一種電動助力轉向試驗臺數據採集裝置及網絡系統的製作方法

2023-05-23 17:52:11 3

專利名稱：一種電動助力轉向試驗臺數據採集裝置及網絡系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種數據採集裝置，尤其涉及用於電動助力轉向試驗臺的數據採集裝置及嵌入了 CAN總線功能實現電動助力轉向試驗臺數據採集的網絡系統。
背景技術：
汽車電動助力轉向系統(EPS)是近年來發展起來的一種新型轉向系統，該系統是由電子控制單元根據傳感器採集到的信號來控制電機的運轉，從而實現助力轉向的功能。 EPS不僅具備液壓動力轉向器的轉向輕便等優點，它還具有轉向平穩、節能、環保，大幅度提高汽車經濟性、動力性和機動性，同時增加駕駛人員的操縱性和安全性。因此，EPS成為了汽車領域研究和開發的熱點之一。研究開發具有自主智慧財產權EPS的過程，一般先在實驗室利用電動助力轉向試驗臺對EPS的性能和控制策略進行檢測，針對檢測出的功能、邏輯、精度、安全保護等方面的問題，修改EPS的硬體和軟體，進行下一輪的試驗臺架試驗，經這樣的反覆試驗修改，當EPS 達到預期的要求後，再裝車進行實車試驗。採用這樣的方法開發EPS，可以節省大量的人力、 物力和財力，而且可以縮短EPS的研發周期。EPS產生的轉向柱輔助轉矩和助力電機所需的電流的大小，取決於車速信號及轉向盤的轉角信號。試驗過程中，車速信號、轉向盤的轉角信號、轉向柱輔助轉矩信號和助力電機電流信號實時採集、合理儲存和適時顯示是試驗成敗的關鍵。使用萬用表和示波器為獲取試驗數據是常用的方法，這種方法存在如下的問題第一、數據獲取速度慢。這種方法需要人工在試驗過程中對各個信號進行逐個測量、記錄，而且需要測量每個信號不同時間點的值，工作量大，速度慢。第二、所獲數據同步性差。由於是人工逐個信號測量，不能對各個信號同時測量，因而影響了所獲數據的同步性。第三、人工測量容易出錯、效率低。第四、 採集得到的數據由人工輸入計算機後進行處理，需要大量的人工輸入數據的時間。另一種獲取實驗數據的方法是在PC計算機中安裝數據採集板及相應的驅動程序，用數據採集板來對各種傳感器的信號進行採集。這種方法雖然可大大提高數據的採集效率和採集精度， 但存在以下一些問題第一、數據採集板要具有與PC計算機主板相對應的總線接口。第二、 每個傳感器和數據採集板間都需要有相應的連接導線，致使試驗臺與計算機間有很多的導線。第三、數據採集程序要基於數據採集板的驅動程序編寫，會使數據顯示程序和數據儲存程序等在邏輯結構上不是很清晰。第四、假如要對兩個或兩個以上試驗臺進行數據採集，則需要兩套或兩套以上的數據採集板和PC計算機。綜上所述，需要一種新的數據採集裝置，對試驗臺架上的EPS在試驗過程中產生的各種信號進行準確實時的獲取，通過對試驗臺架上EPS的電路和程序參數的調整，得到在不同車速下所需的助力電流和相應的轉向盤輔助轉矩。調整後的電路參數作為EPS硬體設計的依據，調整後的程序參數和相應的車速存入EPS的ROM作為EPS產生助力大小的依據。汽車在行駛過程中，EPS根據車速傳感器信號，從ROM中查找對應於車速的產生相應助力電流的參數，並用該參數控制助力電機驅動電路，在驅動電路相應電流驅動下，助力電機產生所需大小的助力。同時，可有效地克服上述兩種數據採集方法的不足之處。

發明內容
本發明的目的是提供一種對電動助力轉向試驗臺進行實時數據採集的採集裝置。本發明的另一目的是提供一種嵌入了 CAN總線功能，實現了對多個電動助力轉向試驗臺實時數據採集的網絡系統。本發明的技術方案為一種電動助力轉向試驗臺數據採集裝置，包括主扭矩傳感器、輔扭矩傳感器、電流傳感器、車速傳感器、轉角傳感器、數據採集MCU和CAN發送接收器; 所述主扭矩傳感器和輔扭矩傳感器分別與數據採集MCU的內嵌A/D轉換通道ADC0、ADC1連接；所述電流傳感器經採樣電阻後與數據採集MCU的內嵌A/D轉換通道ADC2連接；所述車速傳感器和轉角傳感器分別連接到數據採集MCU的脈衝捕捉Tl、T2接口 ；所述數據採集 MCU內嵌的CAN控制器與所述CAN發送接收器相連；所述數據採集MCU中設有連接模塊、數據採集模塊和CAN驅動模塊；所述數據採集模塊用於對傳感器的數據採集和與連接模塊的聯絡工作；所述CAN驅動模塊用於所述CAN發送接收器的數據發送接收和與連接模塊的聯絡工作；所述連接模塊用於數據採集MCU的數據傳送、命令解釋工作。