专利名称：一种内燃机传感器故障检测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机检测领域，尤其是涉及一种内燃机传感器故障检测设备。
背景技术：
随着传感器技术的飞速发展，内燃机中应用的传感器品种和数量愈来愈多，尤其是重型大功率电控柴油机。内燃机的控制单元ECU为达到精确控制内燃机运行，需要在内燃机关键部位安装数量众多的高精度传感器，而这些众多的传感器在使用时不可避免的会时有故障发生。在现有技术中，当遇到相关故障时，目前没有相关的传感器故障检测设备可供使用，维修人员仅能依靠万用表进行简单的电阻、电压信号测量。这样，解决故障时完全依靠维修人员自身水平进行判断，很容易测得错误结果而导致误判；另外，由于传感器数量众多、参数各异，因此在对各个传感器进行故障检测时需要不断的调整万用表甚至不断的更换不同型号的万用表，适应性差，速度慢效率低，而且极易混淆，从而也容易造成误判。
发明内容
本发明实施例的目的是提供内燃机传感器故障检测设备，以快速、准确的获取内燃机各个传感器的数据，避免造成误判。本发明实施例公开了一种内燃机传感器故障检测设备，包括主机；所述主机包括多通道选择单元、测量单元和微控制单元MCU ；所述多通道选择单元用于连接内燃机的指定传感器，并根据所述MCU的通道切换指令将所述指定传感器的传感器信号经指定信号通道发送给所述测量单元；所述测量单元用于对所述传感器信号进行测量，通过模/数转换获取测量结果，并将所述测量结果发送给所述MCU ；所述MCU :用于根据所述指定传感器的型号在所述主机预存的传感器参数列表中获取所述指定传感器的信号类型，并根据所述信号类型向所述多通道选择单元发送通道切换指令；将接收到测量结果转换为所述指定传感器的测量数值并输出。优选的，所述MCU还用于根据所述指定传感器的型号在所述主机预存的所述传感器参数列表中获取所述指定传感器的参考数值并输出。优选的，所述多通道选择单元具体包括多通道输入接口、若干条信号通道、通道切换开关及开关控制电路；所述多通道输入接口的一端用于连接内燃机的指定传感器、另一端依次经所述若干条信号通道、所述通道切换开关后与所述测量单元相连；所述通道切换开关还经过所述开关控制电路与所述MCU相连；所述开关控制电路根据所述MCU的通道切换指令对所述通道切换开关进行操作，以使所述指定传感器的传感器信号经所述若干信号通道中的指定信号通道发送给所述测量单元。
优选的，所述若干条信号通道具体包括电压信号通道、电阻信号通道、电流信号通道、脉冲宽度调制PWM信号通道、转速脉冲通道。优选的，所述测量单元具体包括测 量总电路和控制接口电路；所述测量总电路包括依次连接的匹配电路、测量电路和通讯接口 ；所述匹配电路与所述多通道选择单元相连，用于与所述指定信号通道相匹配；所述测量电路用于对所述传感器信号进行测量，通过模/数转换获取测量结果；所述通讯接口与所述MCU相连、用于将所述测量结果发送给所述MCU ；所述控制接口电路的一端与所述MCU相连、另一端与所述测量总电路相连，用于根据所述MCU的工作模式指令将所述测量总电路切换至与所述传感器信号相匹配的工作模式。优选的，所述主机还包括接口隔离电路，用于在测量高电压和/或大电流时为保证所述设备安全性而进行降压和/或隔离处理；所述测量单元发出的所述测量结果经所述接口隔离电路后发送给所述MCU。本发明实施例使用包括多通道选择单元、测量单元和微控制单元MCU的主机对内燃机传感器进行检测，不但可以准确的获取到传感器的测量数值，避免造成误判，而且还可以对多种传感器进行检测，适应性强，效率高。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本发明实施例一中设备的结构示意图；图2是本发明实施例一中设备的原理示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图I是本发明实施例设备的结构示意图。所述设备包括主机；所述主机包括多通道选择单元、测量单元和微控制单元MCU。多通道选择单元、测量单元和MCU三者依次连接，同时多通道选择单元还与MCU直接相连,参见图I所示。下面对多通道选择单元、测量单元和MCU分别进行说明(一)所述多通道选择单元用于连接内燃机的指定传感器，并根据所述MCU的通道切换指令将所述指定传感器的传感器信号经指定信号通道发送给所述测量单元。因为主机在使用时会连接各种各样的传感器，而各类传感器的信号类型不尽相同，所以主机中首先设置了这个多通道选择单元，使得各种传感器可以经过合适的信号通道进入测量单元。图2是本发明实施例设备的原理示意图。优选的，所述多通道选择单元具体可以包括多通道输入接口、若干条信号通道、通道切换开关、开关控制电路，参见图2所示。所述多通道输入接口的一端用于连接内燃机的指定传感器、另一端依次经所述若干条信号通道、所述通道切换开关后与所述测量单元相连。所述指定传感器可以是水温传感器、进气温度压力传感器、机油压力温度传感器或转速传感器等多种。所述若干条信号通道具体可以包括电压信号通道、电阻信号通道、电流信号通道、脉冲宽度调制PWM信号通道、转速脉冲通道等一种或多种，参见图2所示。