步进电机驱动的机油压力表 1-18.doc
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1、200720125243.3权利要求书第1/2页!91中华人民共和国国家知识产权局”则汹 1/20 0006.01 ;!21实用新型专利说明书专利号 200720125243.3授权公告日2008年7月2日授权公告号( 201080839丫|:22:| 申请日 2007.9.18专利代理机构重庆志合专利事务所!申请号 200720125243.3代理人胡荣珲:731专利权人重庆川仪总厂有限公司地址401121重庆市北部新区黄山大道中段61号72发明人袁强张军邓定春权利要求书2页说明书10页附图5页54实用新型名称步进电机驱动的机油压力表 57摘要本实用新型公开了一种步进电机驱动的机油压 力表,
2、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3?1输出 接口电连接一 乂/线性转换器;本实用新型釆用单 电源对电路供电,并使输入微控制器的釆样信号幅 度提高,电路能保证该釆样信号的线性度,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。1. 一种步进电机驱动
3、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
4、制器的 3?1输出接口电连接一、!线性转换器,V”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。1.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缓冲。1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 电平迁移放大电路包括运算放大器114八、1140. 1140,运算放大器II从和1140的同 相愉入引脚与
5、连接压力传感器的连接器12连接,运算放大器114人的反向输入引 脚通过电阻1120、1124与运算放大器1)40的反相愉入引脚连接,电阻1122与电容 021并联在运算放大器II从输出引脚与反相输入引脚之间,运算放大器1144的输 出引脚通过电阻1121与运算放大器1140反相输入引脚连接;电阻1123与电容025 并联在运算放大器1140输出引脚与反相输入引脚之间,运算放大器1140输出引 脚与电阻1125的一端连接,电阻1125的另一端分别与电压基准源和运算放大器 1140的同相输入引脚10连接;电阻1119与电容020并联在运算放大器输出引脚与其反相输入引脚之间,运算放大器11化的输出引
6、脚与电压跟随器连接。1根据权利要求2所述的步;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1148,运算放大器1148的信号输出引脚1与反相输入 引脚6之间连接一个电阻1118,运算放大器1148的同相输入端通过电阻1(42与电 平迁移放大电路输出端连接,运算放大器1148通过电阻1140与彳效控制器连接。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103,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1128与电源转换器连接,电阻1131、1134串 接在三端可调分流基准源的引脚2、3之间,三端可调
7、分流基准源的电压输出引 脚1电连接在电阻1131与1134之间,基准电压源通过电阻1131 端引出输出电 压乂2,分压电阻1130、1133串接在电阻1131与地连接,电阻1130与电阻1133之间 连接一个用于与轨到轨信号处理器电连接的电阻1129。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。1.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”线性转换器包括转换器III、一级运算放大器1)88、第一晶体三极管(、 二级运算放大器1)8人以及第二晶体三极管卩6
8、;染转换器III与微控制器3?1接 口连接;一级运算放大器1188的同相输入引脚5通过电阻118与机转换器输出 引脚7连接,一级运算放大器反相输入引脚6与第一晶体三极管的的发射极一 并通过电阻1154与地连接,其输出引脚7与第一晶体三极管的的基极连接;第 一晶体三极管的集电极通过电阻1153与稳压电源的输出端VI连接,以及与二 级运算放大器的同相输入引脚连接;二级运算放大器11从的反相输入引脚 与第二晶体三极管卯的发射极一并通过电阻1155与稳压电源的输出端VI连接, 二级运算放大器训人的输出引脚1与第二晶体三极管卯的基极连接,第二晶体 三极管的集电极与连接器III连接。32007201252
9、43.3说明书第1/10页步进电机驱动的机油压力表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 机驱动的机油压力表。 背景技术目前检测发动机机油压力表的压力传感器输出信号为1一 50的电压 信号,通常微控制器的釆样信号为0的电压信号,且只对正电压丨电流信号 进行采样,对于上述压力传感器输出的-50抓电压信号,微控制器无法直 接进行釆样量化,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乂)电压。针对以上情况,传统的处理方法 为釆用双电源供电或者是釆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
10、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0-57,并且保证输出信号的 线性度,通常采用十6乂和-67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十5乂,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,需要釆用限幅保护措施,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
11、重复 性也较差;而且调试时间一般大于30分钟7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, 它釆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
12、器,电源转换器将汽 车电瓶的输出电压转换为4效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3?1输出接口电连接一线性转换器,V”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
13、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、保证釆样信号的线性度;同时还可 防止电压过高时将微控制器的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
14、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缓沖作用,不但可提高带载能力,而且可以隔离较 大负载。效控制器的3?1输出接口电连接一 V”线性转换器,通过线性转换电 路,将微控制器处理的电压信号转换为4-20111八的电流信号输出,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
15、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1. 5、的基准电压,所以当在三端可调分流基准源的112?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,釆用标准压 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
16、可以减少人工操作时间和元件的参 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4-20的电流信号在用于 ?IX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。下面结合附图,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。 附图说明图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
17、电路示意图; 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中的乂/线性转换器的电路示意图。 具体实施方式参照图1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 115、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、乂/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
18、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3?1输出接口电连接一 V”线性转换器,1/1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作“电压范围为2训到 鼠电源转换器101为一个三端式可调集成稳压器,电源转换
19、器1(31的型号为 1317190 V8”依次通过二极管01和限流电阻III与电源转换器101的输入引脚 3连接,电容03与电解电容4并联在电源转换器的引脚3与地之间。电源 转换器通过二极管01阴极引出一电源VI,该电源的电压为24丫。电阻III与电 容03、04构成限流滤波电路,使三端式可调集成稳压器避免受群脉沖干。电阻 115、117以及电容5并联在电源转换器的引脚1与地之间,电源转换器的引 脚2通过电阻113与其引脚1连接。电解电容及02连接在电源转换器101的 引脚2与地之间,电解电容(:丨及02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
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