進一步，所述數據採集MCU6通過串行接口與數據處理計算機連接，所述數據處理計算機包括數據通信模塊、資料庫模塊、用戶界面模塊和中介模塊；所述中介模塊用於將數據通信模塊、資料庫模塊、用戶界面模塊連接起來，通過通信協議進行數據通信。進一步，所述通信協議包括目標模塊代碼、通信埠代碼、通信類別代碼和通信命令代碼；所述目標模塊代碼用於標識與所述中介模塊進行通信的模塊；所述通信埠代碼用於標識與所述數據採集MCU6進行通信的埠 ；所述通信類別代碼用於標識與所述中介模塊進行通信的類型；所述通信命令代碼用於標識與所述中介模塊進行通信的命令。進一步，所述通信協議還包括輸入參數和輸出參數；所述輸入參數用於標識數據輸入數據採集MCU6 ；所述輸出參數用於標識數據由數據採集MCU輸出。進一步，所述通信埠代碼為串口 1到串口 255其中之一的數字。進一步，所述通信類別代碼為數據代碼、控制代碼或者安全代碼。一種電動助力轉向試驗臺數據採集網絡系統，包括兩個及以上的上述數據採集裝置，所述數據採集的CAN發送接收器相互相連。本發明的有益效果是通過數據採集MCU與多個傳感器連接的方式，實現了數據的同步實時採集，減少了布線；通過數據採集MCTO中嵌入CAN總線功能，可以實現兩個及以上的數據採集MCTO的CAN總線連接，實現多個試驗臺做成的網絡試驗臺系統進行同步實時的數據採集。通過採用中介模塊與其他模塊配合的方式，便於進行通信的管理和擴展。


圖1電動助力轉向試驗臺數據採集系統結構圖； 圖2電動助力轉向試驗臺數據採集系統模塊連接圖； 圖3電動助力轉向試驗臺數據採集系統電路圖4數據採集顯示界面圖。
具體實施例方式圖1為電動助力轉向試驗臺數據採集系統結構圖。如圖所示，數據採集系統包括主扭矩傳感器1、輔扭矩傳感器2、電流傳感器3、車速傳感器4、轉角傳感器5、數據採集 MCU6、數據處理計算機7和CAN發送接收器8。在實施例中主扭矩傳感器1和輔扭矩傳感器 2都為電位型傳感器，電流傳感器3採用CS020G，車速傳感器4為電磁感應式傳感器，數據採集MCU6採用內嵌CAN2. OB控制器的P89C591，CAN發送接收器8為TJA1050，數據處理計算機7採用普通的PC機。如圖3的電路圖所示，主扭矩傳感器1、輔扭矩傳感器2經RC濾波後分別與數據採集MCU6的Pl. 2、P1. 3引腳連接，電流傳感器3經電流電壓轉換濾波放大後與數據採集MCU6 的Pl. 4相連，數據採集MCU6用內嵌的A/D轉換器分別對扭矩和電流信號進行採集。車速傳感器4 (、轉角傳感器5信號經濾波整形後分別連接到數據採集MCU6的P3. 4、P3. 5引腳， 數據採集MCU6分別通過對車速脈衝和轉角脈衝的捕捉推算當前的車速和轉向盤轉角。數據採集MCU6的PL 0、P1. 1與CAN的T)(D、RXD連接，形成本數據採集系統內嵌的CAN總線接口。數據採集MCU6的P3. 0、P3. 1通過MAX232串行接口晶片與數據處理計算機7的串行接口(RS232或USB)相連接。如圖2所述，數據處理計算機7包括用戶界面模塊、中介模塊、資料庫模塊和數據通信模塊。數據採集MCU6中設有連接模塊、數據採集模塊和CAN驅動模塊；數據採集模塊用於對傳感器的數據採集和與連接模塊的聯絡工作；CAN驅動模塊用於所述CAN發送接收器8的數據發送接收和與連接模塊的聯絡工作；連接模塊用於數據採集MCTO與數據處理計算機7之間的數據傳送、命令解釋工作。中介模塊與通信模塊、資料庫模塊、用戶界面模塊之間通過通信協議進行數據通信。通信協議包括目標模塊代碼、通信埠代碼、通信類別代碼、通信命令代碼、輸入參數和輸出參數；目標模塊代碼用於標識與所述中介模塊進行通信的模塊；通信埠代碼用於標識與所述數據採集MCU6進行通信的埠 ；通信類別代碼用於標識與所述中介模塊進行通信的類型；通信命令代碼用於標識與所述中介模塊進行通信的命令。通信協議還包括輸入參數和輸出參數；輸入參數用於標識數據輸入數據採集MCU6 ；所述輸出參數用於標識數據由數據採集MCTO輸出。 圖4為數據採集屏幕顯示界面圖。