专利名称：利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车的测试领域，特别涉及一种利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器。
背景技术：
目前，汽车的电子控制单元(ECU)是汽车电子控制系统的核心技术，其主要功能是根据内部的程序和数据对各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令。 因此对ECU的测试也显得尤为重要，其中传统的测试方法是搭建一个台架，安装上电机、电机控制器和旋转变压器，利用电机转动带动旋转变压器，以使旋转变压器输出旋变信号给 ECU进行分析，这样做的缺点是对电机的磨损比较大，测试范围较窄，极限情况无法测试， 危险系数比较高，占用空间大，测试不方便。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器，以满足对EUC测试的需要。为了达到上述目的及其他目的，本实用新型提供的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器，包括数字信号产生器，用于基于预设的信号幅度和转速生成离散三角函数信号；与所述数字信号发生器相连接的信号转换电路，用于将所述离散三角函数信号转换为两路模拟三角函数信号；信号调制电路，连接在所述信号转换电路输出端，用于以模拟三角函数信号对外部器件接入的基频信号进行调制，以模拟出旋转变压器输出的两路旋变信号；以及电源电路，用于向信号转换电路和信号调制电路提供所需电能。综上所述，本实用新型的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器采用调制技术， 可产生比较逼真且能被发动机ECU所辨识的旋变信号，该信号的幅值与速度设置极为方便；而且该模拟器具有体积小，使用便捷，安全系数高，可测试范围广等优点，为开发提供了方便。
图1为旋转变压器的工作原理示意图。图2为本实用新型的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器结构示意图。图3为本实用新型的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器具体实施例示意图。图4为本实用新型的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器的信号转换电路输出的信号波形图。图5为基带信号波形图。图6为本实用新型的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器的模拟的旋变信号波形图。图7为本实用新型的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器的乘法器电路示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型，以下将对旋转变压器的工作原理进行详细描述。如图1所示，当电机带动旋转变压器旋转时，旋转变压器的原边电压为 , = E sin wt，副边电压为Us4_s2 = KE sin wt sin θ，Us3_sl = KE sin wt cos θ，根据原边电压与副边电压的关系可以得到转子位置角θ与转速的关系为θ =2πΝν60+(，其中N为转速，C为常量， 则正弦旋变信号的波形关系式为Us4_s2 = KEsin wt sin θ =KE sin wt sin (2 π Nt/60+C), 余弦旋变信号的波形关系式为 Us3_sl = KE sin wt cos θ = KE sin wt cos (2 π Nt/60+C)。为了能模拟出旋转变压器输出的旋变信号，本实用新型的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器可包括数字信号产生器、信号转换电路、信号调制电路及电源电路，该模拟器的结构如图2所示。所述数字信号产生器用于基于预设的信号幅度和转速生成离散三角函数信号，例如，生成离散正弦或余弦函数等。作为一种优选方式中，所述数字信号产生器可采用基于 LabVIEff的计算机，如图3所示。所述信号转换电路与所述数字信号发生器相连接，用于将所述离散三角函数信号转换为两路模拟三角函数信号。在本实施例中，所述信号转换电路采用具有USB接口的多功能数据采集卡，例如，National Instrument公司的多功能数据采集卡NI-USB-6353，该多功能数据采集卡通过USB接口采集其生成的离散正弦或余弦函数数据，并转换为模拟正弦信号sin θ与模拟余弦信号cos θ。如图4所示，其为模拟正弦信号sin θ与模拟余弦信号 cos θ的波形图，其中，θ为转子位置角，其与转速的关系为θ = 2JiNt/60+C，N为转速，C 为常量。由此可见，调节转速N，即可改变转子位置角θ。所述信号调制电路连接在所述信号转换电路输出端，用于以模拟三角函数信号对外部器件接入的基频信号进行调制，以形成两路旋变信号。其中，基频信号可以是发动机 EUC提供的基频信号。例如，所述信号调制电路以图4所示的模拟正弦信号sine与模拟余弦信号cos θ对图5所示的基频信号进行调制，由此形成的旋变信号波形如图6所示，从图 6中可以看出包络信号即sine与cos θ的波形。