所述通道切换开关还经过所述开关控制电路与所述MCU相连；所述开关控制电路根据所述MCU的通道切换指令对所述通道切换开关进行操作，以使所述指定传感器的传感器信号经所述若干信号通道中的指定信号通道发送给所述测量单元。所述通道切换开关可以由多个继电器开关组成，参见图2所示。( 二)所述测量单元用于对所述传感器信号进行测量，通过模/数转换获取测量结果，并将所述测量结果发送给所述MCU。参见图2所示，优选的，所述测量单元具体可以包 括测量总电路和控制接口电路。所述测量总电路包括依次连接的匹配电路、测量电路和通讯接口。所述匹配电路与所述多通道选择单元相连，用于与所述指定信号通道相匹配。因为多通道选择单元输出的是经不同信号通道的不同类型的信号，换句话说因接入的传感器的不同而使得输入信号具有多样性，所以测量单元设置了所述匹配电路，具体可用于对所述测量电路的基准电压、测量通道的参考电压、信号取样的范围进行匹配。所述测量电路用于对所述传感器信号进行测量，通过模/数转换获取测量结果。具体来讲，所述测量电路内部集成了诸如自动档位切换开关、RS232通讯电路、电压调整器、测量结果运算电路(根据ADC值计算相应信号)等功能。所述测量电路本质是一个12位高速ADC(Analog-to_Digital Converter,模数转换器),基准电压Vref作为ADC的电压基准，假设输入到ADC的信号电压为Vin (经过转换后的信号)，则经过ADC得到的数字编码为N= (Vin/Vref) X4096，所述测量电路根据此对应关系，再考虑当前选择档位即可计算出对应的信号值，此值和信号的单位整合在一起，便可作为测量结果。测量通道的参考电压，主要作用是限制各个档位的信号范围。例如对直流电压来说，一般档位分为5档，分别是0-200mV、200mV-2V、2V-20V、20V-200V、200V以上，在所述测量电路内部会设计有精密电压比较器来控制不同档位的开关导通状态，从而完成档位的自动切换。假设内部比较器的阈值电压为0. 2V(此值在所述测量电路设计之初就已经确定)，为实现不同信号范围内档位的正常切换各档位的电阻网络分别取输入电压的I倍、0. I倍、
0.01倍、0. 001倍和0. 0001倍，这样就可以根据比较器的输出电平来确定哪个档位的开关需要接通，不需要外部的干预。如前述，因ADC位数的限制，经过转换后输入到ADC的电压信号范围不能超出基准电压Vref的值，否则会造成数据的溢出，测量结果就没有意义了。为保证输入电压Vin不超过Vref，必须对信号的取样进行限制。例如对一个直流电流信号I来说，其取样电阻为R，R的值必须满足IXR < Vref。其他类型信号原理类似，仅仅是取样方式不同而已。须根据所要测量信号的范围确定取样电路的参数。所述通讯接口与所述MCU相连、用于将所述测量结果发送给所述MCU。在本实施例中，所述通讯接口具体可以是RS232接口。所述控制接口电路的一端与所述MCU相连、另一端与所述测量总电路相连，用于根据所述MCU的工作模式指令将所述测量总电路切换至与所述传感器信号相匹配的工作模式。此外，测量精度、档位、测量结果的单位也可以通过所述接口控制电路向所述测量电路的内部寄存器写入特定的值来实现。(三)所述MCU:用于根据所述指定传感器的型号在所述主机预存的传感器参数列表中获取所述指定传感器的信号类型，并根据所述信号类型向所述多通道选择单元发送通道切换指令；将接收到测量结果转换为所述指定传感器的测量数值并输出。具体来讲，在测量过程中每隔固定时间(为1/3S的倍数)，所述测量电路向MCU发送测量结果，MCU根据通讯协议解析出测量结果后(此结果为电压、电流、频率或占空比值等)再根据传感器参数表计算出传感器所处环境的温度、压力、转速等，最后输出给用户。
参见图2所示，在本实施例中，所述MCU具体采用的是ARM-C0RTEXM3 MCU。测量单元的测量结果通过RS232通讯接口发往MCU，所述测量结果可以为电压、电阻、电流或频率、占空比；MCU对所述测量结果进行滤波并根据预置的相应传感器的参数计算程序，得到最终的温度、压力、转速值等测量数值并输出。用户得到测量数值后就可以准确的判断出传感器的状态，从而避免了误判。如果测量数值在允许的误差范围内则可判定传感器正常，否则认为传感器出现故障。优选的，所述MCU还用于根据所述指定传感器的型号在所述主机预存的所述传感器参数列表中获取所述指定传感器的参考数值并输出。这样，用户不但可以获得测量数值，还可以同时与参考数值进行比较，更加方便、快捷的判断传感器的状态。优选的，所述主机还可以包括接口隔离电路，用于在测量高电压和/或大电流时为保证所述设备安全性而进行降压和/或隔离处理；所述测量单元发出的所述测量结果经所述接口隔离电路后发送给所述MCU。参见图2所示，接口隔离电路位于MCU与测量单元之间，在测量高电压和/或大电流时进行降压和/或隔离处理，以保证所述设备的安全性。此外，参见图2所示，所述主机还可以包括显示�？榧安僮骷蹋糜谙允靖骼嗍导岸灾骰懈骼嗖僮�、设置。所述主机还可以包括EEPROM存储器，用于存储传感器参数列表、参数计算程序等信息。