汽车发动机系统诊断仪

摘要

本发明提供了一种汽车发动机系统诊断仪，意在克服通过电位器进行模拟调节信号输出所带来的问题。包括依次连接的按键输入装置、微控制器MCU、数模转换器DAC、开关系统和输出缓冲器，所述微控制器MCU内设有I/O接口、串行通讯接口和PWM模块，所述I/O接口与所述按键输入装置连接，所述串行通讯接口与所述数模转换器DAC连接，所述PWM模块与所述开关系统连接。本发明实现了通过数字输出可变模拟电阻和可变占空比/幅度/频率信号，能够快速、准确地判断出汽车发动机系统的故障点。

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种发动机系统诊断装置，特别涉及一种能够通过数字调 节输出模拟电阻和可变占空比/幅度/频率信号的汽车发动机系统诊断装 置。

【背景技术】

目前，市场上手持式汽车发动机系统诊断仪,基本由万用表测量功能加 上发动机转速、闭合角、脉冲宽度、频率这几项测量功能构成。其改进类 型也仅在于加上可调电阻输出、方波信号输出、模拟各种传感器等功能， 但都是通过电位器调节方式实现。因此，其调节方式复杂，电位器反复使 用容易损坏，且还存在有信号不稳、不好调节到需要的参数、可靠性差等 问题。

【发明内容】

本发明意在克服上述通过电位器进行模拟调节信号输出所带来的问 题，实现通过数字输出可变模拟电阻和可变占空比/幅度/频率信号。本发 明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，包括依次连接的按键输入 装置、微控制器MCU、数模转换器DAC、开关系统和输出缓冲器，所述微控 制器MCU内设有I/O接口、串行通讯接口和PWM模块，所述I/O接口与所 述按键输入装置连接，所述串行通讯接口与所述数模转换器DAC连接，所 述PWM模块与所述开关系统连接。

所述汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，通过所述按键输入装置所 输入数据被保留在所述微控制器MCU的内存中，通过所I/O口发送到所述 数模转换器DAC，此数模转换器DAC与运放IC11A组成标准的乘法数模转 换器电路，此电路所输出电压通过另一个运放IC13B与电阻R50,R51,R52 组成的反向放大器，此放大器的放大倍数通过电子开关S1，S2，S3控制， 由此可输出不同幅度的直流电压信号。

所述汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，所输出直流电压信号为1V， 5V，12V三档。

所述汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，所述PWM模块能根据所述 按键输入装置所输入数据，产生所选择频率和占空比的5V方波信号。

所述汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，所述PWM模块产生的5V方 波信号通过所述控制开关，使输出缓冲器在正脉冲接数模转换器输出，负 脉冲接地，从而产生一个可变幅度、频率、占空比的方波信号输出。

所述汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，还包括一个由所述DAC电 路和运放电路构成的数字化模拟电阻输出电路，在所述数字化模拟电阻输 出电路中，DAC电路与一个运放电路IC11A连接成一个标准的乘法数模转 换器电路，输出端为该运放电路(IC11A)的输出端；二个输出电阻端RIN+, RIN-的第一个输出端RIN+通过射随器IC11D接到所述乘法数模转换器的基 准电压端,同时通过另一个射随器IC11C输出端串联一个电阻R43后，接入 一个反相输入放大器IC11B的正相端,该反相输入放大器IC11B还通过一 个电阻R42连接乘法数模转换器的输出端；所述反相输入放大器IC11B的 反向端通过电阻R44接地，在所述反相输入放大器IC11B反相端和其输出 端之间接入反馈电阻R45，其输出端为第二个电阻输出端RIN-,基准电阻 R47接第一个电阻输出端RIN+与地；所述电阻R42,R43,R44,R45阻值相同。

所述汽车发动机系统诊断仪，其特征在于，所述电阻R47为5K或200K， 可通过汽车发动机系统诊断仪表面的拨盘进行二档切换。

由于本发明实现了数字化调节方法，能够通过数字调节输出模拟电阻、 产生可变占空比/幅度/频率的方波信号，可模拟汽车发动机电阻型和脉冲 信号型传感器，达到判断汽车发动机系统工作是否正常的目的。通过准确 设定、模拟汽车发动机系统的各种传感器不同状态的值，能帮助汽车维修 工程师快速、准确地判断出汽车发动机系统的故障点，并排除之。全部通 过按键来调节，极大的方便了用户，避免由于电位器反复调节损坏的问题， 提高了测量的精度和速度。

