专利名称：步进电机驱动的机油压力表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车发动机，具体涉及一种检测发动机机油压力的步进电 冲/L驱动的才几油压力表。
背景技术：
目前^r测发动积4几油压力表的压力传感器输出信号为-5mV— 50mV的电压 信号，通常纟敖控制器的采样信号为0—5V的电压信号，且只对正电压/电流信号 进行采样，对于上述压力传感器输出的-5mV— 50mV电压信号，微控制器无法直 接进行采样量化，因此，需要对压力传感器输出信号进行处理及放大，使电路 输出信号为微控制器可采样的(0-5V)电压。针对以上情况，传统的处理方法 为采用双电源供电或者是采用正电源到负电源转换的芯片提供负电源，以适应 双电源运算放大器对负输入信号的处理。但由于传统运算放大电路电压输出摆 幅比较低，如果将输出信号放大到微控制器所需的电压信号，将无法保证线性 度。为了使运算放大电路得到比较大的输出幅度(0-5V),并且保证输出信号的 线性度，通常采用+6V和-6V以上的电源给运算放大电路以及微控制器供电，但 微控制器工作时的电压一般为+5V，当输入电压过高时容易将微控制器的1/0接 口烧毁，所以为了保护微控制器的1/0接口，需要采用限幅保护措施，以解决 电压不匹配问题，但这样一来会使整个电路复杂，成本上升。此外，目前压力 表指针的线性调整和零点、满度调整一般采用电位器手动进行调试，这种方式 需要反复调试才能达到相应的精度要求，调试过程非常麻烦，调试精度和重复 性也较差；而且调试时间一般大于30分钟/台，随着时间的推移参数发生变化， 容易产生零点和满度飘移，其线性度发生变化，调试的重复比较差。 实用新型内容为解决上述技术问题，本实用新型提供一种步进电机驱动的机油压力表， 它采用单电源对电路供电，并可使输入微控制器的采样信号幅度提高，电路能 保证该采样信号的线性度，同时本实用新型具有电路结构简单,成本较低、重复
性好、线性度高、可靠性高以及具有远程输送信号的优点。本实用新型的目的是这样来实现的 一种步进电机驱动的机油压力表，包 括微控制器以及压力传感器，压力传感器用于感应机油的压力变化并将该变化 转换为电信号发出，还包括与微控制器电连接的电源转换器，电源转换器将汽 车电瓶的输出电压转换为微控制器标准工作电压输出；以及电连接于压力传感 器与微控制器之间的轨到轨信号处理器，轨到轨信号处理器将压力传感器发出 的电压信号实行电平迁移，并作放大后输出到微控制器；以及电连接于轨到轨 信号处理器与电源转换器之间的基准电压源，该基准电压源为轨到轨信号处理 器提供电平迁移的迁移电压；以及与微控制器输出端电连接的电机驱动器，电 机驱动器将微控制器输出的电信号放大后输出到与压力表指针连接的步进电 机；以及与微控制器的SPI输出接口电连接一 V/I线性转换器，V/I线性转换器 将微控制器输出的电压信号转换成电流信号用于远程输送。采用了上述方案，与微控制器电连接的电源转换器，通过单电源对电路供 电，可将汽车电瓶的输出电压转换为微控制器标准工作电压输出，输出到轨到 轨信号处理器的电压和微控制器的电压相同时，可使轨到轨信号处理器输出电 压幅度提高，以提高采样信号量化分辨率、保证采样信号的线性度；同时还可 防止电压过高时将《效控制器的1/0接口烧毁；且无须采用限幅保护措施来解决 电压不匹配问题，致使电路结构简单化，生产成本降低。电连接于压力传感器 与微控制器之间的轨到轨信号处理器，轨到轨信号处理器将压力传感器发出的 电压信号实行由负到正的电平迁移，可避免传统方法采用正电源到负电源转换 的芯片提供负电源，使电路结构简化；并且可以减少输出的电信号失真，以及 线性度的增益得到加强，满足微控制器对传感器信号进行采样量化处理。轨到 轨信号处理器中由电平迁移放大电路与电压跟随器组成，电压跟随器对电平迁 移放大电路输出的信号可起緩冲作用，不但可提高带载能力，而且可以隔离较 大负载。樣i控制器的SPI输出接口电连接一 V/I线性转换器，通过线性转换电 路，将纟效控制器处理的电压信号转换为4-20mA的电流信号输出，并远程输送到 发动机的其它单元作为这些单元的信号输入。电连接于轨到轨信号处理器与电源转换器之间的基准电压源，基准电压源
