WO2010003360A1 - 一种多通道电磁阀电流采集装置及采集方法 - Google Patents

一种多通道电磁阀电流采集装置及采集方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to gearbox control, and more particularly to a multi-channel solenoid valve current collecting device and acquisition method. Background technique
  • the solenoid valve is an inductive load.
  • the control is generally PWM (pulse width modulation) control technology, which requires high sampling.
  • the general sampling circuit is difficult to meet the high-speed change current in the circuit and the high negative voltage shock generated when the electromagnetic ⁇ is turned off, and it is difficult to perform real-time and reliable communication with the host computer due to the poor electromagnetic environment inside the vehicle. When multiple current signals need to be sampled at the same time, sampling is not synchronized and data is distorted. Summary of the invention
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a multi-channel solenoid valve current collecting device in view of the deficiencies of the prior art.
  • the specific technical solutions are as follows.
  • the utility model relates to a multi-channel electromagnetic valve current collecting device, which is composed of a single chip A/D processing module, a CAN communication module, a computer communication module, an amplifying circuit module, a sampling resistance module and an external circuit module, wherein the collecting resistor is a precision resistor, and the series connection needs to be measured.
  • the solenoid valve circuit when a current flows through the collector resistor, a slight voltage drop is generated across the collector resistor. After the voltage drop input amplifier circuit is amplified, the result is sent to the microcontroller A/D processing module.
  • the amplifying circuit module comprises a first-stage operational amplifier, an adjusting resistor, a second-stage operational amplifier, a filter resistor and a filter capacitor, wherein the sampling resistor is respectively connected to the first-stage operational amplifier, and the first-stage operational amplifier is small at both ends of the sampling resistor
  • the voltage drop is extracted, and after adjusting the amplification factor, the second stage operational amplifier is sent, the filter resistor and the filter capacitor filter the amplified signal, and finally the result is sent to the A/D processing module of the single chip microcomputer.
  • the signal processed by the A/D processing module of the single chip microcomputer is sent to the upper computer through the CAN communication module.
  • the first stage operational amplifier is a differential amplifier and the second stage operational amplifier is a configuration amplifier.
  • the invention also discloses a current collecting method by using the multi-channel electromagnetic valve current device, wherein the sampling resistor is a precision resistor, and is connected in series to a solenoid valve circuit that needs to be measured, and collects a current of the solenoid valve, when the current flows through the collecting resistor, A small voltage drop is generated across the collector resistor, and the voltage drop is amplified and processed and sent to the microcontroller for A/D processing.
  • the module performs conversion, and finally the processed signal is sent to the host computer through CAN communication.
  • a small voltage drop generated across the sampling resistor is sent to the first-stage operational amplifier, and after being adjusted by the adjustment resistor, the second-stage operational amplifier is sent to the second-stage operational amplifier, and the filter resistor and the filter capacitor perform the amplified signal. Filter, then send the result to the microcontroller A/D processing module.
  • the first-stage operational amplifier is a high-negative-resistant differential amplifier; the second-stage operational amplifier is a configuration amplifier.
  • the multi-channel electromagnetic valve current collecting device and method can realize high-speed real-time signal acquisition, can adapt to rapidly changing voltage and high negative pressure, conveniently adjust current amplification factor and filter frequency band, and effectively reduce electromagnetic valve inductance.
  • the current variation fluctuation caused by the characteristic can upload the data to the host computer in real time for synchronous monitoring and analysis, which is convenient for analyzing the data. It has the advantages of high and negative voltage resistance, flexible adjustment of magnification, fast communication speed and high sampling accuracy.
  • FIG. 1 is a basic functional block diagram of the present invention
  • FIG. 3 is a flow chart of the acquisition procedure of the present invention. detailed description
  • the multi-channel solenoid valve current collecting device shown in Fig. 1 is composed of a single chip A/D processing module 1, a CAN communication module 2, a computer communication module 3, an amplifying circuit module 4, a sampling resistor module 5, and an external circuit module 6.
  • Figure 2 shows the current sampling and amplifying circuit.
  • the precision resistor RSEN which is the micro-resistance and high-power of the resistor, is connected in series to the solenoid valve circuit to be measured.
  • the RSEN terminals are respectively connected to the first-stage operational amplifier OP1.
  • When current flows through RSEN a small voltage drop occurs across RSEN.
  • the first stage differential op amp OP1 extracts the tiny voltage drop across the resistor and adjusts the amplification factor through resistor Rx to the second stage operational amplifier.
  • the capacitor CF is used to filter the amplified signal, and finally the result is sent to the A/D processing module 1 of the single chip microcomputer.
  • the communication module 2 sends the collected and processed signals to the host computer through CAN communication.
  • the electromagnetic valve of the controlled object is an inductive load, so when the current changes, especially when it is turned on and off, a momentary high negative pressure that hinders the current change is generated, so a freewheeling circuit is added to the circuit. Diode D releases the high energy of the moment, but it still affects the device and even damages the chip, which also affects the accuracy of the acquired signal. Therefore, the first-stage operational amplifier OP1 selects a chip with high negative voltage, thus ensuring the first The primary circuit is not affected by the negative voltage, and the second stage is safe and accurate for signal processing due to the isolation of the first stage.
  • 3 is a flow chart of the acquisition program of the present invention. First, initialization is performed, and then all signals are collected, and signals sent to the single-chip microcomputer are converted, and the processing result is sent to the upper computer through CAN communication, and then it is judged whether the collection is over, and if not, Then, all signals are collected intermittently, and the process of conversion and transmission is performed.