还可以包括USB接口，用于连接外部PC机，方便程序的升级、数据的传输等。另外，所述主机还可以通过电源接口、保护电路、滤波电路、DC-DC降压与外部的蓄电池相连，以实现供电。下面对本实施例设备的使用过程进行简述用户通过专用线束将某传感器接入到主机上，同时MCU根据用户所选的传感器型号自动搜索主机中预存的传感器参数列表，分辨出传感器信号类型，然后根据信号类型向多通道选择单元发出通道切换指令，通过开关控制电路控制通道切换开关，使得传感器信号可以经合适的相匹配的信号通道进入到测量电路中；MCU还会向测量单元发出工作模式指令，将测量总电路切换至与所述传感器信号相匹配的工作模式；测量单元对所述传感器信号进行处理后得到测量结果并发送给MCU，MCU将所述测量结果转换为测量数值，显示给用户，以使用户对该传感器的状态进行判断。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排
除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅 为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了闸述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种内燃机传感器故障检测设备，其特征在于，包括主机；所述主机包括多通道选择单元、测量单元和微控制单元MCU ； 所述多通道选择单元用于连接内燃机的指定传感器，并根据所述MCU的通道切换指令将所述指定传感器的传感器信号经指定信号通道发送给所述测量单元； 所述测量单元用于对所述传感器信号进行测量，通过模/数转换获取测量结果，并将所述测量结果发送给所述MCU ； 所述MCU:用于根据所述指定传感器的型号在所述主机预存的传感器参数列表中获取所述指定传感器的信号类型，并根据所述信号类型向所述多通道选择单元发送通道切换指令；将接收到测量结果转换为所述指定传感器的测量数值并输出。
2.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述MCU还用于根据所述指定传感器的型号在所述主机预存的所述传感器参数列表中获取所述指定传感器的参考数值并输出。
3.根据权利要求I或2所述的设备，其特征在于，所述多通道选择单元具体包括多通道输入接口、若干条信号通道、通道切换开关及开关控制电路； 所述多通道输入接口的一端用于连接内燃机的指定传感器、另一端依次经所述若干条信号通道、所述通道切换开关后与所述测量单元相连； 所述通道切换开关还经过所述开关控制电路与所述MCU相连； 所述开关控制电路根据所述MCU的通道切换指令对所述通道切换开关进行操作，以使所述指定传感器的传感器信号经所述若干信号通道中的指定信号通道发送给所述测量单元
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述若干条信号通道具体包括电压信号通道、电阻信号通道、电流信号通道、脉冲宽度调制PWM信号通道、转速脉冲通道。
5.根据权利要求I或2所述的设备，其特征在于，所述测量单元具体包括测量总电路和控制接口电路； 所述测量总电路包括依次连接的匹配电路、测量电路和通讯接口 ；所述匹配电路与所述多通道选择单元相连，用于与所述指定信号通道相匹配；所述测量电路用于对所述传感器信号进行测量，通过模/数转换获取测量结果；所述通讯接口与所述MCU相连、用于将所述测量结果发送给所述MCU; 所述控制接口电路的一端与所述MCU相连、另一端与所述测量总电路相连，用于根据所述MCU的工作模式指令将所述测量总电路切换至与所述传感器信号相匹配的工作模式。
6.根据权利要求I或2所述的设备，其特征在于，所述主机还包括接口隔离电路，用于在测量高电压和/或大电流时为保证所述设备安全性而进行降压和/或隔离处理；所述测量单元发出的所述测量结果经所述接口隔离电路后发送给所述MCU。
全文摘要
本发明实施例公开了一种内燃机传感器故障检测设备，包括主机；主机包括多通道选择单元、测量单元和MCU；多通道选择单元用于连接内燃机的指定传感器，并根据MCU的通道切换指令将指定传感器的传感器信号经指定信号通道发送给测量单元；测量单元用于对传感器信号进行测量，并将测量结果发送给MCU；MCU用于根据指定传感器的型号在主机预存的传感器参数列表中获取指定传感器的信号类型，并根据信号类型向多通道选择单元发送通道切换指令；将接收到测量结果转换为指定传感器的测量数值并输出。不但可以准确的获取到传感器的测量数值，避免造成误判，而且还可以对多种传感器进行检测，适应性强，效率高。
文档编号G01R31/00GK102621433SQ20121011462
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者刘彬, 李庆磊, 王志新 申请人:潍柴动力股份有限公司
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