传感器标定和编程工具制造技术

本发明专利技术属电子控制技术领域，具体涉及一款传感器标定和编程工具，包括：上位机及界面交互模块，以单片机为处理核心的下位机及嵌入式模块；其中，上位机和下位机之间使用MODBUS总线进行通讯，上位机作为总线主节点，下位机作为总线从节点，下位机外接传感器；界面交互模块，位于上位机中，用于人机交互，通过上位机向下位机发出对传感器进行标定或编程的指令；嵌入式模块，位于下位机中，执行所述标定或编程的指令，通过下位机对传感器进行标定或编程；所述传感器为电动油门踏板霍尔元件；所述标定包括电压与位置标定、零点标定和最大值标定中的一种或几种。本发明专利技术能对霍尔元件进行标定和编程，还进行了霍尔元件偏移量和增益的计算以及温度补偿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属电子控制
，具体涉及一款传感器的标定和编程的工具。
技术介绍
本专利技术是在汽车电子快速发展的背景下提出的。目前，许多汽车已经不再使用发动机传统控制方法。而是被方便性、操作性更佳，尾气排放越少，对环境污染更小的电控发动机所取代。随着电控发动机的应用，电控油门也逐渐取代传统油门成为主导。而利用霍尔元件作为传感器的电动油门踏板也逐渐占据主导地位。使用霍尔元件作为传感器，就需要根据发动机特性参数对其进行标定。因为当前的汽车市场有无数的汽车厂商，一家汽车厂商又有成千上百种车型。不同的车型配置不同的发动机。而不同的发动机特性不同。因此电动油门踏板的霍尔元件配置要适应不同的发动机，这样才能使油门踏板工作正常。而英飞凌TLE4997传感器适用于非常广泛的应用。在汽车领域的应用包括踏板与节气门定位、悬架控制、扭矩传感与变速杆位置检测等。在工业领域，这款传感器是机器人和自动化应用、医疗器械以及高电流传感应用等的理想选择。但现有技术中还没有专门针对霍尔元件(尤其是英飞凌霍尔传感器TLE4997)的标定和编程工具，使其能对霍尔元件进行标定和编程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种方便实用，易于操作的对英飞凌霍尔传感器TLE4997 进行标定和编程的工具。此外，本专利技术的工具还能进行霍尔元件偏移量和增益的计算以及温度补偿。为达到上述目的，本专利技术提出的技术方案是一种传感器标定和编程工具，包括 上位机及界面交互模块、以单片机为处理核心的下位机及嵌入式模块；其中，上位机和下位机之间使用MODBUS总线进行通讯，上位机作为总线主节点，下位机作为总线从节点，下位机外接传感器；界面交互模块，位于上位机中，用于人机交互，通过上位机向下位机发出对传感器进行标定或编程的指令；嵌入式模块，位于下位机中，执行所述标定或编程的指令，通过下位机对传感器进行标定或编程；所述传感器为电动油门踏板霍尔元件；所述标定包括电压与位置标定、零点标定和最大值标定中的一种或几种；所述电压与位置的标定，即电动油门踏板运动所处位置对应的该传感器输出电压；所述零点标定，即油门踏板在原位不被踩下时，该传感器输出电压为OV ；所述最大值标定，即油门踏板被踩到最大位置时，该传感器输出电压为该传感器输出电压的最大值。本专利技术的有益效果是(1)本专利技术是对英飞凌霍尔传感器TLE4997进行标定和编程的工具，为该传感器的使用者提供了方便快速的标定和编程过程。(2)本专利技术的嵌入式模块可以通过对传感器的位置和输出电压进行了测量，从而计算出传感器的偏移量和增益，对传感器进行标定。(3 )本专利技术上位机和下位机之间通过MODBUS通讯，可以通过PC上位机上的界面交互模块观察到参数值以及控制下位机上的嵌入式模块对传感器进行标定，并将参数值写入传感器，使用起来非常方便。(4)本专利技术出于温度会对磁场强度造成影响的考虑，还可以对传感器的输出进行温度补偿。附图说明图1为本专利技术--实施例总体框图。图2为本专利技术--实施例下位机结构示意图。图3为本专利技术--实施例下位机系统采样部分电路示意图。图4为本专利技术--实施例下位机系统电源部分电路示意图。图5为本专利技术--实施例嵌入式模块对传感器编程时的状态机流程图。