汽车发动机系统诊断仪的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种汽车发动机系统诊断仪，意在克服通过电位器进行模拟调节信号输出所带来的问题。包括依次连接的按键输入装置、微控制器MCU、数模转换器DAC、开关系统和输出缓冲器，所述微控制器MCU内设有I/O接口、串行通讯接口和PWM模块，所述I/O接口与所述按键输入装置连接，所述串行通讯接口与所述数模转换器DAC连接，所述PWM模块与所述开关系统连接。本发明实现了通过数字输出可变模拟电阻和可变占空比/幅度/频率信号，能够快速、准确地判断出汽车发动机系统的故障点。
【专利说明】汽车发动机系统诊断仪 【【技术领域】】
[0001] 本发明涉及一种发动机系统诊断装置，特别涉及一种能够通过数字调节输出模拟 电阻和可变占空比/幅度/频率信号的汽车发动机系统诊断装置。 【【背景技术】】
[0002] 目前，市场上手持式汽车发动机系统诊断仪，基本由万用表测量功能加上发动机 转速、闭合角、脉冲宽度、频率这几项测量功能构成。其改进类型也仅在于加上可调电阻输 出、方波信号输出、模拟各种传感器等功能，但都是通过电位器调节方式实现。因此，其调节 方式复杂，电位器反复使用容易损坏，且还存在有信号不稳、不好调节到需要的参数、可靠 性差等问题。 【
【发明内容】
】
[0003] 本发明意在克服上述通过电位器进行模拟调节信号输出所带来的问题，实现通过 数字输出可变模拟电阻和可变占空比/幅度/频率信号。本发明解决其技术问题所采用的 技术方案是：
[0004] 一种汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，包括依次连接的按键输入装置、微控制 器MCU、数模转换器DAC、开关系统和输出缓冲器，所述微控制器MCU内设有I/O接口、串行 通讯接口和PWM模块，所述I/O接口与所述按键输入装置连接，所述串行通讯接口与所述数 模转换器DAC连接，所述PWM模块与所述开关系统连接。
[0005] 所述汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，通过所述按键输入装置所输入数据被 保留在所述微控制器MCU的内存中，通过所I/O 口发送到所述数模转换器DAC，此数模转换 器DAC与运放IC11A组成标准的乘法数模转换器电路，此电路所输出电压通过另一个运放 IC13B与电阻R50, R51，R52组成的反向放大器，此放大器的放大倍数通过电子开关Sl，S2， S3控制，由此可输出不同幅度的直流电压信号。
[0006] 所述汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，所输出直流电压信号为IV，5V，12V三 档。
[0007] 所述汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，所述PWM模块能根据所述按键输入装 置所输入数据，产生所选择频率和占空比的5V方波信号。
[0008] 所述汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，所述PWM模块产生的5V方波信号通过 所述控制开关，使输出缓冲器在正脉冲接数模转换器输出，负脉冲接地，从而产生一个可变 幅度、频率、占空比的方波信号输出。
[0009] 所述汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，还包括一个由所述DAC电路和运放电 路构成的数字化模拟电阻输出电路，在所述数字化模拟电阻输出电路中，DAC电路与一个运 放电路IC11A连接成一个标准的乘法数模转换器电路，输出端为该运放电路（IC11A)的输 出端；二个输出电阻端RIN+，RIN-的第一个输出端RIN+通过射随器IC11D接到所述乘法数 模转换器的基准电压端，同时通过另一个射随器IC11C输出端串联一个电阻R43后，接入 一个反相输入放大器IC11B的正相端，该反相输入放大器IC11B还通过一个电阻R42连接 乘法数模转换器的输出端；所述反相输入放大器IC11B的反向端通过电阻R44接地，在所述 反相输入放大器IC11B反相端和其输出端之间接入反馈电阻R45,其输出端为第二个电阻 输出端RIN-，基准电阻R47接第一个电阻输出端RIN+与地；所述电阻R42, R43, R44, R45阻 值相同。
[0010] 所述汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，所述电阻R47为5K或200K，可通过汽车 发动机系统诊断仪表面的拨盘进行二档切换。