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Description

一种多通道电磁阀电流采集装置及采集方法 技术领域
本发明涉及变速箱控制， 特别是涉及多通道电磁阀电流采集装置和采集方法。 背景技术
在自动变速箱控制中， 电磁阀的控制越来越重要， 其控制的好坏直接影响到乘坐 的舒适性和机械本体的寿命。 所以需要在控制软件的标定过程中实时监控电磁阀的工 作情况， 调整控制变量， 以得到最佳的控制策略。 电磁阀是一个电感性负载， 其控制 一般选用 PWM (脉宽调制） 控制技术， 对采样的要求比较高。 一般的采样电路难以 满足电路中高速变化的电流和电磁闽关断时产生的高负压冲击， 而且由于车内的恶劣 的电磁环境， 也难与上位机进行实时、 可靠的通信。 当需要同时对多路电流信号进行 采样时， 会产生采样不同步， 数据失真。 发明内容
本发明要解决的技术问题在于， 针对现在技术的不足， 提供一种多通道电磁阀电 流采集装置。 具体技术方案如下。
一种多通道电磁阀电流采集装置， 由单片机 A/D处理模块， CAN通信模块， 计 算机通信模块， 放大电路模块， 采样电阻模块， 外界电路模块组成， 其中采集电阻是 精密电阻， 串联在需要测量的电磁阀电路中， 当电流流过采集电阻时， 会在采集电阻 两端产生微小的压降，该压降输入放大电路模块中放大处理后，将结果送入单片机 A/D 处理模块。
放大电路模块包括第一级运算放大器、 调节电阻、 第二级运算放大器、 滤波电阻 和滤波电容， 采样电阻两端分别连接到第一级运算放大器中， 第一级运算放大器将采 样电阻两端的微小压降抽取，并经过调节电阻调整放大倍数后送入第二级运算放大器， 滤波电阻和滤波电容对放大过的信号进行滤波，最后将结果送入单片机 A/D处理模块。 单片机 A/D处理模块处理好的信号通过 CAN通信模块送入上位机。
其中第一级运算放大器是差分放大器， 第二级运算放大器是配置放大器。
本发明还公开了采用上述多通道电磁阀电流装置进行电流采集方法， 采样电阻是 精密电阻， 串联在需要测量的电磁阀电路中， 采集电磁阀的电流， 当电流流过采集电 阻时，会在采集电阻两端产生微小的压降,该压降通过放大处理后送入单片机 A/D处理 模块中进行转换， 最后将处理好的信号通过 CAN通信送入上位机。
在上述方法中， 将采样电阻两端产生的微小压降送到第一级运算放大器， 在经过 调节电阻调整放大倍数后再送入第二级运算放大器， 滤波电阻和滤波电容对放大过的 信号进行滤波， 然后将结果送入单片机 A/D处理模块。
在上述方法中， 第一级运算放大器是耐高负压的差分放大器； 第二级运算放大器 是配置放大器。
利用上述多通道电磁阀电流采集装置和方法， 能够实现高速实时的信号采集， 可 以适应快速变化的电压以及较高的负压， 方便地调节电流放大倍数和滤波频段， 有效 地降低电磁阀的电感特性带来的电流变化波动， 可将数据实时上传到上位机进行同步 监控分析， 便于对数据的分析。 具有耐高负电压， 放大倍数调整灵活， 通信速度快， 采样精度高的优点。 附图说明
图 1为本发明基本功能框图；
图 2 为本发明电流釆样放大电路；
图 3 为本发明采集程序流程图。 具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的描述。
图 1所示的多通道电磁阀电流采集装置， 由单片机 A/D处理模块 1， CAN通信模 块 2， 计算机通信模块 3， 放大电路模块 4， 采样电阻模块 5， 外界电路模块 6组成。
图 2所示的是电流采样放大电路，作为釆用电阻的微阻值大功率的精密电阻 RSEN 串联在需要测量的电磁阀电路中， RSEN两端分别连接到第一级运算放大器 OP1中， 当电流流过 RSEN时， 会在 RSEN两端产生微小的压降， 第一级差分运算放大器 OP1 将电阻两端的微小压降抽取并经过电阻 Rx调整放大倍数后送入第二级运算放大器， 电阻 RF和电容 CF对放大过的信号进行滤波，最后将结果送入单片机 A/D处理模块 1。 通信模块 2将采集处理好的信号通过 CAN通信送入上位机。
在电磁阔控制中， 被控对象电磁阀是一个电感负载， 所以在电流变化， 特别是开 启和关断的时候会产生阻碍电流变化的瞬间高负压， 因此在电路中加了续流回路一二 极管 D来释放这其中瞬间的高能量， 但还是会对器件产生影响甚至损坏芯片， 也会影 响采集信号的精准性， 因此第一级运算放大器 OP1选取耐高负压的芯片， 这样保证第 一级的电路不受负压的影响， 而第二级由于有了第一级的隔离， 可以安全精确的进行 信号处理。
图 3为本发明采集程序流程图， 首先， 进行初始化， 而后采集所有信号， 对送入 单片机的信号进行转换，将处理结果通过 CAN通信送入上位机，然后判断采集是否结 束， 如果没有结束， 则断续采集所有信号， 进行转换、 传输的流程。
最后所应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明而非限制， 尽管参照较佳实施 例对本发明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明进行修 改或者等同替换， 而不脱离本发明的精神和范围， 其均应涵盖在本发明的权利要求范 围当中。

