CN203298791U - 汽车传感器实验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车传感器实验台，其为应用于汽车电子领域的汽车传感技术的实践平台，包括执行装置、汽车传感器和测量端口；实验台还包括上位PC机人机界面、下位机***板、输入模块、输出模块、通用计量器件及汽车仪表；上位PC机人机界面控制连接下位机***板，并对下位机***板传来的传感器参数实时动态显示；下位机***板通过输出模块连接并发出控制信号驱动执行装置；通用计量器件连接并实时监测所述执行装置；汽车传感器一端连接执行装置，另一端分别连接汽车仪表和测量端口并通过输入模块反馈连接下位机***板。本实用新型操作简单，可精确、便捷的再现汽车传感器各种工况并能实现多方式相互印证测量，测量数据可信度高，参数标定可靠。

Description

汽车传感器实验台

技术领域

本实用新型涉及汽车传感器检测技术，尤其涉及一种汽车传感器实验台。

背景技术

汽车传感器是汽车计算机***的输入装置，它把汽车运行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电讯号输给计算机，以便汽车处于最佳工作状态。而汽车传感器实验台即可为大学机电设备类、自动化类、电子信息类及计算机应用类专业教学用，也为相关领域工程技术人员研究传感器特性和参数标定提供了方便可靠的条件。

目前，市场上出现的主要是三种类型的传感器实验台：

第一种是通用型传感器检测技术实验平台，可适应不同专业需要，但体现不出汽车传感器的专业特点；

第二种是以实际的汽车传感器为载体进行简单的罗列，缺点是不能精确控制传感器的工况；

第三种是以实际的汽车部件如发动机为平台，把传感器信号进行静态或动态检测，这种实验台的优点是能真实的反映传感器的布局和状况参数，但是依然不能很好的再现各个传感器的多种工况，在研究传感器特性和参数标定等方面不方便。

上述可知，有必要对现有技术进一步改进。

发明内容

本实用新型是为了解决现有汽车传感器实验台在工况设定、测量、标定等方面使用不够方便可靠的问题而提出一种操作简单，能够方便、精确、快捷的再现汽车传感器的各种工况并能实现多种方式相互印证的测量，从而使得测量数据可信度更高，参数标定更可靠的汽车传感器实验台。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

上述的汽车传感器实验台，其为应用于汽车电子领域的汽车传感技术的实践平台，包括执行装置、汽车传感器和测量端口；所述实验台还包括上位PC机人机界面、下位机***板、输入模块、输出模块、通用计量器件及汽车仪表；所述上位PC机人机界面控制连接所述下位机***板，并对所述下位机***板传来的传感器参数实时动态显示；所述下位机***板通过所述输出模块连接并发出控制信号驱动所述执行装置；所述通用计量器件连接并实时监测所述执行装置；所述汽车传感器一端连接所述执行装置，另一端分别连接所述汽车仪表测量端口并通过所述输入模块反馈连接所述下位机***板。

所述汽车传感器实验台，其中：所述下位机***板包括SCI接口、BP接口、COUNT接口、PWM接口和A/D接口；所述下位机***板通过所述SCI接口连接所述上位PC机人机界面，通过所述COUNT接口和A/D接口连接所述输入模块，通过所述PWM接口连接所述输出模块，还通过所述BP接口与所述汽车仪表连接。

所述汽车传感器实验台，其中：所述输入模块包括整形电路和放大电路；所述输出模块包括驱动电路和手动打气；所述COUNT接口与所述整形电路连接，所述A/D接口与所述放大电路连接，所述PWM接口与所述驱动电路连接。

所述汽车传感器实验台，其中：所述执行装置包括直流的转速电机、直流的车速电机、直流的油量舵机、直流的开度舵机、加热棒和储气筒；所述转速电机、车速电机、油量舵机、开度舵机和加热棒均通过所述驱动电路连接所述PWM接口；所述储气筒由所述手动打气驱动。

