专利名称：一种电动助力转向试验台数据采集装置及网络系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据采集装置，尤其涉及用于电动助力转向试验台的数据采集装置及嵌入了 CAN总线功能实现电动助力转向试验台数据采集的网络系统。
背景技术：
汽车电动助力转向系统(EPS)是近年来发展起来的一种新型转向系统，该系统是由电子控制单元根据传感器采集到的信号来控制电机的运转，从而实现助力转向的功能。 EPS不仅具备液压动力转向器的转向轻便等优点，它还具有转向平稳、节能、环保，大幅度提高汽车经济性、动力性和机动性，同时增加驾驶人员的操纵性和安全性。因此，EPS成为了汽车领域研究和开发的热点之一。研究开发具有自主知识产权EPS的过程，一般先在实验室利用电动助力转向试验台对EPS的性能和控制策略进行检测，针对检测出的功能、逻辑、精度、安全保护等方面的问题，修改EPS的硬件和软件，进行下一轮的试验台架试验，经这样的反复试验修改，当EPS 达到预期的要求后，再装车进行实车试验。采用这样的方法开发EPS，可以节省大量的人力、 物力和财力，而且可以缩短EPS的研发周期。EPS产生的转向柱辅助转矩和助力电机所需的电流的大小，取决于车速信号及转向盘的转角信号。试验过程中，车速信号、转向盘的转角信号、转向柱辅助转矩信号和助力电机电流信号实时采集、合理储存和适时显示是试验成败的关键。使用万用表和示波器为获取试验数据是常用的方法，这种方法存在如下的问题第一、数据获取速度慢。这种方法需要人工在试验过程中对各个信号进行逐个测量、记录，而且需要测量每个信号不同时间点的值，工作量大，速度慢。第二、所获数据同步性差。由于是人工逐个信号测量，不能对各个信号同时测量，因而影响了所获数据的同步性。第三、人工测量容易出错、效率低。第四、 采集得到的数据由人工输入计算机后进行处理，需要大量的人工输入数据的时间。另一种获取实验数据的方法是在PC计算机中安装数据采集板及相应的驱动程序，用数据采集板来对各种传感器的信号进行采集。这种方法虽然可大大提高数据的采集效率和采集精度， 但存在以下一些问题第一、数据采集板要具有与PC计算机主板相对应的总线接口。第二、 每个传感器和数据采集板间都需要有相应的连接导线，致使试验台与计算机间有很多的导线。第三、数据采集程序要基于数据采集板的驱动程序编写，会使数据显示程序和数据储存程序等在逻辑结构上不是很清晰。第四、假如要对两个或两个以上试验台进行数据采集，则需要两套或两套以上的数据采集板和PC计算机。综上所述，需要一种新的数据采集装置，对试验台架上的EPS在试验过程中产生的各种信号进行准确实时的获取，通过对试验台架上EPS的电路和程序参数的调整，得到在不同车速下所需的助力电流和相应的转向盘辅助转矩。调整后的电路参数作为EPS硬件设计的依据，调整后的程序参数和相应的车速存入EPS的ROM作为EPS产生助力大小的依据。汽车在行驶过程中，EPS根据车速传感器信号，从ROM中查找对应于车速的产生相应助力电流的参数，并用该参数控制助力电机驱动电路，在驱动电路相应电流驱动下，助力电机产生所需大小的助力。同时，可有效地克服上述两种数据采集方法的不足之处。
发明内容
本发明的目的是提供一种对电动助力转向试验台进行实时数据采集的采集装置。本发明的另一目的是提供一种嵌入了 CAN总线功能，实现了对多个电动助力转向试验台实时数据采集的网络系统。本发明的技术方案为一种电动助力转向试验台数据采集装置，包括主扭矩传感器、辅扭矩传感器、电流传感器、车速传感器、转角传感器、数据采集MCU和CAN发送接收器; 所述主扭矩传感器和辅扭矩传感器分别与数据采集MCU的内嵌A/D转换通道ADC0、ADC1连接；所述电流传感器经采样电阻后与数据采集MCU的内嵌A/D转换通道ADC2连接；所述车速传感器和转角传感器分别连接到数据采集MCU的脉冲捕捉Tl、T2接口 ；所述数据采集 MCU内嵌的CAN控制器与所述CAN发送接收器相连；所述数据采集MCU中设有连接模块、数据采集模块和CAN驱动模块；所述数据采集模块用于对传感器的数据采集和与连接模块的联络工作；所述CAN驱动模块用于所述CAN发送接收器的数据发送接收和与连接模块的联络工作；所述连接模块用于数据采集MCU的数据传送、命令解释工作。