[0011] 由于本发明实现了数字化调节方法，能够通过数字调节输出模拟电阻、产生可变 占空比/幅度/频率的方波信号，可模拟汽车发动机电阻型和脉冲信号型传感器，达到判断 汽车发动机系统工作是否正常的目的。通过准确设定、模拟汽车发动机系统的各种传感器 不同状态的值，能帮助汽车维修工程师快速、准确地判断出汽车发动机系统的故障点，并排 除之。全部通过按键来调节，极大的方便了用户，避免由于电位器反复调节损坏的问题，提 高了测量的精度和速度。 【【专利附图】
【附图说明】】
[0012] 图1数字化可变幅度/频率/占空比的方波信号输出原理框图；
[0013] 图2数字化可变幅度/频率/占空比的方波信号输出原理图；
[0014] 图3数字化模拟电阻输出原理图；
[0015] 图4本发明产品的部分前面板示意图。 【【具体实施方式】】
[0016] 下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0017] 1数字化可变幅度/频率/占空比的方波信号输出
[0018] 其原理如图1、图2所示，本实施例使用"中颖"的单片机SH79F6431实现按键输 入，其所输出的数字信号通过"德州仪器"的12位高精度数模转换器DAC7811转换为模拟 信号，实现信号输出。具体原理如下：
[0019] ⑴可变幅度的实现：按动4个增加/减少按键，调整显示器上的电压值，这个值被 保留在MCU的内存中，并通过I/O 口发送到数模转换器DAC7811。DAC7811与运放IC11A组成 标准的乘法数模转换器电路，该电路的输出值等于负的基准电压乘以MCU输给ADC7811的 数值，再除以4096。基准电压为R47与R49的分压值，约等于3V，这样就得到了一个0?-3V 的输出电压。这个电压，通过IC13B与R50、R51、R52组成的反向放大器，放大器的放大倍数 通过电子开关S1，S2，S3控制，分1V，5V，12V三档，转换为正向可调的、最大电压分别为IV， 5V，12V三档输出。
[0020] ⑵可变频率和占空比的实现：按键选择输入改变频率或占空比的值，MCU内部PWM 模块根据这个值对应产生所要求频率和占空比的5V方波信号；
[0021] ⑶可变占空比、幅度、频率的方波信号的实现：
[0022] 如图2所示，用PWM产生的5V方波信号控制开关，让输出缓冲器在正脉冲接数模 转换器输出，负脉冲接地，这样就得到了一个输出可变幅度、频率、占空比的方波信号
[0023] 2、数字化模拟电阻的实现
[0024] 图3所示是一个数字化模拟电阻输出原理图，电路由一个DAC电路和四个集成运 放电路构成。DAC芯片DAC7811与运放电路IC11A连接成一个标准的乘法数模转换器电 路，输出端为IC11A的输出端；输出电阻端分别为RIN+，RIN-，输出电阻端RIN+通过射随器 IC11D接到乘法数模转换器的基准电压端，RIN+端同时通过射随器IC11C输出端串联一个 电阻R43后，接入另一个反相输入放大器IC11B的正相端，IC11B的正相端还通过一个电阻 R42连接乘法数模转换器的输出端；IC11B的反向端通过电阻R44接地，在IC11B反相端和 IC11B的输出端之间接入反馈电阻R45, IC11B的输出端为电阻输出端RIN-，基准电阻R47 接RIN+与地；所述电阻R42、R43、R44, R45阻值相同。
[0025] 电路分析如下：
[0026] 对于 12 位 DAC7811 电路有：DVout = -Vl*(RK/4096)
[0027] (其中RK是MCU输出给DAC的数字电阻值，最大为4096)
[0028] 又有：V3 = V1+ (DVout - VI) /2
[0029] = [Vl-Vl*(RK/4096)]/2............(1)
[0030] 再计算 V2 :V2 = 2*V3 = Vl-Vl* (RK/4096)............... (2)
[0031 ] 现在计算被测电阻Rx上流过的电流lx,忽略运放输入端电流，lx等于流过R47上 的电流，
[0032] 则：Ix = Vl/R47.................................... (3)
[0033] 现在来求 Rx :Rx = (Vl-V2)/Ix
[0034] 代入 2)、⑶式得：Rx = Μ7* (RK/4〇96)
[0035] 可见输出电阻值只与DAC输出比例及R47的阻值有关，最大为R47,变化步进为 1/4096。
[0036] 本发明根据汽车上电阻型传感器的阻值范围，设定了 5K和200K两个档位，R47在 这两档分别取值5K和200K，通过拨盘切换。例如200K Ω档输出100K Ω，MCU输出给DAC7811 一个2048的数，则该电路模拟输出100ΚΩ的电阻，MCU这时给显示芯片发送显示100ΚΩ的 指令，则显示和输出一致。
