汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)模擬器設(shè)計(jì)
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信號(hào)的調(diào)理過程分為以下3個(gè)部分：
①整形。輸入信號(hào)是頻率固定為1 MHz的PWM信號(hào)，其占空比按照正弦規(guī)律變化，經(jīng)過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(hào)中的直流分量，正弦信號(hào)整體向下平移，得到標(biāo)準(zhǔn)的正弦波形。
③放大。標(biāo)準(zhǔn)正弦波最大幅值只有2．5 V，不能滿足磁電信號(hào)的要求，所以經(jīng)過LM7332放大一次，放大倍數(shù)β=R1／R2。
信號(hào)變換過程如圖3所示。
3 軟件設(shè)計(jì)
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)主要功能為通過面板鍵盤或者RS232通信設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)。輸出狀態(tài)主要功能是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)和傳感器的組合輸出當(dāng)前需求轉(zhuǎn)速下的曲軸信號(hào)和凸輪軸信號(hào)。
3．1 逼近磁電正弦信號(hào)
模擬器是通過PWM信號(hào)軟件逼近的方式產(chǎn)生磁電信號(hào)。隨著一個(gè)周期所分段數(shù)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(yùn)行，逼近所分段數(shù)不可過多。綜合逼近精度、單片機(jī)的總線頻率和正弦信號(hào)的對(duì)稱性考慮，把凸
輪軸磁電信號(hào)的一個(gè)正弦周期平分20等份，通過不同占空比的PWM信號(hào)來逼近正弦信號(hào)中的20段，如圖4(a)所示；把曲軸信號(hào)的一個(gè)正弦周期平分12等份，通過不同占空比的PWM信號(hào)來逼近其中的12段，如圖4(b)所示。
計(jì)算逼近各點(diǎn)時(shí)間間隔。計(jì)算公式如下：
其中，TimeIntervalCrank為曲軸信號(hào)逼近各點(diǎn)時(shí)間的間隔計(jì)數(shù)值；TimeIntervalCam為凸輪軸信號(hào)逼近各點(diǎn)時(shí)間的間隔計(jì)數(shù)值；fbus為時(shí)鐘總線頻率(Hz)；Cranknumber為曲軸齒數(shù)(60、48)；Camwidth為凸輪軸齒寬(1，2，3…)；n為發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速(rpm)。
圖4中，實(shí)線為逼近的目標(biāo)曲線，虛線為逼近得到的曲線，逼近后的曲線相對(duì)于目標(biāo)曲線向右平移了一小段相位，在程序中應(yīng)提前逼近的開始時(shí)間，以消除逼近相位誤差。
PWM通道的模數(shù)寄存器的值恒定為19，正弦信號(hào)最大值對(duì)應(yīng)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(hào)的幅值隨著轉(zhuǎn)速值而變化，Rang隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加而增大，Rang=Rang(nspeed)。
當(dāng)逼近一個(gè)曲軸信號(hào)正弦波時(shí)，正弦信號(hào)中各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正弦值如表1所列。各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的單片機(jī)值寄存器的值為TPM2CV0=Rang(nspeed)×Sin(Number)。同理，可以得到逼近凸輪軸磁電信號(hào)20個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)值寄存器的值TPM2CV1。
為了省去單片機(jī)做乘除法運(yùn)算所占的時(shí)間，在程序中將各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的寄存器值做成數(shù)組，直接調(diào)用。如果要逼近與圖4極性相反(先負(fù)后正)的正弦波，只需顛倒各點(diǎn)逼近順序，即逼近順序?yàn)?0，19，18，…，2，1。
3．2 生成凸輪軸信號(hào)和曲軸信號(hào)
曲軸信號(hào)流程如圖5所示。首先判斷曲軸信號(hào)模式。
評(píng)論