进一步，所述数据采集MCU6通过串行接口与数据处理计算机连接，所述数据处理计算机包括数据通信模块、数据库模块、用户界面模块和中介模块；所述中介模块用于将数据通信模块、数据库模块、用户界面模块连接起来，通过通信协议进行数据通信。进一步，所述通信协议包括目标模块代码、通信端口代码、通信类别代码和通信命令代码；所述目标模块代码用于标识与所述中介模块进行通信的模块；所述通信端口代码用于标识与所述数据采集MCU6进行通信的端口 ；所述通信类别代码用于标识与所述中介模块进行通信的类型；所述通信命令代码用于标识与所述中介模块进行通信的命令。进一步，所述通信协议还包括输入参数和输出参数；所述输入参数用于标识数据输入数据采集MCU6 ；所述输出参数用于标识数据由数据采集MCU输出。进一步，所述通信端口代码为串口 1到串口 255其中之一的数字。进一步，所述通信类别代码为数据代码、控制代码或者安全代码。一种电动助力转向试验台数据采集网络系统，包括两个及以上的上述数据采集装置，所述数据采集的CAN发送接收器相互相连。本发明的有益效果是通过数据采集MCU与多个传感器连接的方式，实现了数据的同步实时采集，减少了布线；通过数据采集MCTO中嵌入CAN总线功能，可以实现两个及以上的数据采集MCTO的CAN总线连接，实现多个试验台做成的网络试验台系统进行同步实时的数据采集。通过采用中介模块与其他模块配合的方式，便于进行通信的管理和扩展。
图1电动助力转向试验台数据采集系统结构图； 图2电动助力转向试验台数据采集系统模块连接图； 图3电动助力转向试验台数据采集系统电路图4数据采集显示界面图。
具体实施例方式图1为电动助力转向试验台数据采集系统结构图。如图所示，数据采集系统包括主扭矩传感器1、辅扭矩传感器2、电流传感器3、车速传感器4、转角传感器5、数据采集 MCU6、数据处理计算机7和CAN发送接收器8。在实施例中主扭矩传感器1和辅扭矩传感器 2都为电位型传感器，电流传感器3采用CS020G，车速传感器4为电磁感应式传感器，数据采集MCU6采用内嵌CAN2. OB控制器的P89C591，CAN发送接收器8为TJA1050，数据处理计算机7采用普通的PC机。如图3的电路图所示，主扭矩传感器1、辅扭矩传感器2经RC滤波后分别与数据采集MCU6的Pl. 2、P1. 3引脚连接，电流传感器3经电流电压转换滤波放大后与数据采集MCU6 的Pl. 4相连，数据采集MCU6用内嵌的A/D转换器分别对扭矩和电流信号进行采集。车速传感器4 (、转角传感器5信号经滤波整形后分别连接到数据采集MCU6的P3. 4、P3. 5引脚， 数据采集MCU6分别通过对车速脉冲和转角脉冲的捕捉推算当前的车速和转向盘转角。数据采集MCU6的PL 0、P1. 1与CAN的T)(D、RXD连接，形成本数据采集系统内嵌的CAN总线接口。数据采集MCU6的P3. 0、P3. 1通过MAX232串行接口芯片与数据处理计算机7的串行接口(RS232或USB)相连接。如图2所述，数据处理计算机7包括用户界面模块、中介模块、数据库模块和数据通信模块。数据采集MCU6中设有连接模块、数据采集模块和CAN驱动模块；数据采集模块用于对传感器的数据采集和与连接模块的联络工作；CAN驱动模块用于所述CAN发送接收器8的数据发送接收和与连接模块的联络工作；连接模块用于数据采集MCTO与数据处理计算机7之间的数据传送、命令解释工作。中介模块与通信模块、数据库模块、用户界面模块之间通过通信协议进行数据通信。通信协议包括目标模块代码、通信端口代码、通信类别代码、通信命令代码、输入参数和输出参数；目标模块代码用于标识与所述中介模块进行通信的模块；通信端口代码用于标识与所述数据采集MCU6进行通信的端口 ；通信类别代码用于标识与所述中介模块进行通信的类型；通信命令代码用于标识与所述中介模块进行通信的命令。通信协议还包括输入参数和输出参数；输入参数用于标识数据输入数据采集MCU6 ；所述输出参数用于标识数据由数据采集MCTO输出。 图4为数据采集屏幕显示界面图。