可为轨到轨信号处理器提供所必须的迁移电压；基准电压源中包含一个三端可 调分流基准源，三端可调分流基准源不仅具备温度补偿温度系数低，并且具有 良好的热稳定性能以及去耦性能，以加强电路稳定性。此外，三端可调分流基 准源内部含有一个2. 5V的基准电压，所以当在三端可调分流基准源的REF端引 入输出反馈时，可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。微控制器的引脚11及引脚12经导线引出分别与电路板上设置的两个用于 零点调整或满度调整接口焊接，由于压力传感器表现为电阻变化，采用标准压 力发生器代替电位器，连接满度调整或零点调整接口，由微控制器对当前零点 或满度对应的电压采样，通过微控制器内预置的程序自动修正，实现对压力表 零点或满度的调整。因此，本实用新型零点调整和满度调整简单，调整时重复 性好，而且整个调整时间小于2分钟，并且可以减少人工l喿作时间和元件的参 数不一致带来的误差，确保调整精度。本实用新型在野外加油车上进行测试试验， 一次性地通过相应的试验，实 现了压力表线性指示和数据的远程传输，满足其野外作业的高可靠性。该压力 表的线性度高于测试中的野外作业的参数要求，输出4-20mA的电流信号在用于 PLC对其进行采集，精度完全满足要求，并且传输的数据稳定可靠。
以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式
作进一步的详细说明。对于 所属技术领域的技术人员而言，从对本实用新型的详细说明中，本实用新型的 上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
图1为本实用新型步进电机驱动的机油压力表的电路框图； 图2为图1中的电源转换器的电^^示意图； 图3为图1中的表盘背光指示电路的示意图； 图4为图1中的基准电压源的电路示意图； 图5为图1中的轨到轨信号处理器的电路示意图； 图6为图1中的电机驱动器与微控制器连接的电路示意图； 图7为图1中的V/I线性转换器的电路示意图。
具体实施方式
参照图l至图7,本实用新型的步进电机驱动的机油压力表具有微控制器 U5、压力传感器(压力传感器在图中未示出)、电源转换器、轨到轨信号处理器、 基准电压源、电机驱动器、V/I线性转换器。压力传感器用于感应机油的压力变 化并将该变化转换为电信号发出，电源转换器与微控制器电连接，将汽车电瓶 的输出电压转换为微控制器标准工作电压输出；压力传感器与微控制器之间电 连接轨到轨信号处理器，将压力传感器发出的电压信号实行电平迁移，并作放 大后输出到微控制器；轨到轨信号处理器与电源转换器之间电连接基准电压源， 为轨到轨信号处理器提供电平迁移的迁移电压；电机驱动器与微控制器输出电 连接，将微控制器输出的电信号放大后输出到与压力表指针连接的步进电机； 微控制器的SPI输出接口电连接一 V/I线性转换器，V/I线性转换器将微控制器 输出的电压信号转换成电流信号用于远程输送。参照图2，电源转换器的电路结构，电源转换器将汽车电瓶的输出电压转换 为微控制器标准工作电压输出。汽车电瓶的输出电压VBAT电压范围为20V到 28V。电源转换器IC1为一个三端式可调集成稳压器，电源转换器IC1的型号为 LM317LH。 VBAT依次通过二极管Dl和限流电阻Rl与电源转换器IC1的输入引脚 3连接，电容C3与电解电容C4并联在电源转换器IC1的引脚3与地之间。电源 转换器通过二极管Dl阴极引出一电源VI,该电源的电压为24V。电阻Rl与电 容C3、 C4构成限流滤波电路，使三端式可调集成稳压器避免受群脉冲干。电阻 R5、 R7以及电容C5并联在电源转换器IC1的引脚1与地之间，电源转换器的引 脚2通过电阻R3与其引脚1连接。