摘要:介绍了一个单片机的电子式转速里程表实现方案,讨论了里程计数的原理和转速指示原理,给出了用单片机AT89C2051和LM1819驱动器设计的汽车转速里程表的具体电路原理图。

关键字:转速里程表;空气轴表芯;LM1819;驱动器;单片计算机

１概述

传统的论文网汽车转速里程表的功能有两个,一是用指针指示汽车行驶的瞬时车速,二是用机械计数器记录汽车行驶的累计里程。现代汽车正向高速化方向发展,随着车速的提高,用软轴驱动的传统车速里程表受到前所未有的挑战,这是因为软轴在高速旋转时,由于受钢丝交变应力极限的限制而容易断裂,同时,软轴布置过长会出现形变过大或运动迟滞等现象,而且,对于不同的车型,转速里程表的安装位置也会受到软轴长度及弯曲度的限制。凡此种种,使得非接触式转速传感器的电子式转速里程表得以迅速发展。

２里程累计实现原理

车速里程表的速比表示的是:车速里程表转轴(软轴)在汽车行驶一公里时所转过的转数。单片机的车速里程表采用霍尔型非接触式转速传感器。这种车速里程表转轴每转一圈,霍尔传感器将感应发出８个脉冲。现在以速比为１:６２４的车型为例?汽车行驶一公里?则霍尔传感器发出的脉冲数共为８×６２４＝４９９２个,或者说,每个脉冲代表了１／４９９２公里的里程。将这些脉冲信号当作外部中断源输入给单片机,使每个脉冲产生一个中断,并通过中断服务程序对每个脉冲进行计数,这样,当计满４９９２时,表明汽车行驶了１公里,然后再给累计单元加一,并存入ＥＥＰＲＯＭ单元,最后通过刷新ＬＣＤ液晶显示器,即可实现里程计数功能。但在编程时要注意,ＭＣＳ－５１系列单片机的外部中断有两种触发方式,即电平触发和边沿触发,本设计选用边沿触发方式,即采用负跳变引起中断。

３车速测量及指示原理

车速指示可采用双线圈汽车转速表头,它由空气轴表芯和驱动电路组成,空气轴表芯通常由三部分组成:磁铁。与转轴相连的指针和两个互成九十度的线圈。转轴是表芯唯一的可动部件,磁铁的转角总是趋向于两个线圈的磁场强度矢量的合成方向,磁场强度正比于加在线圈上的电压,因此,通过改变电压的极性和幅度,可在理论上使转轴组件在０～３６０度范围内转动。显然,只要能按一定的规律驱动两个线圈,就可以使指针偏转位置与输入量成线性关系,即满足下列公式:

θ＝ＫＶｉｎ

其中θ为指针偏转角,单位为度;Ｋ为转角常数,单位为度／Ｖ;Ｖｉｎ是输入电压,单位为Ｖ。

每个线圈的磁场强度矢量之和必须跟随偏转角θ。考虑到转轴组件总是指向Ｈｓｉｎｅ和Ｈｃｏｓｉｎｅ这两个正交矢量之和的方向?则其方向可由下式求得?

θ＝ａｒｃｔａｎＨｓｉｎｅ／Ｈｃｏｓｉｎｅ

并由此可以得出:

θ＝ａｒｃｔａｎｓｉｎθ／ｃｏｓθ

由上述公式可见?当Ｈｓｉｎｅ按θ的正弦函数变化,而Ｈｃｏｓｉｎｅ按θ的余弦函数变化时?所得到的总磁场强度的方向与θ角的方向相同,由于转轴组件与磁场强度矢量和的方向相同,因此,指针将始终指向θ角的方向。

图１所示是ＬＭ１８１９驱动器的内部组成原理框图,它由电荷泵。整形器。函数发生器等组成?输入的转速信号通过内部的三极管缓冲后,输入到电荷泵即可进行Ｆ／Ｖ频率电压转换,两个输出端按输入量的正弦和余弦函数变化,２脚和１２脚的最小驱动能力为±２０ｍＡ(±４Ｖ),线圈的公共端接到１脚可为内部函数发生器提供反馈信号,同时为５．１Ｖ齐纳二极管提供参考电压。在该电路中,Ｋ＝５４°／Ｖ,输入Ｖｉｎ实际上是４脚和８脚的电位差,８脚既是诺顿放大器的输出,又是函数发生器的输入,一般４脚的电压是２．１Ｖ,所以有:

θ＝Ｋ(Ｖ８－Ｖｒｅｆ)＝５４(Ｖ８－２。１)

由于Ｖ８是在２．１Ｖ～７．１Ｖ的范围内变化的,故ＬＭ１８１９可以驱动十字表头以使其在０°～２７０°范围内转动。

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