[0037] 3前面板设置
[0038] 图4为本发明产品的部分前面板示意图，图中：
[0039] ① AC/DC或僻·_切换开关
[0040] ②数据保持开关
[0041] ③最大/最小值开关
[0042] ④峰值保持开关
[0043] ⑤背光开关
[0044] ⑥量程选择开关
[0045] 说明如下：
[0046] a、电压、电流、电阻测量时手动量程切换；
[0047] b、转速测量时选择4冲程/2冲程发动机；
[0048] c、占空比/脉冲宽度测量时，选择测量正脉冲或负脉冲宽度；
[0049] d、电压信号输出时，长按2秒，选择直流电压输出还是方波信号输出。选择方波 信号输出时，点按此开关，三个数据显示区其中一个显示区下的小三角符号在这三个数据 显示区下循环移动，移动到那个区下面，就可以调整那个区的数据。调整方法：按面板上的 键快速调高该参数，按快速调低该参数，按"一"精密调高该参数，按"V"精密调 低该参数，根据需要，按动按键调整到需要输出的信号。
[0050] ⑦功能/量程开关：打开此开关来选择功能或关闭仪器
[0051] ⑧保护套。
【权利要求】
1. 一种汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，包括依次连接的按键输入装置、微控制器 MCU、数模转换器DAC、开关系统和输出缓冲器，所述微控制器MCU内设有I/O接口、串行通讯 接口和PWM模块，所述I/O接口与所述按键输入装置连接，所述串行通讯接口与所述数模转 换器DAC连接，所述PWM模块与所述开关系统连接。
2. 根据权利要求1所述的汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，通过所述按键输入装 置所输入数据被保留在所述微控制器MCU的内存中，通过所I/O 口发送到所述数模转换器 DAC，此数模转换器DAC与运放（IC11A)组成标准的乘法数模转换器电路，此电路所输出电 压通过另一个运放（IC13B)与电阻（R50，R51，R52)组成的反向放大器，此放大器的放大倍 数通过电子开关（Sl，S2, S3)控制，由此可输出不同幅度的直流电压信号。
3. 根据权利要求2所述的汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，所输出直流电压信号 为 1V，5V，12V 三档。
4. 如权利要求1所述的汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，所述PWM模块能根据所述 按键输入装置所输入数据，产生所选择频率和占空比的5V方波信号。
5. 根据权利要求4所述的汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，所述PWM模块产生的 5V方波信号通过所述控制开关，使输出缓冲器在正脉冲接数模转换器输出，负脉冲接地，从 而产生一个可变幅度、频率、占空比的方波信号输出。
6. 根据权利要求1至5中任一权利要求所述的汽车发动机系统诊断仪，其特征在于， 还包括一个由所述DAC电路和运放电路构成的数字化模拟电阻输出电路，在所述数字化模 拟电阻输出电路中，DAC电路与一个运放电路（IC11A)连接成一个标准的乘法数模转换器 电路，输出端为该运放电路（IC11A)的输出端；二个输出电阻端（RIN+，RIN_)的第一个输出 端（RIN+)通过射随器（IC11D)接到所述乘法数模转换器的基准电压端，同时通过另一个 射随器（IC11C)输出端串联一个电阻（R43)后，接入一个反相输入放大器（IC11B)的正相 端，该反相输入放大器（IC11B)还通过一个电阻（R42)连接乘法数模转换器的输出端；所 述反相输入放大器（IC11B)的反向端通过电阻（R44)接地，在所述反相输入放大器（IC11B) 反相端和其输出端之间接入反馈电阻（R45)，其输出端为第二个电阻输出端（RIN-)，基准 电阻（R47)接第一个电阻输出端（RIN+)与地；所述电阻（R42，R43，R44，R45)阻值相同。
7. 根据权利要求6所述的汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，所述电阻R47为5K或 200K，可通过汽车发动机系统诊断仪表面的拨盘进行二档切换。
【文档编号】G01M15/00GK104122090SQ201410343028
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】白志平 申请人:白志平