电解电容Cl及C2连接在电源转换器IC1的 引脚2与地之间，电解电容C1及C2用于储能，当电源断电后，可以保证微控 制器保存相应数据和步进电机复位时所需要的能量，使得停电后有足够的能量 使步进电机驱动压力表指针回到零刻度。电源转换器通过输出支路分别与微控 制器、轨到轨信号处理器、表盘背光指示电路、电机驱动器以及V/I线性转换 器连接，向各电路单元提供所需电源。电源电压经电源转换器转换后，由电源转换器IC1的输出引脚2输出一 5V 的电压VCC,由选定元件的参数，根据下列步骤可以得到电源转换器的输出电压 VCC为 VCC=1.25V(1+ (R5〃R7) /R3+Iadj x (R5〃R7)由于电源转换器IC1的调节电流很小，忽略Iadj的影响，则电路的输出值 近似为VCC=1. 25V(1+ (R5〃R7) /R3) 本实施例电阻115=1. 5k， R7=20K, R3-470 则VCC=5. 01V参照图l及图3,压力表的表盘背光指示电路由并联的三条并联的支路组成， 支路一由电阻R2串联发光二极管D2、 D3构成，支路二由电阻R4串联发光二极 管D5、 D6构成，支路三由电阻R6串联发光二极管D7、 D8构成，电阻R2、 R4、 R6为各自所在支路起限流作用。表盘背光指示电路一端与VI连接，另一端通过 二极管D4与地连接。为保证发光二极管的亮度变化不大，本实用新型中减少发 光二极管的串联个数增大限流电阻的阻值，使电流受电压影响的减小，如R2、 D2、 D3组成的支路中电流大小为(V1-VD2-VD3) /R2= (24V-3.4V) /4. 7K=5mA， 当电源电压变化为28V时电流约为5.5mA;当电源电压变化为20V时电流约为 4.5mA,整个电流随电压的变化在土O. 5mA以内，保证了发光二极管的亮度变化 满足要求。参照图l及图4，电连接于轨到轨信号处理器与电源转换器之间的基准电压 源，该基准电压源为轨到轨信号处理器提供电平迁移的迁移电压。基准电压源 中包含一个三端可调分流基准源IC3,三端可调分流基准源采用TL431ALCP型芯 片。三端可调分流基准源的引脚3与地连接，其引脚2通过限流电阻R28与稳 压电源的输出电压VI连接，电阻R31、R34串接在三端可调分流基准源的引脚2、 3之间。三端可调分流基准源的电压输出引脚1电连接在电阻R31与R34之间， 基准电压源输出5V的电压V2通过电阻R31—端引出；分压电阻R30、 R33串接 在电阻R31与地连接，电阻R30与电阻R33之间连接一个用于与轨到轨信号处 理器电连接的电阻R29,电阻R33两端并连一电容C33。基准电压源的输出5V 的电压经电阻R30分压，以及经电容C30滤波后，在电阻R33两端的输出一个 为基准电压V5，该电压的大小为5V x R33/ ( R33+R30 ) =5V x 390/2390=0. 82V
电阻R33 —端通过电阻R29与轨到轨信号处理器中的运算力文大器U4C的同 相输入引脚电连接，为轨到轨信号处理器提供电平迁移所需的迁移电压。三端 可调分流基准源的内部含有一个2. 5V的基准电压，当在其引脚1 (REF端)引 入输出反馈时，使其可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。 当R31和R34的阻值确定时，两者对V2的分压引入反馈，若V2增大，反馈量 增大，TL431ALCP的分流也就增加，从而又导致V2下降，此时 V2-(l+R31/R34)Vref (Vref为芯片内部参考电压，其大小为2. 5V)。选择不同 的R31和R34的值可以得到从2. 5V到36V范围内的任意电压输出，特别地，当 R31-R34时,V2-5V。 R28起限制电流的作用,最大电流为(24V-5V )/2K=9. 5mA， 保证了最大输入电流小于TL431ALCP极限工作电流。运算》文大器U4A的反向输 入引脚通过电阻R20、 R24与运算放大器U4D的反相输入引脚连接。