电动汽车磁脉冲式曲轴位置信号发生器制造技术

电动汽车磁脉冲式曲轴位置信号发生器，属于仪器仪表领域，用于电动汽车的研发和调试。包括信号生成模块、正反两路信号放大电路、信号合成电路、电源电路；其中，信号生成模块的输入接模拟车速的1KHz占空比变化的方波信号，信号生成模块分两路输出信号波形的上半部分和信号波形的下半部分，信号波形的上半部分和信号波形的下半部分分别接正反两路信号放大电路的输入，正反两路信号放大电路的输出接信号合成电路；电源电路为正反两路信号放大电路和信号合成电路放大电路提供±9～12V的恒压电源，及为信号生成模块提供3.3～5V的恒压电源；电源电路的输入接12V开关电源。本装置体积小，使用简单方便，能够提高汽车研发单位的研发效率。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术 涉及一种模拟电动汽车磁脉冲式曲轴位置信号波形的装置，应用于电 动汽车的研发。
技术介绍
电动汽车的磁脉冲式曲轴位置传感器发出的信号波形是一种不规则的波形，即波 形分为两部分34个周期的正弦波和相当于2个周期时长的直线斜波，这两部分构成了一 个大的周期，循环出现(如图1)。在控制汽车加减速时，电动汽车的ECU(车载电脑)会产 生IKHz占空比变化的方波，占空比和车速成正比，此信号驱动汽车达到加速目的；当汽车 加速时，曲轴转速增加，曲轴位置传感器输出波形的频率电会随之加大。在电动汽车研发和调试方面，为了电动汽车研制的方便，需要模拟出汽车曲轴位 置传感器的输出波形。但是，目前还没有理想的模拟装置能够方便、廉价地模拟出汽车曲轴 位置传感器的输出波形。
技术实现思路
本技术的目的是提供一套利用带有A/D和D/A的单片机作为信号生成模块， 模拟磁脉冲式曲轴位置传感器的输出波形的装置，且该装置使输入信号的占空比与输出信 号的频率成正比。为了实现上述目的，本技术采取了如下技术方案电动汽车磁脉冲式曲轴位置信号发生器，包括信号生成模块、正反两路信号放大 电路、信号合成电路、电源电路。其中，信号生成模块的输入接模拟车速的IKHz占空比变化 的方波信号，信号生成模块分两路输出信号波形的上半部分和信号波形的下半部分，信号 波形的上半部分和信号波形的下半部分分别接正反两路信号放大电路的输入，正反两路信 号放大电路的输出接信号合成电路；电源电路为正反两路信号放大电路和信号合成电路放大电路提供士9 12V的恒 压电源，及为信号生成模块提供3. 3 5V的恒压电源；电源电路的输入接12V开关电源。所述信号生成模块采用新华龙公司的C8051F350/2单片机，模拟车速的IKHz占空 比变化的方波信号接单片机的一个A/D端，单片机的IDAl引脚输出电流形式的信号波形的 上半部分，单片机的IDAO引脚输出电流形式的信号波形的下半部分，两路电流信号分别流 过下拉电阻，转换为电压信号，再分别接到由运算放大器构成的正反两路放大电路的输入 端，正反两路放大电路的输出合并进入一个由运算放大器构成的信号合成电路，信号合成 电路输出模拟电动汽车磁脉冲式曲轴位置信号的波形。所述的正反两路放大电路的放大倍数为25。为保证信号稳定，模拟车速的IKHz占空比变化的方波信号经电压跟随后器后进 入信号生成模块。 所述信号生成模块带有JTAG仿真器接口。所述电源电路的输入端设有整流桥。本技术的优点在于利用本装置，通过编程，当输入IKHz占空比可调方波信 号时，就能输出曲轴位置传感器波形；带有JTAG仿真器接口，方便使用；电源电路的输入端 设有整流桥，保证使用安全。本装置体积小，使用简单方便，能够提高汽车研发单位的研发 效率附图说明图1是电磁式曲轴位置传感器输出的正常波形图；图2是本技术的示意框图3是本技术一实施例中的信号滤波电压跟随器电路图；图4是本技术一实施例中的单片机部分的电路图；图5是本技术一实施例中的正负放大电路的电路图；图6是本技术一实施例中的12V供电部分电路图；图7是本技术一实施例中的3. 3V供电部分电路图；(图3至图7是主电路原理图的小同部分，其中相同的网络标号表示在物理上连通 的点)图8是本技术一上实施例中的模拟出的上半周波形、下半周波形和叠加后的 波形图。图9是本技术一实施例中的模拟出的曲轴位置传感器输出波形图；具体实施方式下面结合工作原理图和电路图对本技术的一个实施例做详细说明。本实施例的电动汽车磁脉冲式曲轴位置信号的信号发生器将IKHz占空比变化的 方波电压信号通过单片机形成两路相位不重合电流信号，两路信号分别由正反两路放大电 路进行信号放大，再进入信号合并电路，从而模拟出电动汽车曲轴位置传感器发出的信号 波形。