作为一种优选方式，所述信号调制电路可包括连接在所述信号产生器输出端的两乘法器电路，即乘法器电路1与乘法器电路2，如图3所示。其中，每一路乘法器电路均可包括AD632BD芯片。以乘法器电路1为例，其具体电路结构如图7所示，该乘法器电路输入端Rl，R2两端接入由发动机ECU输出的基频信号，即如图5中所示的基频信号，nSIN+ 和nSIN-两端接入转子位置角θ的sin θ波形，乘法器电路输出端，即2端，输出的信号为 sine与基频信号的乘积。同样，乘法器电路2的电路结构也可如图7所示，不同在于乘法器电路2输出为cos θ与基频信号的乘积。此外，由于旋转变压器输出的正弦旋变信号与余弦旋变信号相当于变压器输出的信号，即差分信号，而经乘法器电路进行相乘操作后输出的信号是对地的信号，因此要模拟真实的旋变信号还需要对乘法器电路输出的信号进行处理，例如，可将两路乘法器电路输出的旋变信号分别经过放大隔离电路后，即可输出差分信号。优选的，所述放大隔离电路1 与放大隔离电路2均可包括放大器驱动电路与变压器隔离电路。其中，放大器驱动电路连接在乘法器电路输出端，如图7所示，运算放大器0PA4M连接在乘法器电路输出端；变压器隔离电路连接在放大器驱动电路输出端，由此，经过放大器驱动电路的处理可增强信号的驱动能力，然后通过变压器隔离变成差分信号。所述电源电路用于向信号转换电路和信号调制电路提供所需电能。在本实施例中，所述电源电路包括信号调制电路所需的开关电源及多功能数据采集卡所需的电源适配器。本实用新型的模拟器通过在某公司的发动机ECU上进行测试，其输出的旋变信号可以被该发动机E⑶识别，并且可以通过CAN通信读出转速，转速误差为士 0. 05 %。综上所述，本实用新型的模拟器能够产生比较逼真的旋变信号，其可以根据需要来设定所需的旋变信号的幅度和转速，所产生的信号也完全能够满足汽车发动机ECU的检测，且检测方法大为改善，可以在全速度范围内进行测试，速度改变快捷方便，且采用模拟电路与数据采集卡的方法，提高了测试中的安全性，且测试台体积小巧，给工程师在开发阶段的测试提供了很大的方便。上述实施例仅列示性说明本实用新型的原理及功效，而非用于限制本实用新型。 任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本实用新型的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求1.一种利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器，其特征在于包括数字信号产生器，用于基于预设的信号幅度和转速生成离散三角函数信号；与所述数字信号发生器相连接的信号转换电路，用于将输入的所述离散三角函数信号进行转换以输出两路模拟三角函数信号；信号调制电路，连接在所述信号转换电路输出端，用于以输入的模拟三角函数信号对外部器件接入的基频信号进行调制，以模拟出旋转变压器输出的两路旋变信号；电源电路，连接所述信号转换电路和信号调制电路，用于向信号转换电路和信号调制电路提供所需电能。
2.如权利要求1所述的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器，其特征在于所述数字信号产生器包括基于LabVIEW的计算机，所述信号转换电路通过USB接口与所述计算机连接。
3.如权利要求2所述的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器，其特征在于所述信号转换电路采用具有USB接口的多功能数据采集卡。
4.如权利要求1所述的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器，其特征在于所述信号调制电路包括连接在所述信号转换电路输出端的两乘法器电路、以及分别连接在一乘法器输出端的两放大隔离电路。
5.如权利要求4所述的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器，其特征在于放大隔离电路包括连接在乘法器电路输出端的放大器驱动电路以及连接在放大器驱动电路输出端的变压器隔离电路。
6.如权利要求1所述的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器，其特征在于所述电源电路包括开关电源。
7.如权利要求3所述的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器，其特征在于所述电源电路包括向所述多功能数据采集卡供电的电源适配器。
专利摘要本实用新型提供的利用乘法器模拟电机旋变信号的模拟器，包括用于基于预设的信号幅度和转速生成离散三角函数信号的数字信号产生器；用于将所述离散三角函数信号转换为两路模拟三角函数信号的信号转换电路；用于以模拟三角函数信号对外部器件接入的基频信号进行调制的信号调制电路；以及电源电路。该模拟器具有可测速度范围广，空间小，电机零磨损，便携性好，使用方便等优点。
文档编号G05B23/02GK201965484SQ201120076688
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者康兵, 段立卿, 王银杉, 韩伟 申请人:上海金脉电子科技有限公司