参照图1及图5，电连接于压力传感器与微控制器U5之间的轨到轨信号处 理器(Rail-To-Rail),轨到轨信号处理器将压力传感器发出的电压信号实行电 平迁移，并作放大后输出到微控制器。轨到轨信号处理器由电平迁移放大电路 以及与电平迁移放大电路电连接的电压跟随器组成。电平迁移放大电路对传感 器输出的信号进行放大，并通过电压基准源提供的电压将上述放大的信号进行 电平迁移。电平迁移放大电路包括运算放大器U4A、 U4C、 U4D，运算放大器U4A 以及U4D的同相输入引脚3、 12与连接压力传感器的连接器J2连接，压力传感 器两个输出端分别与连接器J2的引脚1、 2连接。压力传感器用于感应机油的 压力变化并将该变化转换为电信号发出，本实用新型中压力传感器采用应变电 阻式的压力传感器，其由四个应变电阻构成的电桥，该电桥将机油的压力变化 变换为-5mV—50mV的电压输出。连接器J2的引脚4与地连接，其引脚3与基准 电压源的输出电压V2连接。运算放大器U4A的反向输入引脚2通过电阻R20、 R24与运算放大器U4D的反相输入引脚13连接，电阻R22与电容C21并联在运 算放大器U4A输出引脚1与反相输入引脚之间，运算放大器U4A的输出引脚1 通过电阻R21与运算放大器U4C反相输入引脚9连接，运算放大器U4A的同相 输入引脚3还通过电容C19与地连接，其引脚11与地连接。电阻R23与电容C25 并联在运算放大器U4D输出引脚14与反相输入引脚13之间，运算放大器U4D
的同相输入引脚还通过电容C28与地连接，运算放大器U4D输出引脚与电阻R25 的一端连接，电阻R25的另一端分别连接电压基准源和运算放大器U4C的同相 输入引脚10。电阻R19与电容C20并联在运算放大器U4C输出引脚与其反相输 入引脚之间，运算放大器U4C引脚4分别与VCC连接，以及通过电容C22与地 连接；运算放大器U4C通过电阻R42与电压跟随器连接。电压跟随器用于对电 平迁移放大电路输出的电压信号进行緩沖，电压跟随器由运算放大器U4B、电阻 R42以及电阻18组成，其中，电阻R18连接在运算放大器U4B的信号输出引脚 7与反相输入引脚6之间，电阻R42连接在运算放大器U4B同相输入引脚与电平 迁移放大电路输出端之间，运算放大器U4B通过电阻R40与微控制器的41脚连 接。运算放大器U4A、 U4B、 U4C、 U4D均采用LMX324型号芯片。根据下列步骤可以得到电平迁移放大电路输出的电压信号(VOUT)为前 级运算放大器U4A、 U4D的放大倍数Al= (1+( R22+R23 ) / ( R20+R24 )) (1)压力传感器的输入电压为VIN=V1IN-V2IN，由式(1 )得到前级运算放大 器输出电压，其值大小为V3-V4=A1x VIN-VIN x (1+ ( R22+R23 ) / ( R20+R24 )) ( 2 )运算放大器U4C的电压放大倍数为A2-R19/R21 (3)根据电压叠加原理知道，传感器单独输入时输出电压为 V0UT1= (Al x VIN) x A2=(VIN x (1+ (R22+R23) / (R20+R24))) x R19/R21 (4) 基准电压单独作用于第二级时，输出电压为 V0UT2=R25/ (R25+R29) xV4x (l+R19/ R21)由R19= R25，R21= R29，得到VOUT2=V5;由基准电压运算知道VOUT2-V5-0. 82V 则总的电压输出为V0UT=V0UT2+V0UT1=(VIN x (1+( R22+R23 ) / ( R20+R24 )) x R19/R21+V5(5)由式(5)可以得出，当输入电压为负电压时，选取合适的基准电压V4使 得输出电压大于OV,从而实现电平的迁移。输出电压最终可以调整到0-5V之间。当传感器输入为-5mV时，传感器单独作用时的输出电压为 R20=R24=7. 5k , R22=R23=100k，R19=51k,R21=10k 输出电压为VOUT1--0. 36V (6) 在加入偏置电压后电路的总体输出电压为 VOUT- V0UT2+ VOUT1=0. 