所述汽车传感器实验台，其中：所述汽车传感器的包括转速传感器、车速传感器、所述油量传感器、开度传感器及温度传感器以及压力传感器；所述转速传感器与所述转速电机匹配连接，用于模拟发动机转速工况，采用磁电式转速传感器；所述车速传感器匹配连接所述车速电机，其用于模拟汽车车速工况且采用霍尔式车速传感器并与所述车速电机之间通过联轴器联结；所述油量传感器匹配连接所述油量舵机，其用于模拟油量变化且采用浮子可变电阻式液位传感器；所述开度传感器匹配连接所述开度舵机，其采用线性输出型节气门位置传感器且节气门开度的变化通过所述开度舵机由法兰盘进行联结驱动；所述温度传感器匹配连接所述加热棒，其用于模拟发动机冷却水且采用负温度系数热敏电阻式冷却水温传感器；所述压力传感器由所述储气筒通过所述手动打气驱动，其用于模拟汽车制动气压且采用膜片式气压过低报警传感器。

所述汽车传感器实验台，其中：所述转速传感器、油量传感器、开度传感器、温度传感器及压力传感器还均与所述整形电路和放大电路连接；所述转速传感器具有信号盘；所述信号盘采用齿数较少的齿结构，通过法兰联结所述转速电机且与所述转速传感器调整间距为1mm左右进行放置。

所述汽车传感器实验台，其中：所述测量端口包括与所述转速传感器对应连接的转速/地端口、与所述车速传感器对应连接的车速/地端口、与所述油量传感器对应连接的油量/地端口、与所述开度传感器对应连接的节气门/地端口、与所述温度传感器对应连接的温度/地端口以及与所述压力传感器对应连接的压力/地端口。

所述汽车传感器实验台，其中：所述通用计量器件包括与所述储气筒连接的压力表以及与所述电热棒连接的温度计。

有益效果：

本实用新型汽车传感器实验台操作简单，能方便、快捷、准确的实现各传感器的多种工况，便于实验者理解各传感器的特性，方便数据测量和参数标定，主要体现在以下几点：

1、模块化设计

本实用新型在整体结构上采用了灵活的模块化设计，便于使用者根据需要取舍。如汽车传感器、执行装置、下位机***板、输出模块、汽车仪表及通用计量器件等相对独立，模块之间插拔连接，既可以直接用来开展汽车传感器等实验，也可以根据需要自由选用其中的任意模块或在此基础上增添其它模块，再构建其它实验，从而拓展了实验台的用途，便于用户进行多种层次的开发；同时，本实用新型以下位机***板为核心，以上位PC机人机界面为设定及显示界面，配以汽车传感器实物模型及各个传感器对应的执行器件、数字化汽车仪表和通用计量器件，据此可开设控制器课程的实验或课程设计、虚拟仪器课程的实践教学，如LabView与下位机的通信编程等。

2、带反馈控制的汽车传感器工况设计

本实用新型的转速、车速、温度、油量、节气门实验均带有反馈控制，可以方便快捷的实现各汽车传感器所需要的各种工况，方便汽车传感技术的实践教学。通过上位PC机人机界面给下位机***板的反馈控制器进行参数设定，或者在下位机***板直接通过仿真进行调试，可以方便的为实验者进行控制算法调试提供平台，亦可为《汽车电子控制技术》、《自动控制原理》等课程服务。也便于学生借助此平台做毕业设计的相关课题，如DSP控制、单片机控制、测量技术、虚拟仪表等方面的实践课题，可大力缓解毕业设计课题中硬件平台资源的匮乏。

3、多测量方式的相互印证

本实用新型的汽车传感器、下位机***板、上位PC机人机界面及汽车仪表之间的连接通信，可以通过上位PC机人机界面设定和动态显示各个汽车传感器的测量值，也可通过汽车仪表直接观察，还可借助外在的通用计量器件如温度计、气压表，以及通过测量端口用示波器、万用表测量显示相关参数，实现了显示的多位一体，不仅直观，而且还增强了实验的可信程度，为研究传感器特性和参数标定提供了方便可靠的条件。 

附图说明

图1为本实用新型汽车传感器实验台的整体结构示意图；

图2为本实用新型汽车传感器实验台的***工作原理图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型汽车传感器实验台，是一种应用于汽车电子专业方向的汽车传感技术的实践平台，其包括上位PC机人机界面1、下位机***板2、输入模块3、输出模块4、执行装置5、通用计量器件6、测量端口7、汽车传感器8和汽车仪表9，其中，本实施例中的汽车传感器实验台的各个部件和装置通过柜体台架放置且相互之间主要通过插拔连接。