图6为本专利技术--实施例嵌入式模块对传感器编程时的状态机子状态流程图。图7为本专利技术--实施例嵌入式模块采样流程图。图8为本专利技术--实施例标定示意图。具体实施例方式如图1所示，本专利技术传感器标定和编程工具一实施例主要包括上位机及界面交互模块，以单片机为处理核心的下位机及嵌入式模块。其中，上位机采用PC机即可，上位机和下位机之间使用MODBUS总线进行通讯，上位机作为总线主节点，下位机作为总线从节点，上位机通过写入命令，修改下位机MODBUS 寄存器的值，实现对下位机的控制；同样，通过对下位机寄存器的读取，读取希望的数据。下位机外接传感器一英飞凌霍尔传感器TLE4997。TLE4997是专门为满足高度精确的转角、位置测量以及精确的电流测量而设计的。其测量原理是基于霍尔效应的。由于电压与磁场强度成正比，因此该元件通过测量磁场强度的变化，产生与磁场强度成正比的电压输出。由于转角、位置及电流的变化都会引起磁场的变化，TLE4977正是通过这个原理来测量转角、位置及电流变化的。界面交互模块，位于上位机中，用于人机交互，通过上位机向下位机发出对传感器进行标定或编程的指令。嵌入式模块，位于下位机中，执行所述标定或编程的指通过下位机对传感器进行标定或编程。本实施例的下位机以英飞凌16位单片机为处理核心，主要负责以下任务1)采集传感器正常工作输出2)读取传感器参数3)接受上位机命令，对传感器进行编程4)向上位机反馈数据。如图2所示，本实施例的下位机的硬件设计根据其功能，可以分为以下几个部分系统电源、单片机最小系统电路、传感器信号采样电路、传感器通讯电路和MODBUS通讯电路。通常，单电源供电的运算放大器会在输出电压接近Ov时发生失真，为了保证本专利技术使用的运算放大器能够正确地输出通讯信号，从而使传感器的信息收发准确无误。本专利技术下位机的系统电源部分采用了双电源供电的运算放大器的设计方式(见图3)，运放部分使用了 24v双电源供电，数字电路部分地比运放地高出3v ；并采用如38实现了数字电路和模拟电路的隔离，这样，既保证了运算放大电路的输出精度，又保证了数字电路对运算放大电路的控制；位于运放负反馈回路上的开关与光耦协同工作，可以实现了编程器与传感器的双向通讯当CTRLlA控制运放输出打开，CTRLlT导通时，运放将来自DA芯片的信号进行放大输出，电路就工作在对外输出信号的模式；当运放输出被关闭，CTRLlT断开时时，电路就切换为对外部输入信号的采样的模式。此外，作为单片机和DA芯片的电源输入，需要一个精确的5v电压。因此，本专利技术下位机的系统电源部分还采用了 max6043+tle4251的组合，max6043是高精度的电压参考， 而4251是高精度的电压跟随器，且输出电流最大可以达到800ma，这样的电源电路，兼备了高精度与高驱动能力的特点。(见图4)。下位机的单片机最小系统电路由电源部分、外部晶振、启动配置及在线调试接口组成。传感器通讯电路方面，传感器标定和编程工具需要能够为传感器提供5V电源，以保证其能正常工作。所以我们使用了数字/模拟转化芯片(TLV5637) +运算放大器(DPAM7) 的方案。MODBUS总线协议是基于标准的RS232串行通讯接口的，MODBUS通讯电路电路基于串行通讯收发器(MAX232)设计而成。本实施例的下位机上的嵌入式模块包括采样和处理子模块，其通过传感器信号采样电路对传感器输出电压进行AD采样和处理操作；传感器通讯模块，其通过传感器通讯电路进行传感器标定或编程接口的访问，数据读取，校验数据的存储操作；MODBUS通讯模块，其通过MODBUS通讯电路进行下位机与上位机之间的通讯操作。如图5所示，本实施例采用状态机的设计方式来编写传感器通讯模块编程部分的程序，从而简化了编程过程中的复杂逻辑。状态流图包括三个基本状态“传感器通讯端口关闭”、“传感器通讯端口打开”和“与传感器进行通讯进行编程操作”。系统上电初始化后，默认状态为“传感器通讯端口关闭”。此时，下位机将根据上位机指令，进行打开传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆科，陈雅莹，吴庚泽，肖宇，陈仰龙，
申请(专利权)人：陆科，
类型：发明
国别省市：