关于发动机转速信号采集及处理电路--烦请高手帮忙分析

yutianku · 发表于 2013-8-1 14:56:03

本帖最后由 yutianku 于 2013-8-1 14:57 编辑

如图是用于采集不同转速传感器的发动机转速信号调理电路：

电路原理分析：

如图所示，它包括滤波电路、钳位电路、电压比较电路、单稳触发电路、与非门电路、施密特触发整形电路，其特点是，通过三个跳线器的转接切换正弦信号转速传感器输入和脉冲信号转速传感器输入。
1）当第一跳线器的 2、3 脚短接，第三跳线器的 1、2 脚短接时，调理电路切换到脉冲信号转速传感器输入，脉冲信号经两级施密特触发整形电路整形后直接输入至 MCU，由于施密特触发器的供电电压为 5V，输入电压被限制不得高于7V；
2）当第一跳线器的 1、2 脚，第二跳线器的 2、3 脚和第三跳线器的 2、3 脚分别短接时，调理电路切换到正弦信号转速传感器输入。

问题：
1）正弦信号转速传感器输入调理电路的单稳态触发器74HC123在电路中的作用是什么？经仿真，当输入的是幅值为5v 1Khz正弦信号，而与非门74HC03的输出端一直为高电平，这是为何呢？
请高手们指点一下，感激……

zf12862177 · 发表于 2013-8-1 15:09:36

发动机常用转速信号传感器有两种
1：霍尔
2：磁阻

如果是霍尔，那么就是5VTTL电平，现在用的比较少了。虽然电路简单，但是可靠性不高，安装麻烦。
如果是磁阻，那么转速低的时候，电压只有几百毫伏，当转速高的时候电压高达十几伏特。

我理解，74HC03的作用就是整形+钳位

tjjack · 发表于 2013-8-1 15:24:01

74HC123的时间常数太大了，我简单计算了一下，应该在100ms，1K的输入只能输出一种电平了。

yutianku · 发表于 2013-8-1 17:19:15

本帖最后由 yutianku 于 2013-8-1 17:35 编辑

tjjack 发表于 2013-8-1 15:24
74HC123的时间常数太大了，我简单计算了一下，应该在100ms，1K的输入只能输出一种电平了。 ...

谢谢关注！
74HC123的时间常数好像没有100ms这么大吧？根据74hc123的数据手册计算T=0.45*10KΩ*100nf=450ns

yutianku · 发表于 2013-8-1 17:33:36

zf12862177 发表于 2013-8-1 15:09
发动机常用转速信号传感器有两种
1：霍尔
2：磁阻

感谢关注！
我的理解是：
调理电路切换到正弦信号转速传感器输入后，先经过由RC 组成的滤波电路滤去高频干扰，由二极管组成的钳位电路钳压，经过比较器后得到一个 0-5V的正弦波信号，该信号一路进入单稳态触发器74HC123的上升沿触发端，输出的脉宽由R108 和 C57 决定，T=0.45*R108 * C57，另一路则通过两级施密特触发器的整形，经整形后信号与单稳态触发器信号负脉冲输出端进入与非门处理后，再经施密特触发器整形。
74HC03的作用是整合以上两路信号，不知理解的正确与否，请大侠们指教。

tjjack · 发表于 2013-8-2 10:43:35

请查看电容的单位，那是pF,你的是什么呀？

gprs_new · 发表于 2013-8-2 13:02:08

一片CD4069搞定。

dhyana · 发表于 2013-8-2 14:22:34

其实比较直接的方式是测量喷油控制信号.除非发动机坏了,非常准确.

health · 发表于 2013-8-2 16:39:04

dhyana 发表于 2013-8-2 14:22
其实比较直接的方式是测量喷油控制信号.除非发动机坏了,非常准确.

未必准确。
喷油信号不是始终有效的，发动机高速运转时松油门，会暂停喷油。
另外，测量分辨率也不高，发动机转两圈，才有一次喷油信号。
点火线圈信号要好一些，这个是始终存在的，不会暂停。不过同样测量分辨率不高。

要精确还是靠曲轴位置传感器/转速传感器。

diskcopy · 发表于 2013-8-2 18:56:58

用旋转编码器？

bailao99 · 发表于 2013-8-2 21:07:38

电路过于复杂，比较器后面接2级74HC14即可
比较器电路过于简单，maxim有个笔记讲怎样用比较器将正弦信号转换成方波信号的

dhyana · 发表于 2013-8-3 20:08:48

health 发表于 2013-8-2 16:39
未必准确。
喷油信号不是始终有效的，发动机高速运转时松油门，会暂停喷油。
另外，测量分辨率也不高，发 ...