上位PC机人机界面1与下位机***板2电连接，其通过串口通信接受下位机***板2传来的测量数据并进行显示并设定下位机***板2所需要的工况。

下位机***板2与上位PC机人机界面1、输入模块3、输出模块4及汽车仪表9分别电连接，主要对传感器工况测量、数据处理、预标定及对应的执行器算法控制，其包括SCI接口21、BP接口22、COUNT接口23、PWM接口24和A/D接口25；下位机***板2通过SCI接口21电连接上位PC机人机界面1，通过BP接口22电连接汽车仪表9，通过PWM接口24电连接输出模块4，通过COUNT接口23和A/D接口25电连接输入模块3，其中，本实施例中下位机***板2具有五个PWM接口24、两个COUNT接口23和四个A/D接口25。

输入模块3一端电连接下位机***板2，另一端分别电连接测量端口7、汽车传感器8以及汽车仪表9，其包括整形电路31和放大电路32；本实施例中，具有两路整形电路31，该两路整形电路31的一端分别电连接下位机***板2的两个COUNT接口；其中，有一路整形电路31的一端还与测量端口7、汽车传感器8以及汽车仪表9分别电连接；另一路的整形电路31与汽车仪表9电连接。

输出模块4一端电连接下位机***板2，另一端电连接执行装置5，其包括驱动电路41和手动打气42，其中，本实施例中输出模块4具有五路驱动电路41，该五路驱动电路41是对执行装置5对应的执行器件进行驱动控制且一端分别电连接下位机***板2对应的五个PWM接口24，另一端分别与执行装置5相应的执行元件电连接；手动打气42是主要靠人工来驱动执行装置5相应的执行元件。

执行装置5一端电连接输出模块4，另一端电连接汽车传感器8，其包括转速电机51、车速电机52、油量舵机53、开度舵机54、加热棒55和储气筒56；转速电机51、车速电机52、油量舵机53、开度舵机54和加热棒55的一端分别电连接输出模块4相应的五路驱动电路41，另一端分别与汽车传感器8对应的传感器电连接；储气筒56一端电连接手动打气42，另一端与汽车传感器8相应的传感器电连接；其中，本实施例中，该转速电机51采用直流电机模拟转动实现发动机转速；该车速电机52采用直流电机模拟车速转动实现；该加热棒55为加热铜棒且外面还罩有透明防护罩，用于模拟冷却水温，其温度变化由占空比可控的固态继电器进行控制，与储气筒56和对应的通用计量器件6连接；储气筒56用于模拟气压，其进气口接气门芯，出气口接三通阀门。

通用计量器件6与执行装置5连接，其包括压力表61和温度计62，压力表61与执行装置5的储气筒56连接，温度计62与执行装置5的加热棒55连接。

测量端口7通过连接检测仪器来对汽车传感器8的各个传感器部件进行测量并用示波器、万用表观察实验结果；本实施例中，测量端口7包括转速/地端口71、车速/地端口72、油量/地端口73、节气门/地端口74、温度/地端口75和压力/地端口76，其中，转速/地端口71分别连接输入模块4及对应的汽车传感器8；车速/地端口72分别连接汽车仪表9及对应的汽车传感器8；油量/地端口73分别连接输入模块4、汽车仪表9和对应的汽车传感器8；节气门/地端口74分别连接输入模块4和对应的汽车传感器8；温度/地端口75分别连接输入模块4、汽车仪表9和对应的汽车传感器8；压力/地端口76分别连接输入模块4、汽车仪表9和对应的汽车传感器8。

汽车传感器8一端电连接执行装置5，另一端分别电连接测量端口7、输入模块3以及汽车仪表9，其包括转速传感器81、车速传感器82、油量传感器83、开度传感器84、温度传感器85和压力传感器86。

其中，转速传感器81用于模拟发动机转速工况，其一端电连接转速电机51，另一端分别电连接测量端口7的转速/地端口71以及输入模块3的整形电路31和放大电路32；本实施例中，转速传感器51采用磁电式转速传感器，该转速传感器81具有信号盘；该信号盘采用齿数较少的齿结构，其将信号经整形电路31送往下位机***板2并进行倍频后送往汽车仪表9，以符合实际发动机转速传感器信号盘齿数的要求；该信号盘通过法兰联结直流的转速电机51且与磁电式的转速传感器51调整间距为1mm左右进行放置。

