通應變電橋輸入接口以及電壓信號輸入接口。
6.根據權利要求5所述的基於32位ARM微控制器的發動機測試儀，其特徵在於:所述信號輸出接口總成包括均與主板上的32位ARM微控制器連接的0-5V電壓輸出接口、PWM脈衝輸出接口以及CAN變頻器通信接口。
7.根據權利要求6所述的基於32位ARM微控制器的發動機測試儀，其特徵在於:所述顯示器為液晶顯示器。
專利摘要本實用新型公開了基於32位ARM微控制器的發動機測試儀，解決現有的發動機測試儀不能根據新標準的要求對發動機進行瞬態性能試驗的問題。本實用新型包括主板和HMI面板，包括主板和HMI面板，其特徵在於所述主板包括32位ARM微控制器，分別與該32位ARM微控制器連接的信號輸入接口總成、信號輸出接口總成和RS232接口；HMI面板包括32位ARM微控制器，分別與該32位ARM微控制器連接的顯示器、矩陣鍵盤、增量式旋轉編碼器信號輸入接口和RS232接口；主板和HMI面板通過二者的RS232接口與RS232接口之間的連接實現通訊。本實用新型集成度高，兼容性強，可以很好地對發動機進行PID控制，從而對發動機的瞬態性能進行試驗，不僅測試數據準確，而且可以滿足歐洲排放標準Ⅵ的要求。
文檔編號G05B19/042GK202995352SQ201220735450
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者餘仁偉, 吳明祺 申請人:四川誠邦測控技術有限公司