有道理,是我疏忽了

yutianku · 发表于 2013-8-3 23:30:37

tjjack 发表于 2013-8-2 10:43
请查看电容的单位，那是pF,你的是什么呀？

谢谢指教，是我把单位弄错了，但我在Multisim10中修改此电容的参数后与非门74HC03的输出端仍一直为高电平，而在multisim11中却能得到正确的结果！仿真电路如下。

yutianku · 发表于 2013-8-3 23:35:13

health 发表于 2013-8-2 16:39
未必准确。
喷油信号不是始终有效的，发动机高速运转时松油门，会暂停喷油。
另外，测量分辨率也不高，发 ...

今天在发动机台架上实测了一下，发现电路对发动机源转速信号干扰很大，甚至导致发动机熄火！
烦请各位大侠给支个招，能否通过其他简单方式获得发动机转速（或车速信号），不要求很高的精度。

yutianku · 发表于 2013-8-3 23:37:32

bailao99 发表于 2013-8-2 21:07
电路过于复杂，比较器后面接2级74HC14即可
比较器电路过于简单，maxim有个笔记讲怎样用比较器将正弦信号转 ...

多谢指教，目前还没弄清单稳态触发器74HC123在此电路的作用。

yutianku · 发表于 2013-8-3 23:42:30

gprs_new 发表于 2013-8-2 13:02
一片CD4069搞定。

多谢指教，CD4069六个COS/MOS反相器？能否详细说明一下。

gprs_new · 发表于 2013-8-4 11:21:55

本帖最后由 gprs_new 于 2013-8-4 12:02 编辑

yutianku 发表于 2013-8-3 23:42
多谢指教，CD4069六个COS/MOS反相器？能否详细说明一下。

绝对好用

gprs_new · 发表于 2013-8-4 12:07:40

C1要根据输入的频率要进行相应的调整，仿真用的是1K的SIN信号

health · 发表于 2013-8-4 13:22:19

首先确定你的传感器是什么类型，霍尔还是磁感应？
霍尔的输出就是标准方波，直接用就是。
磁感应式的输出也并非标准正弦波，并且电压变化很大，随发动机转速不同，输出电压从0到几十V。一定要有箝位。

myiccdream · 发表于 2013-8-4 13:48:50

好久没研究了，不知道还记得对不对
当发动机功率大或者路况不好的时候，轨道车的震动就会非常大。所以传感器会不适的出来尖峰脉冲
我记得单稳态的功能就在这个地方了，滤除掉不符合要求的尖峰脉冲！.

yutianku · 发表于 2013-8-6 08:30:38

health 发表于 2013-8-4 13:22
首先确定你的传感器是什么类型，霍尔还是磁感应？
霍尔的输出就是标准方波，直接用就是。
磁感应式的输出也 ...

没看到传感器型号，直接用示波器打的，输出是标准的方波信号，所以我换到下面的通路直接通过施密特整形进入单片机。

yutianku · 发表于 2013-8-6 08:31:59

gprs_new 发表于 2013-8-4 12:07
C1要根据输入的频率要进行相应的调整，仿真用的是1K的SIN信号

谢谢指点，还想请教一下，此电路不需要加钳位和滤波电路吗！

yutianku · 发表于 2013-8-6 08:34:49

myiccdream 发表于 2013-8-4 13:48
好久没研究了，不知道还记得对不对
当发动机功率大或者路况不好的时候，轨道车的震动就会非常大。所以传感 ...

多谢指点！

yutianku · 发表于 2013-8-6 09:13:24

在网上看到一种比较简便的测量发动机的方法：拾取交流发电机输出直流电压中包含的纹波信号的频率，测出发电机的转速，进而得到发动机的转速。个人觉得这种方式非常简便，而且对发动机信号干扰最小，但不知可行性怎样，请各位帮忙评估一下，以下是相关资料，拜谢！

gprs_new · 发表于 2013-8-6 17:58:36

yutianku 发表于 2013-8-6 08:31
谢谢指点，还想请教一下，此电路不需要加钳位和滤波电路吗！

你搭个电路测试就知道了。你要计算好发动机转数的信号的频率范围，选好电容

myiccdream · 发表于 2013-8-7 01:42:04

yutianku 发表于 2013-8-6 09:13
在网上看到一种比较简便的测量发动机的方法：拾取交流发电机输出直流电压中包含的纹波信号的频率，测出发电 ...