车速传感器82用于模拟汽车车速工况，其一端电连接车速电机52，另一端分别电连接汽车仪表9和测量端口7的车速/地端口72；本实施例中，车速传感器82采用霍尔式车速传感器，其与车速电机52之间通过联轴器联结；其中，该车速传感器82的霍尔信号送往汽车仪表9进行显示，同时该车速信号经汽车仪表9后经整形电路31送达给下位机***板2进行实时测量。

油量传感器83用于模拟油量变化，其一端电连接油量舵机53，另一端分别电连接测量端口7的油量/地端口73、汽车仪表9及输入模块3的整形电路31和放大电路32；本实施例中，油量传感器83采用浮子可变电阻式液位传感器，浮子的位置移动通过油量舵机53的拨叉驱动浮子臂来模拟油量的变化。

开度传感器84用于模拟节气门开度变化，其一端电连接开度舵机54，另一端分别电连接测量端口7的节气门/地端口74以及输入模块3的整形电路31和放大电路32；本实施例中，开度传感器84采用线性输出型节气门位置传感器，节气门开度的变化通过开度舵机54由法兰盘进行联结驱动。

温度传感器85用于模拟发动机冷却水，其一端电连接加热棒55，另一端分别电连接测量端口7的温度/地端口75、汽车仪表9及输入模块3的整形电路31和放大电路32；本实施例中，温度传感器85采用负温度系数热敏电阻式冷却水温传感器；其中，加热棒55的温度除了可以由温度传感器85采集送往汽车仪表9显示以及经下位机***板2计算后送往上位PC机人机界面1显示外，还可以用通用计量器件6的温度计62实时测量。

压力传感器86用于模拟汽车制动气压，其一端连接储气筒56，另一端分别电连接测量端口7的压力/地端口76、汽车仪表9及输入模块3的整形电路31和放大电路32；本实施例中，压力传感器86采用膜片式气压过低报警传感器，气压通过由手动打气42的方式对打气筒打气，然后通过执行装置5的储气筒56的压力来模拟；其中，储气筒56的压力除了可以由气压传感器86采集送往汽车仪表9显示以及经下位机***板2计算后送往上位PC机人机界面1显示外，还可以用用计量元件6的气压表61实时测量。

本实用新型的工作过程：

首先，按下实验台附近的PC开机按钮，使上位PC机人机界面1通电后进入上位PC机人机界面1，然后操作上位PC机人机界面1进入待做实验项目的界面，再进入待做实验项目后输入该实验数据的保存路径，实验数据记录下位机***板2实时传来的测量数据，实验完毕后打开该文件可以观察该实验的整个测量过程数据记录。

然后上位PC机人机界面1通过串行接口检测自下位机***板2传递来的当前传感器的初始状态，并在界面上通过虚拟仪表、实时数据记录值、实时测量曲线予以显示，同时上位PC机人机界面1通过串行接口把设定值送往下位机***板2。实验过程中可重新设置设定值并可对当前实验的设定值清零。如要结束正在进行的实验，按确认退出后即可结束该实验。

实验结果可通过多种方式观察：在汽车仪表9上观察实验结果；在通用计量器件6(温度计62、气压表61)上观察实验结果；在上位PC机人机界面1上观察实验结果；在测量端口7用示波器、万用表观察实验结果，其中转速/地端口71可用示波器观察转速传感器81的波形；车速/地端口72可用示波器观察车速传感器82的波形；油量/地端口73用万用表测量温度传感器83的电压或电阻；节气门/地端口74用万用表测量温度传感器84的电压或电阻；温度/地端口75用万用表测量温度传感器85的电压或电阻；压力/地端口76用万用表测量温度传感器86的电压或电阻。