通过用户界面模块向数据采集MCU6发送数据采集命令，中介模块将采集命令进行通信协议封包，然后经通信模块通过RS232发送至数据处理计算机7的数据通信模块。数据采集MCU6的连接模块接收分析后调用数据采集模块， 进行主扭矩传感器1、辅扭矩传感器2、电流传感器3、车速传感器4和转角传感器5的数据采集。用户界面模块向数据采集MCU6发送数据接收命令，中介模块将接收命令进行通信协议封包，然后经通信模块通过RS232发送至数据处理计算机7的数据通信模块。数据采集 MCU6的连接模块接收分析后将所采集数据经连接模块发送到数据处理计算机7的数据通信模块，经数据处理计算机7的中介模块数据解包后，一路发送到用户界面模块进行显示； 另一路发送到数据库模块进行存储。
权利要求
1.一种电动助力转向试验台数据采集装置，包括主扭矩传感器(1)、辅扭矩传感器 (2)、电流传感器(3)、车速传感器(4)、转角传感器(5)、数据采集MCU(6)和CAN发送接收器 (8);所述主扭矩传感器(1)和辅扭矩传感器(2)分别与数据采集MCU (6)的内嵌A/D转换通道ADCO、ADCl连接；所述电流传感器(3)经采样电阻后与数据采集MCU (6)的内嵌A/D 转换通道ADC2连接；所述车速传感器(4)和转角传感器(5)分别连接到数据采集MCU (6) 的脉冲捕捉T1、T2接口 ；所述数据采集MCU (6)内嵌的CAN控制器与所述CAN发送接收器 (8)相连；所述数据采集MCU (6)中设有连接模块、数据采集模块和CAN驱动模块；所述数据采集模块用于对传感器的数据采集和与连接模块的联络工作；所述CAN驱动模块用于所述CAN发送接收器(8)的数据发送接收和与连接模块的联络工作；所述连接模块用于数据采集MCU (6)的数据传送、命令解释工作。
2.根据权利要求1所述的一种电动助力转向试验台数据采集装置，所述数据采集MCU (6)通过串行接口与数据处理计算机(7)连接，所述数据处理计算机(7)包括数据通信模块、数据库模块、用户界面模块和中介模块；所述中介模块用于将数据通信模块、数据库模块、用户界面模块连接起来，通过通信协议进行数据通信。
3.根据权利要求2所述的一种电动助力转向试验台数据采集装置，所述通信协议包括目标模块代码、通信端口代码、通信类别代码和通信命令代码；所述目标模块代码用于标识与所述中介模块进行通信的模块；所述通信端口代码用于标识与所述数据采集MCU (6)进行通信的端口 ；所述通信类别代码用于标识与所述中介模块进行通信的类型；所述通信命令代码用于标识与所述中介模块进行通信的命令。
4.根据权利要求3所述的一种电动助力转向试验台数据采集装置，所述通信协议还包括输入参数和输出参数；所述输入参数用于标识数据输入数据采集MCU (6);所述输出参数用于标识数据由数据采集MCU (6)输出。
5.根据权利要求3或4所述的一种电动助力转向试验台数据采集装置，所述通信端口代码为串口 1到串口 255其中之一的数字。
6.根据权利要求3或4所述的一种电动助力转向试验台数据采集装置，所述通信类别代码为数据代码、控制代码或者安全代码。
7.一种电动助力转向试验台数据采集网络系统，包括两个及以上权利要求1所述的数据采集装置，所述数据采集的CAN发送接收器(8)相互相连。
全文摘要
本发明公开一种电动助力转向试验台数据采集装置及网络系统。该装置包括主扭矩传感器(1)、辅扭矩传感器(2)、电流传感器(3)、车速传感器(4)、转角传感器(5)、数据采集MCU(6)和CAN发送接收器(8)；所述数据采集MCU(6)内嵌的CAN控制器与所述CAN发送接收器(8)相连；所述数据采集MCU(6)中设有连接模块、数据采集模块和CAN驱动模块。该网络系统包括两个及以上的数据采集装置，装置间通过CAN发送接收器(8)。该采集装置实现了实时同步的数据采集，该网络系统实现了多个试验台的实时同步数据采集。
文档编号G08C19/00GK102280019SQ20111017456
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者江浩斌, 汪若尘, 袁朝春, 陆文昌, 陈龙 申请人:江苏大学