如图3所示，占空比可调的方波信号进入端子P1，经过并联电容Cl和C2的滤波 后，产生最高电压为5V的电压信号，经过运算放大器匹配电阻Rl后，进入运算放大器Ul的 3脚；此放大器实际是一个电压跟随器，主要起增大信号的输入阻抗，实现阻抗匹配；Ul的2 脚经过R3后，与6脚相连，实现电压跟随；Ul的4脚和7脚分别连接-12V和+12V恒压电 源；Ul连接的电位器R5，实现运算放大器调零；Ul输出电压经过R2和R4的分压后，信号进 入单片机的1脚ΑΙΝΟ. 0 ；C3与R4并联并接地，实现信号滤波。如图4所示，单片机的1脚是8个24位单端/差分ADC输入的其中一个引脚，输 入放大电路的输出信号进入此引脚；单片机的9脚和10脚分别接模拟地和模拟电源3. 3V ； 单片机的11脚和12脚分别接接口端子Ρ3的引脚6和7，用以连接JTAG仿真器；单片机的 21脚和22脚分别连接数字电源的地和数字电源3. 3V ；单片机的30脚IDAl和29脚IDAO 通过8位的D/A分别输出两路电流信号，最大电流为2mA。其它引脚全部悬空。端口 P3是 给单片机下载程序的JTAG 口。如图5所示，单片机内部通过程序实现A/D、D/A转换后，从IDAl和IDAO输出两路电流可变的模拟信号，通过下拉电阻R6、R7，产生最高幅值为0. 2V(R6X2mA =100 Ω X 2mA =0. 2V)的变化的电压信号，电容C5和C6分别与R6和R7并联并接地，用以对信号的滤 波。由下拉电阻R6产生的电压信号经过运算放大器匹配电阻R8，进入U2的3脚，U2对信 号进行正向放大，电阻R9和RlO决定放大倍数(放大倍数=R10/R9+1 = 25)，放大信号从 U2的6脚输出；U2的4脚和7脚分别连接-12V和+12V恒压电源；U2连接的电位器R11， 实现运算放大器调零。由下拉电阻R7产生的电压信号经过运算放大器的匹配电阻R13，进 入U3的3脚，U2对信号进行反向放大，电阻R13和R14决定放大倍数(放大倍数=R14/ R15 = 25)，放大信号从U3的6脚输出；U3的4脚和7脚分别连接-12V和+12V恒压电源； U3连接的电位器R15，实现运算放大器调零。运算放大器U4对输入信号不进行放大，仅仅 是将经过U2和U3放大后的在相位上完全不重合地两路信号叠加，并从端子P2输出。这样 即可得到所需要的频率可调的波形。如图6所示，由开关电源提供12V直流连接到端子P4，端子的2脚经过R21后和 端子的1脚一起按入整流桥Bl ；R21的电阻值很小，当电路出现过流时，会先熔断R21，起到 保护电路的作用；电路中接入整流桥，可以防止直流电正负极反接造成的电路损坏，起到保 护电路的作用；整流桥的输出端并联电容Cll和C12，可以滤除开关电源产生的噪声；Bl的 1脚和4脚，分别接DC-DC模块U7的1脚和2脚；DC-DC模块可以实现输入9-15V直流电 压，输出+12V和-12V两路恒压电源；U7的5脚输出+12V电压，4脚是接地线，3脚输出-12V 电压，经过保护电阻R22和R23、滤波电感Ll和L2、滤波电容C13和C14U2V稳压管Dl和 D2，可得到恒定的+12V和-12V电压源，实现对运算放大器的供电。如图7所示，12V电压经过电阻R24，接U6稳压芯片ASl 117-3. 3V的3脚；R24的 电阻值很小，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．电动汽车磁脉冲式曲轴位置信号发生器，包括信号生成模块、正反两路信号放大电路、信号合成电路、电源电路；其特征在于：其中，信号生成模块的输入接模拟车速的１ＫＨｚ占空比变化的方波信号，信号生成模块分两路输出信号波形的上半部分和信号波形的下半部分，信号波形的上半部分和信号波形的下半部分分别接正反两路信号放大电路的输入，正反两路信号放大电路的输出接信号合成电路；电源电路为正反两路信号放大电路和信号合成电路放大电路提供±９～１２Ｖ的恒压电源，及为信号生成模块提供３．３～５Ｖ的恒压电源；电源电路的输入接１２Ｖ开关电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，张军，宋永伦，黄东龙，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：11