实验过程中或结束后可在上位PC机人机界面1中保存实验过程曲线图形和实验过程数据。

本实用新型操作简单、方便，其中，上位PC机人机界面可以直观动态的显示汽车传感器需要的各种工况，下位机***板能够精确快捷的控制实验者所需要达到的工况，虚拟仪表显示、汽车仪表显示、测量端口观测以及通用计量器件的多位一体相互印证的观测，使得实验结果更具可信度。灵活的模块化设计使得本实验台还能开展感测技术实验、控制器开发实验、控制类实验、虚拟仪表开发实验以及借助此平台做毕业设计的相关实践课题，为汽车电子类专业的实践教学提供了良好的实践平台。 

Claims (8)

1.一种汽车传感器实验台，其为应用于汽车电子领域的汽车传感技术的实践平台，包括执行装置、汽车传感器和测量端口；其特征在于：所述实验台还包括上位PC机人机界面、下位机***板、输入模块、输出模块、通用计量器件及汽车仪表；

所述上位PC机人机界面控制连接所述下位机***板，并对所述下位机***板传来的传感器参数实时动态显示；

所述下位机***板通过所述输出模块连接并发出控制信号驱动所述执行装置；

所述通用计量器件连接并实时监测所述执行装置；

所述汽车传感器一端连接所述执行装置，另一端分别连接所述汽车仪表测量端口并通过所述输入模块反馈连接所述下位机***板。

2.如权利要求1所述的汽车传感器实验台，其特征在于：所述下位机***板包括SCI接口、BP接口、COUNT接口、PWM接口和A/D接口；

所述下位机***板通过所述SCI接口连接所述上位PC机人机界面，通过所述COUNT接口和A/D接口连接所述输入模块，通过所述PWM接口连接所述输出模块，还通过所述BP接口与所述汽车仪表连接。

3.如权利要求1或2所述的汽车传感器实验台，其特征在于：所述输入模块包括整形电路和放大电路；所述输出模块包括驱动电路和手动打气；

所述COUNT接口与所述整形电路连接，所述A/D接口与所述放大电路连接，所述PWM接口与所述驱动电路连接。

4.如权利要求3所述的汽车传感器实验台，其特征在于：所述执行装置包括直流的转速电机、直流的车速电机、直流的油量舵机、直流的开度舵机、加热棒和储气筒；

所述转速电机、车速电机、油量舵机、开度舵机和加热棒均通过所述驱动电路连接所述PWM接口；所述储气筒由所述手动打气驱动。

5.如权利要求4所述的汽车传感器实验台，其特征在于：所述汽车传感器的包括转速传感器、车速传感器、所述油量传感器、开度传感器及温度传感器以及压力传感器；

所述转速传感器与所述转速电机匹配连接，用于模拟发动机转速工况，采用磁电式转速传感器；

所述车速传感器匹配连接所述车速电机，其用于模拟汽车车速工况且采用霍尔式车速传感器并与所述车速电机之间通过联轴器联结；

所述油量传感器匹配连接所述油量舵机，其用于模拟油量变化且采用浮子可变电阻式液位传感器；

所述开度传感器匹配连接所述开度舵机，其采用线性输出型节气门位置传感器且节气门开度的变化通过所述开度舵机由法兰盘进行联结驱动；

所述温度传感器匹配连接所述加热棒，其用于模拟发动机冷却水且采用负温度系数热敏电阻式冷却水温传感器；

所述压力传感器由所述储气筒通过所述手动打气驱动，其用于模拟汽车制动气压且采用膜片式气压过低报警传感器。

6.如权利要求5所述的汽车传感器实验台，其特征在于：所述转速传感器、油量传感器、开度传感器、温度传感器及压力传感器还均与所述整形电路和放大电路连接；

所述转速传感器具有信号盘；所述信号盘采用齿数较少的齿结构，通过法兰联结所述转速电机且与所述转速传感器调整间距为1mm左右进行放置。

7.如权利要求6所述的汽车传感器实验台，其特征在于：所述测量端口包括与所述转速传感器对应连接的转速/地端口、与所述车速传感器对应连接的车速/地端口、与所述油量传感器对应连接的油量/地端口、与所述开度传感器对应连接的节气门/地端口、与所述温度传感器对应连接的温度/地端口以及与所述压力传感器对应连接的压力/地端口。

8.如权利要求1或4所述的汽车传感器实验台，其特征在于：所述通用计量器件包括与所述储气筒连接的压力表以及与所述电热棒连接的温度计。

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