82-0. 36V =0. 46V 当传感器输入位+50mV时，传感器单独作用时的输出电压为 ■Tl=3. 6V (7)在加入偏置电压后电路的总体输出电压为 VOUT= V0UT2+ VOUT1=0. 82+3. 6V =4. 42V( 8 )由式(7)和式(8)得知，通过轨到轨信号处理器处理后，整个输出电压 在O. 46V到4.42V之间，将压力传感器的输出电压从-0. 36V到3. 6V到迁移到0. 46V到4.42V之间，实现了电平迁移和对微控制器输入电压的要求。参照图l及图6，与微控制器输出端电连接的电机驱动器，电机驱动器将微 控制器输出的电信号放大后输出到与压力表指针连接的步进电机。微控制器U5 采用68HC908LJ12型芯片，微控制器的11脚及12脚经导线引出分别与电路板 上设置的两个用于满度调整或零点调整接口 H2焊接，H2在电路板上为两个孔。 微控制器U5接收到轨到轨信号处理器的电压信号后，其输出信号通过电机驱动 器电流放大，提供给与压力表指针连接的步进电机Ml。电机驱动器由四个与非 门U3A、 U3B、 U3C、 U3D构成，微控制器的输出引脚45、 46、 59、 60分别对应 与U3D、 U3C、 U3B、 U3A连接，各与非门的输出端分别对应与步进电机的接线端1、 2、 3、 4连接,各与非门均采用MC74ACT08芯片。参照图1及图7，微控制器的SPI输出接口电连接一 V/I线性转换器，将微 控制器输出的电压信号转换成电流信号用于远程输送。V/I线性转换器包括D/A 转换器U1、 一级运算放大器U8B、第一晶体三极管Q5、 二级运算放大器U8A以 及第二晶体三极管Q6。 D/A转换器Ul与微控制器SPI接口连接，微控制器的SPI 接口为其引脚17、 25、 26、 29 ， D/A转换器U4的引脚1、 2、 3、 4分别对应与 微控制器的引脚25、 17、 29、 26连接，将微控制器SPI接口输出的10位数字 信号转化为0. 4V-2. OV的模拟电压信号。D/A转换器U1为一个IO位数模转换器，
D/A转换器釆用TLC5615型芯片。D/A转换器U4的引脚5与地连接；其引脚6 为反馈输入端；其引脚8与VCC连接，以及通过电容C9与地连接；其引脚7通 过电阻R8与一级运算放大器U8B的同相输入引脚5连接。 一级运算放大器U8B 反相输入引脚6与第一晶体三极管Q5的发射极一并通过电阻R54与地连接，其 输出引脚7与第一晶体三极管Q5的基极连接。第一晶体三极管Q5的集电极通过电阻R53与电源转换器的输出端VI连接， 也可以直接与汽车瓶池输出端连接，电阻R53通过稳压二极管D18与VI连接。 第一晶体三极管Q5的集电极与二级运算放大器U8A的同相输入引脚连接；二级 运算放大器U8A的反相输入引脚与第二晶体三极管Q6的发射极一并通过电阻 R55与VI连接，二级运算放大器U8A的输出引脚1与第二晶体三极管Q6的基极 连接，第二晶体三极管Q6集电极与连接器H1连接。 一级运算放大器U8B、第一 晶体三极管Q5以及电阻R54组成一个恒流负载，电流的大小由U8B的5脚电压 控制。二级运算放大器U8A的输入电流极小，电阻R53流过的电流和R54上的 电流相等，电阻R53和R54的阻值相等，电阻R54两端的电压和R53两端电压 相等，此时电阻R54两端的电压和D/A转换器Ul的输出电压相等，范围为 0.4V-2V。由于运放的特性，稳定后的输入的两端电位相等，电阻R55的电压和 R54两端电压相等，电阻R55两端的电压和D/A转换器的输出电压相等，电阻 R55的电压受D/A转换器的输出电压控制，输出电流I范围为4-20mA (0. 4V/R55=4mA, 2. 0V/R55=20mA ),电流和电压呈线性转换关系。实现了电压 和电流V-I的线性转换，并通过连接器Hl输出，输出的4-20mA用于温度信号 的远程传输并送到发动机的其它单元作为这些单元的标准输入信号。使用时具 体连接方法为连接器HI的2脚与公共地连接，HI的1脚连接到其它部分的电 流输入端。本实用新型的工作过程为压力传感器将感应的压力变化转化为-5mV-50mV 电压信号输出，该信号通过运算放大器U4A、 U4C、 U4D以及相关的外围电阻电 容组成的放大器对传感器的小信号进行放大，并通过电压基准源提供迁移电压 进行电平迁移，使放大后的电压信号在0V-5V之间，该信号由U4B、 R42、 R18 组成电压跟随器经緩沖后，被送到微控制器引脚41 (ADIN),进入微控制器内部