老老实实的跑现场做实验吧。以前遇到过类似的（硬件不是我做的）。说说遇到的情况
第一。当时的传感器是原厂的，是无源的，所以转速高信号电压就大，转速慢信号就小
第二。发动机和发电机是皮带耦合的。也就是中间是有一个比例。呵呵呵。只能自己测，最后勉强过关

yutianku · 发表于 2013-8-8 09:12:10

myiccdream 发表于 2013-8-7 01:42
老老实实的跑现场做实验吧。以前遇到过类似的（硬件不是我做的）。说说遇到的情况
第一。当时的传感器是 ...

非常感谢您的宝贵建议！~

zf12862177 · 发表于 2013-8-8 09:33:24

那你发动机如果出来的信号是方波，那么可以肯定是霍尔传感器了。

直接用就是了。不需要后面这么复杂的电路。但是为了不影响原先的信号强度，建议你用光耦隔离。保持高阻态

yutianku · 发表于 2013-8-9 08:30:00

zf12862177 发表于 2013-8-8 09:33
那你发动机如果出来的信号是方波，那么可以肯定是霍尔传感器了。

直接用就是了。不需要后面这么复杂的电路 ...

感谢关注！
我想此电路设计者的初衷是为了能够采集兼容各车型上不同传感器的信号（方波与正弦波），这也正是我目前的需求。此电路没有考虑隔离，实际测试过程中发现对发动机影响很大，考虑过加光耦隔离，但是加上光耦后是不是只能检测方波信号了（也许我的理解不对，请指正！），故我想在前级加一级电压跟随器，进行隔离，不知会不会带来新的问题？或许这种方案可行性本身就不高，因为曲轴位置传感器的信号对发动机判缸、点火至关重要。

yutianku · 发表于 2013-8-9 08:40:08

前几天试着采集轮速传感器的信号，但没有成功。
轮速传感器的型号未知，安装在车轮齿盘上，只有两根线，车辆静止时，一根信号线对地电压12V，另一根对地电压2v，车轮转动，两根信号线输出规则的方波信号（压差10v）。这是什么类型的传感器呢，怎样采集？请高手指点一下！

wqm521216 · 发表于 2013-8-10 17:18:04

磁电式曲轴信号传感器

wqm521216 · 发表于 2013-8-10 17:19:41

磁电式和霍尔式这两种电路不能共用的，必须分开，你可以做一个开关，来兼容这两种传感器。

yutianku · 发表于 2013-8-12 09:16:19

wqm521216 发表于 2013-8-10 17:18
磁电式曲轴信号传感器

我开始也猜想是磁电式的，不过磁感应式的传感器输出应该是正弦波，并且电压随转速而变化才对呀，而用示波器测出来确是压差为10v的方波信号，难道是内部还有转换电路？请不吝赐教……
感谢您的关注！

wqm521216 · 发表于 2013-8-12 10:00:34

那就简单了，你启动发动机，从ECU里面读取发动机转速，并记录传感器输出的脉冲数，找到对应的关系。

lklhzu · 发表于 2015-3-17 08:41:40

不知道楼主做的怎么样了？最后成功了没有？

zw_7627 · 发表于 2016-12-4 21:31:58

yutianku 发表于 2013-8-6 09:13
在网上看到一种比较简便的测量发动机的方法：拾取交流发电机输出直流电压中包含的纹波信号的频率，测出发电 ...

刚刚遇到这个项目，正没有头绪。下载下来分析下。谢谢楼主。感谢莫坛。

BSMGood · 发表于 2016-12-5 08:17:06

汽车上发动机不是有飞轮么？60-2齿信号。

zw_7627 · 发表于 2017-2-20 23:52:14

zw_7627 发表于 2016-12-4 21:31
刚刚遇到这个项目，正没有头绪。下载下来分析下。谢谢楼主。感谢莫坛。 ...

纹波频率测出来，不过杂波较多，在车上测的频率跳动较大。

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