Claims

权利要求书
1、 一种多通道电磁阀电流采集装置， 由单片机 A/D处理模块 （1 )、 CAN通信模 块 （2)、 计算机通信模块 （3)、 放大电路模块（4)、 采样电阻模块（5 ) 和外界电路模 块（6 ) 组成， 其中采集电阻（RSEN)是精密电阻， 串联在需要测量的电磁阀电路中， 当电流流过采集电阻 （RSEN) 时， 会在采集电阻 （RSEN) 两端产生微小的压降， 该 压降输入放大电路模块 （4) 中放大处理后， 将结果送入单片机 A/D处理模块 （1 )。
2、 如权利要求 1 所述的多通道电磁阀电流采集装置， 其特征在于： 放大电路模 块包括第一级运算放大器 （ΟΡ1 )、 调节电阻 （Rx)、 第二级运算放大器 （OP2)、 滤波 电阻（RF)和滤波电容 （CF)， 采样电阻 （RSEN) 两端分别连接到第一级运算放大器 ( OP1 ) 中， 第一级运算放大器 （OP1 ) 将采样电阻 （RSEN ) 两端的微小压降抽取, 并经过调节电阻（Rx)调整放大倍数后送入第二级运算放大器（OP2) ,滤波电阻（RF) 和滤波电容（CF)对放大过的信号进行滤波，最后将结果送入单片机 A/D处理模块（1 )。
3、 如权利要求 2所述的多通道电磁阀电流采集装置， 其特征在于： 单片机 A/D 处理模块 （1 ) 处理好的信号通过 CAN通信模块 (2)送入上位机。
4、 如权利要求 2或 3所述的多通道电磁阀电流采集装置， 其特征在于： 第一级 运算放大器 （OP1 ) 是耐高负压的差分放大器。
5、 如权利要求 2或 3所述的多通道电磁阀电流采集装置， 其特征在于： 第二级 运算放大器 （OP1 ) 是配置放大器。
6、 如权利要求 2— 5任一项所述的多通道电磁阔电流采集装置， 其特征在于： 该 装置还包括续流回路。
7、 如权利要求 6 所述的多通道电磁阔电流采集装置， 其特征在于： 续流回路是 由并联在电磁阀和采集电阻两端的二极管 （D ) 构成。
8、 一种多通道电磁阀电流采集方法， 采样电阻 （RSEN ) 是精密电阻， 串联在需 要测量的电磁阀电路中， 采集电磁陶的电流， 当电流流过采集电阻（RSEN )时， 会在 采集电阻 （RSEN ) 两端产生微小的压降，该压降通过放大处理后送入单片机 A/D处理 模块中进行转换， 最后将处理好的信号通过 CAN通信送入上位机。
9、 如权利要求 8 所述的多通道电磁陶电流釆集方法， 其特征在于： 将采样电阻 ( RSEN)两端产生的微小压降送到第一级运算放大器（ΟΡ1 )， 在经过调节电阻（Rx) 调整放大倍数后再送入第二级运算放大器 （OP2)， 滤波电阻 （RF) 和滤波电容 （CF) 对放大过的信号进行滤波， 然后将结果送入单片机 A/D处理模块 （1 )。
10、 如权利要求 9所述的多通道电磁阀电流采集方法， 其特征在于： 第一级运算 放大器 （OPl) 是耐高负压的差分放大器； 第二级运算放大器 （OP1) 是配置放大器。
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