的A/D转换器。经微控制器的A/D转换器对输入的模拟电压进行采样量化，转 换为整数值。并通过软件算法， 一路转换为步进电机的驱动波形，并通过电机 驱动器进行驱动，送往步进电机M1的线包，步进电机M1带动指针旋转，在线 性刻度盘上指示机油的压力值。采样得到的数据另一路通过微控制器的SPI接 口输出10位数字信号，通过10位D/A转换器U1(TLC5615)转化为0. 4V-2. OV的 电压信号，该电压信号经一级运算放大器U8B、第一晶体三极管Q5以及电阻R54 组成恒流负载转换为电流信号，电流和电压呈线性转换关系，通过二级运算放 大器U8A将该电流I放大为4-20mA ( 0. 4V/R55=4mA, 2. 0V/R55=20mA )，并通过 连接器HI输出。输出的4-20mA用于温度信号的远程传输并送到发动机的其它 单元作为这些单元的信号输入。采用本实用新型对压力表指针零点调整过程为将压力传感器与标准压力 发生器连接，连接器J2的引脚1、 2分别与压力传感器的两个输出端连接，调 整标准压力发生器，使其输出压力为零；将H2的2脚(通过导线与微控制器引 脚11连接的过孔)用导线短接到地，孩i控制器立即对当前零点对应的电压采样， 作为压力表的初始零点，以扣除零点的电压偏差，通过微控制器内部预置的程 序直接调零。采用本实用新型对压力表指针满度调整过程为将压力传感器与标准压力 发生器连接，连接器J2的引脚1、 2分别与压力传感器的两个输出端连接，调 整标准压力发生器，使其输出压力为零，这时压力传感器检测到的压力值为零； 将H2的1脚(通过导线与微控制器引脚12连接的过孔)用导线短接到地，微 控制器立即对当前零点对应的电压采样，作为压力表的初始零点，以扣除零点 的电压偏差，通过孩t控制器内部预置的程序直接调零。通过设置H2的引脚1、 2 组合，还可以通过微控制器内预置的程序可进行多点线性修正。方法和满度、 零点的调试方法相同。虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本实用新型， 任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型之精神和范围内，当可作 些许之更动与改进，因此本实用新型之保护范围当视权利要求所界定者为准。
权利要求1. 一种步进电机驱动的机油压力表，包括微控制器以及压力传感器，压力传感器用于感应机油的压力变化并将该变化转换为电信号发出，其特征在于还包括与微控制器电连接的电源转换器，电源转换器将汽车电瓶的输出电压转换为微控制器标准工作电压输出；以及电连接于压力传感器与微控制器之间的轨到轨信号处理器，轨到轨信号处理器将压力传感器发出的电压信号实行电平迁移，并作放大后输出到微控制器；以及电连接于轨到轨信号处理器与电源转换器之间的基准电压源，该基准电压源为轨到轨信号处理器提供电平迁移的迁移电压；以及与微控制器输出端电连接的电机驱动器，电机驱动器将微控制器输出的电信号放大后输出到与压力表指针连接的步进电机；以及与微控制器的SPI输出接口电连接一V/I线性转换器，V/I线性转换器将微控制器输出的电压信号转换成电流信号用于远程输送。
2. 根据权利要求1所述的步进电机驱动的机油压力表，其特征在于所述 轨到轨信号处理器由电平迁移放大电路以及与电平迁移放大电路电连接的电压 跟随器组成，其中电平迁移放大电路对传感器输出的信号进行放大，并通过电 压基准源提供的电压将上述放大的信号进行电平迁移；电压跟随器用于对电平 迁移放大电路输出的电压信号进行緩冲。