通過用戶界面模塊向數據採集MCU6發送數據採集命令，中介模塊將採集命令進行通信協議封包，然後經通信模塊通過RS232發送至數據處理計算機7的數據通信模塊。數據採集MCU6的連接模塊接收分析後調用數據採集模塊， 進行主扭矩傳感器1、輔扭矩傳感器2、電流傳感器3、車速傳感器4和轉角傳感器5的數據採集。用戶界面模塊向數據採集MCU6發送數據接收命令，中介模塊將接收命令進行通信協議封包，然後經通信模塊通過RS232發送至數據處理計算機7的數據通信模塊。數據採集 MCU6的連接模塊接收分析後將所採集數據經連接模塊發送到數據處理計算機7的數據通信模塊，經數據處理計算機7的中介模塊數據解包後，一路發送到用戶界面模塊進行顯示； 另一路發送到資料庫模塊進行存儲。
權利要求
1.一種電動助力轉向試驗臺數據採集裝置，包括主扭矩傳感器(1)、輔扭矩傳感器 (2)、電流傳感器(3)、車速傳感器(4)、轉角傳感器(5)、數據採集MCU(6)和CAN發送接收器 (8);所述主扭矩傳感器(1)和輔扭矩傳感器(2)分別與數據採集MCU (6)的內嵌A/D轉換通道ADCO、ADCl連接；所述電流傳感器(3)經採樣電阻後與數據採集MCU (6)的內嵌A/D 轉換通道ADC2連接；所述車速傳感器(4)和轉角傳感器(5)分別連接到數據採集MCU (6) 的脈衝捕捉T1、T2接口 ；所述數據採集MCU (6)內嵌的CAN控制器與所述CAN發送接收器 (8)相連；所述數據採集MCU (6)中設有連接模塊、數據採集模塊和CAN驅動模塊；所述數據採集模塊用於對傳感器的數據採集和與連接模塊的聯絡工作；所述CAN驅動模塊用於所述CAN發送接收器(8)的數據發送接收和與連接模塊的聯絡工作；所述連接模塊用於數據採集MCU (6)的數據傳送、命令解釋工作。
2.根據權利要求1所述的一種電動助力轉向試驗臺數據採集裝置，所述數據採集MCU (6)通過串行接口與數據處理計算機(7)連接，所述數據處理計算機(7)包括數據通信模塊、資料庫模塊、用戶界面模塊和中介模塊；所述中介模塊用於將數據通信模塊、資料庫模塊、用戶界面模塊連接起來，通過通信協議進行數據通信。
3.根據權利要求2所述的一種電動助力轉向試驗臺數據採集裝置，所述通信協議包括目標模塊代碼、通信埠代碼、通信類別代碼和通信命令代碼；所述目標模塊代碼用於標識與所述中介模塊進行通信的模塊；所述通信埠代碼用於標識與所述數據採集MCU (6)進行通信的埠 ；所述通信類別代碼用於標識與所述中介模塊進行通信的類型；所述通信命令代碼用於標識與所述中介模塊進行通信的命令。
4.根據權利要求3所述的一種電動助力轉向試驗臺數據採集裝置，所述通信協議還包括輸入參數和輸出參數；所述輸入參數用於標識數據輸入數據採集MCU (6);所述輸出參數用於標識數據由數據採集MCU (6)輸出。
5.根據權利要求3或4所述的一種電動助力轉向試驗臺數據採集裝置，所述通信埠代碼為串口 1到串口 255其中之一的數字。
6.根據權利要求3或4所述的一種電動助力轉向試驗臺數據採集裝置，所述通信類別代碼為數據代碼、控制代碼或者安全代碼。
7.一種電動助力轉向試驗臺數據採集網絡系統，包括兩個及以上權利要求1所述的數據採集裝置，所述數據採集的CAN發送接收器(8)相互相連。
全文摘要
本發明公開一種電動助力轉向試驗臺數據採集裝置及網絡系統。該裝置包括主扭矩傳感器(1)、輔扭矩傳感器(2)、電流傳感器(3)、車速傳感器(4)、轉角傳感器(5)、數據採集MCU(6)和CAN發送接收器(8)；所述數據採集MCU(6)內嵌的CAN控制器與所述CAN發送接收器(8)相連；所述數據採集MCU(6)中設有連接模塊、數據採集模塊和CAN驅動模塊。該網絡系統包括兩個及以上的數據採集裝置，裝置間通過CAN發送接收器(8)。該採集裝置實現了實時同步的數據採集，該網絡系統實現了多個試驗臺的實時同步數據採集。
文檔編號G08C19/00GK102280019SQ20111017456
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月27日 優先權日2011年6月27日
發明者江浩斌, 汪若塵, 袁朝春, 陸文昌, 陳龍 申請人:江蘇大學