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汽車(chē)發(fā)動(dòng)機轉速信號模擬器設計
作者：
時(shí)間：2011-01-17
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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信號的調理過(guò)程分為以下3個(gè)部分：
①整形。輸入信號是頻率固定為1 MHz的PWM信號，其占空比按照正弦規律變化，經(jīng)過(guò)LMV931整形后得到向上平移后的正弦波。
②濾波。電容C1起到濾波的作用，濾除信號中的直流分量，正弦信號整體向下平移，得到標準的正弦波形。
③放大。標準正弦波最大幅值只有2．5 V，不能滿(mǎn)足磁電信號的要求，所以經(jīng)過(guò)LM7332放大一次，放大倍數β=R1／R2。
信號變換過(guò)程如圖3所示。
3 軟件設計
整個(gè)軟件部分分為模擬器配置狀態(tài)和模擬器輸出狀態(tài)。配置狀態(tài)主要功能為通過(guò)面板鍵盤(pán)或者RS232通信設定發(fā)動(dòng)機參數。輸出狀態(tài)主要功能是根據發(fā)動(dòng)機參數和傳感器的組合輸出當前需求轉速下的曲軸信號和凸輪軸信號。
3．1 逼近磁電正弦信號
模擬器是通過(guò)PWM信號軟件逼近的方式產(chǎn)生磁電信號。隨著(zhù)一個(gè)周期所分段數的逐漸增加，逼近的精度也逐步提高。但為了防止高速時(shí)程序頻繁進(jìn)出中斷會(huì )影響程序其他部分的運行，逼近所分段數不可過(guò)多。綜合逼近精度、單片機的總線(xiàn)頻率和正弦信號的對稱(chēng)性考慮，把凸
輪軸磁電信號的一個(gè)正弦周期平分20等份，通過(guò)不同占空比的PWM信號來(lái)逼近正弦信號中的20段，如圖4(a)所示；把曲軸信號的一個(gè)正弦周期平分12等份，通過(guò)不同占空比的PWM信號來(lái)逼近其中的12段，如圖4(b)所示。
計算逼近各點(diǎn)時(shí)間間隔。計算公式如下：
其中，TimeIntervalCrank為曲軸信號逼近各點(diǎn)時(shí)間的間隔計數值；TimeIntervalCam為凸輪軸信號逼近各點(diǎn)時(shí)間的間隔計數值；fbus為時(shí)鐘總線(xiàn)頻率(Hz)；Cranknumber為曲軸齒數(60、48)；Camwidth為凸輪軸齒寬(1，2，3…)；n為發(fā)動(dòng)機目標轉速(rpm)。
圖4中，實(shí)線(xiàn)為逼近的目標曲線(xiàn)，虛線(xiàn)為逼近得到的曲線(xiàn)，逼近后的曲線(xiàn)相對于目標曲線(xiàn)向右平移了一小段相位，在程序中應提前逼近的開(kāi)始時(shí)間，以消除逼近相位誤差。
PWM通道的模數寄存器的值恒定為19，正弦信號最大值對應的值寄存器的值為Rang，如圖4中的“6”點(diǎn)和“4”點(diǎn)。為了保證正弦信號的幅值隨著(zhù)轉速值而變化，Rang隨發(fā)動(dòng)機轉速增加而增大，Rang=Rang(nspeed)。
當逼近一個(gè)曲軸信號正弦波時(shí)，正弦信號中各點(diǎn)對應的正弦值如表1所列。各點(diǎn)對應的單片機值寄存器的值為T(mén)PM2CV0=Rang(nspeed)×Sin(Number)。同理，可以得到逼近凸輪軸磁電信號20個(gè)點(diǎn)對應值寄存器的值TPM2CV1。
為了省去單片機做乘除法運算所占的時(shí)間，在程序中將各點(diǎn)對應的寄存器值做成數組，直接調用。如果要逼近與圖4極性相反(先負后正)的正弦波，只需顛倒各點(diǎn)逼近順序，即逼近順序為20，19，18，…，2，1。
3．2 生成凸輪軸信號和曲軸信號
曲軸信號流程如圖5所示。首先判斷曲軸信號模式。
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