【附图说明】

图1 数字化可变幅度/频率/占空比的方波信号输出原理框图；

图2 数字化可变幅度/频率/占空比的方波信号输出原理图；

图3 数字化模拟电阻输出原理图；

图4 本发明产品的部分前面板示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明作进一步说明：

1数字化可变幅度/频率/占空比的方波信号输出

其原理如图1、图2所示，本实施例使用“中颖”的单片机SH79F6431 实现按键输入，其所输出的数字信号通过“德州仪器”的12位高精度数模 转换器DAC7811转换为模拟信号，实现信号输出。具体原理如下：

⑴可变幅度的实现：按动4个增加/减少按键，调整显示器上的电压值， 这个值被保留在MCU的内存中，并通过I/O口发送到数模转换器DAC7811。 DAC7811与运放IC11A组成标准的乘法数模转换器电路，该电路的输出值等 于负的基准电压乘以MCU输给ADC7811的数值，再除以4096。基准电压为R47 与R49的分压值，约等于3V，这样就得到了一个0～-3V的输出电压。这个电 压，通过IC13B与R50、R51、R52组成的反向放大器，放大器的放大倍数通 过电子开关S1，S2，S3控制，分1V，5V，12V三档，转换为正向可调的、最 大电压分别为1V，5V，12V三档输出。

⑵可变频率和占空比的实现：按键选择输入改变频率或占空比的值， MCU内部PWM模块根据这个值对应产生所要求频率和占空比的5V方波信号；

⑶可变占空比、幅度、频率的方波信号的实现：

如图2所示，用PWM产生的5V方波信号控制开关，让输出缓冲器在正脉 冲接数模转换器输出，负脉冲接地，这样就得到了一个输出可变幅度、频 率、占空比的方波信号

2、数字化模拟电阻的实现

图3所示是一个数字化模拟电阻输出原理图，电路由一个DAC电路和四 个集成运放电路构成。DAC芯片DAC7811与运放电路IC11A连接成一个标 准的乘法数模转换器电路，输出端为IC11A的输出端；输出电阻端分别为 RIN+,RIN-,输出电阻端RIN+通过射随器IC11D接到乘法数模转换器的基准 电压端,RIN+端同时通过射随器IC11C输出端串联一个电阻R43后，接入另 一个反相输入放大器IC11B的正相端，IC11B的正相端还通过一个电阻R42 连接乘法数模转换器的输出端；IC11B的反向端通过电阻R44接地，在IC11B 反相端和IC11B的输出端之间接入反馈电阻R45，IC11B的输出端为电阻输出 端RIN-,基准电阻R47接RIN+与地；所述电阻R42、R43、R44,R45阻值相同。

电路分析如下：

对于12位DAC7811电路有：DVout＝-V1*(R_K/4096)

(其中R_K是MCU输出给DAC的数字电阻值，最大为4096)

又有：V3＝V1+(DVout–V1)/2

＝[V1-V1*(R_K/4096)]/2…………(1)

再计算V2：V2＝2*V3＝V1-V1*(R_K/4096)……………(2)

现在计算被测电阻Rx上流过的电流Ix,忽略运放输入端电流，Ix等于流 过R47上的电流，

则：Ix＝V1/R47………………………………(3)

现在来求Rx：Rx＝(V1-V2)/Ix

代入2)、(3)式得：Rx＝R47*(R_K/4096)

可见输出电阻值只与DAC输出比例及R47的阻值有关，最大为R47,变化 步进为1/4096。

本发明根据汽车上电阻型传感器的阻值范围，设定了5K和200K两个档 位，R47在这两档分别取值5K和200K，通过拨盘切换。例如200KΩ档输出100K Ω,MCU输出给DAC7811一个2048的数，则该电路模拟输出100KΩ的电阻，MCU 这时给显示芯片发送显示100KΩ的指令，则显示和输出一致。

3前面板设置

图4为本发明产品的部分前面板示意图，图中：

① AC/DC或切换开关

② 数据保持开关

③ 最大/最小值开关

④ 峰值保持开关

⑤ 背光开关

⑥ 量程选择开关

说明如下：

a、电压、电流、电阻测量时手动量程切换；

b、转速测量时选择4冲程/2冲程发动机；

c、占空比/脉冲宽度测量时，选择测量正脉冲或负脉冲宽度；

d、电压信号输出时，长按2秒，选择直流电压输出还是方波信号输 出。选择方波信号输出时，点按此开关，三个数据显示区其中一 个显示区下的小三角符号在这三个数据显示区下循环移动，移动 到那个区下面，就可以调整那个区的数据。调整方法：按面板上 的“︽”键快速调高该参数，按“︾”快速调低该参数，按“︿” 精密调高该参数，按“﹀”精密调低该参数，根据需要，按动按 键调整到需要输出的信号。

⑦ 功能/量程开关：打开此开关来选择功能或关闭仪器

⑧ 保护套。