3. 根据权利要求2所迷的步进电机驱动的机油压力表，其特征在于所述 电平迁移放大电路包括运算放大器U4A、 U4C、 U4D，运算放大器U4A和U4D的同 相输入引脚与连接压力传感器的连接器J2连接，运算放大器U4A的反向输入引 脚通过电阻R20、 R24与运算放大器U4D的反相输入引脚连接，电阻R22与电容 C21并联在运算放大器U4A输出引脚与反相输入引脚之间，运算放大器U4A的输 出引脚通过电阻R21与运算放大器U4C反相输入引脚连接；电阻R23与电容C25 并联在运算放大器U4D输出引脚与反相输入引脚之间，运算放大器U4D输出引 脚与电阻R25的一端连接，电阻R25的另一端分别与电压基准源和运算放大器 U4C的同相输入引脚10连接；电阻R19与电容C20并联在运算放大器U4C输出引脚与其反相输入引脚之间，运算放大器U4C的输出引脚与电压跟随器连接。
4. 根据权利要求2所述的步进电机驱动的机油压力表，其特征在于所述 电压跟随器包括运算放大器U4B，运算放大器U4B的信号输出引脚7与反相输入 引脚6之间连接一个电阻R18，运算放大器U4B的同相输入端通过电阻R42与电 平迁移放大电路输出端连接，运算放大器U4B通过电阻R40与微控制器连接。
5. 根据权利要求1所述的步进电机驱动的机油压力表，其特征在于所述 基准电压源中包含一个三端可调分流基准源IC3,该三端可调分流基准源的引脚 3与地连接，其引脚2通过限流电阻R28与电源转换器连接，电阻R31、 R34串 接在三端可调分流基准源的引脚2、 3之间，三端可调分流基准源的电压输出引 脚1电连接在电阻R31与R34之间，基准电压源通过电阻R31 —端引出输出电 压V2，分压电阻R30、 R33串4矣在电阻R31与地连4姿，电阻R30与电阻R33之间 连接一个用于与轨到轨信号处理器电连接的电阻R29。
6. 根据权利要求1所述的步进电机驱动的机油压力表，其特征在于所述 微控制器的引脚11及引脚12经导线引出分别与电路板上设置的两个用于零点 调整或满度调整接口焊接。
7. 根据权利要求1所述的步进电机驱动的机油压力表，其特征在于所述 V/I线性转换器包括D/A转换器U1、 一级运算放大器U8B、第一晶体三极管Q5、 二级运算放大器U8A以及第二晶体三极管Q6; D/A转换器Ul与微控制器SPI接 口连接； 一级运算放大器U8B的同相输入引脚5通过电阻R8与D/A转换器输出 引脚7连接， 一级运算放大器反相输入引脚6与第一晶体三极管Q5的发射极一 并通过电阻R54与地连接，其输出引脚7与第一晶体三极管Q5的基极连接；第 一晶体三极管Q5集电极通过电阻R53与稳压电源的输出端VI连接，以及与二 级运算放大器U8A的同相输入引脚连接；二级运算放大器U8A的反相输入引脚 与第二晶体三极管Q6的发射极一并通过电阻R55与稳压电源的输出端VI连接， 二级运算放大器U8A的输出引脚1与第二晶体三极管Q6的基极连接，第二晶体 三极管Q6的集电极与连接器Hl连接。
专利摘要本实用新型公开了一种步进电机驱动的机油压力表，包括与微控制器电连接的电源转换器，以及电连接于压力传感器与微控制器之间的轨到轨信号处理器，轨到轨信号处理器将压力传感器发出的电压信号实行电平迁移，并作放大后输出到微控制器；电连接于轨到轨信号处理器与电源转换器之间的基准电压源，该基准电压源为轨到轨信号处理器提供电平迁移的迁移电压；以及与微控制器输出端电连接的电机驱动器；以及与微控制器的SPI输出接口电连接一V/I线性转换器；本实用新型采用单电源对电路供电，并使输入微控制器的采样信号幅度提高，电路能保证该采样信号的线性度，同时本实用新型具有电路结构简单，成本较低、重复性好、线性度高以及可靠性高的优点。
文档编号F01M1/20GK201080839SQ20072012524
公开日2008年7月2日 申请日期2007年9月18日 优先权日2007年9月18日
发明者军 张, 强 袁, 邓定春 申请人:重庆川仪总厂有限公司