汽车发动机转速信号模拟器设计
来源： 作者： 发布时间：2014-12-29 10:24:56 浏览量：②滤波。电容C1起到滤波的作用，滤除信号中的直流分量，正弦信号整体向下平移，得到标准的正弦波形。
③放大。标准正弦波最大幅值电感器生产只有2．5 V，不能满足磁电信号的要求，所以经过LM7332放大一次，放大倍数β=R1／R2。
信号变换过程如图3所示。
3 软件设计
整个软件部分分为模拟器配置状态和模拟器输出状态。配置状态主要功能为通过面板键盘或者RS232通信设定发动机参数。输出状态主要功能是根据发动机参数和传感器的组合输出当前需求转速下的曲轴信号和凸轮轴信号。
3．1 逼近磁电正弦信号
模拟器是通过PWM信号软件逼近的方差模电感式产生磁电信号。随着一个周期所分段数的逐渐增加，逼近的精度也逐步提高。但为了防止高速时程序频繁进出中断会影响程序其他部分的运行，逼近所分段数不可过多。综合逼近精度、单片机的总线频率和正弦信号的对称性考虑，把凸
轮轴磁电信号的一个正弦周期平分20等份，通过不同占空比的PWM信号来逼近正弦信号中的20段，如图4(a)所示；把曲轴信号的一个正弦周期平分12等份，通过不同占空比的PWM信号来逼近其中的12段，如图4(b)所示。
计算逼近各点时间间隔。计算公式如塑封电感下：
其中，TimeIntervalCrank为曲轴信号逼近各点时间的间隔计数值；TimeIntervalCam为凸轮轴信号逼近各点时间的间隔计数值；fbus为时钟总线频率(Hz)；Cranknumber为曲轴齿数(60、48)；Camwidth为凸轮轴齿宽(1工字电感器，2，3…)；n为发动机目标转速(rpm)。
图4中，实线为逼近的目标曲线，虚线为逼近得到的曲线，逼近后的曲线相对于目标曲线向右平移了一小段相位，在程序中应提前逼近的开始时间，以消除逼近相位误差。
PWM通道的模数寄存器的值恒定为19，正弦信号最大值对应的值寄存器的值为Rang，如图4中的“6”点和“4”点。为了保证正弦信号的幅值随着转速值而变化，Rang随发动机转速增加而增大，Rang=Rang(nspeed)。
当逼近一个曲轴信号正弦波时，正弦信号中各点对应的正弦值如表1所列。各点对应的单片机值寄存器的值为TPM2CV0=Rang(nspeed)×Sin(Number)。同理，可以得到逼近凸轮轴磁电信号20个点对应值寄存器的值TPM2CV1。
为了省去单片机做乘除法运算所占的时间，在程序中将各点对应的寄存器值做成数组，直接调用。如果要逼近与图4极性相反(先负后正)的正弦波，只需颠倒各点逼近顺序，即逼近顺序为20，19，18，…，2，1。
3．2 生成凸轮轴信号和曲轴信号
曲轴信号流程如图5所示。首先判断曲轴信号模式。
若模式为霍尔，则输出PWM霍尔信号。在溢出定时中断内累加曲轴齿数，若判断曲轴缺齿有效，则改变PWM频率，得到2个缺齿信号后，一个循环结束，曲轴齿数重新计数。在主程序中判断何时输出凸轮轴信号。
若模式为磁电，则输出PWM逼近信号，开始逼近定时。在定时中断中设置逼近各点的占空比，记录逼近点个数，一个正弦周期结束后，曲轴齿数累加1。若判断缺齿有效，则输出图4中恒定“1”点所对应占空比的PWM信号，两个缺齿后一个曲轴循环结束，曲轴齿数重新计数。在主程序中判断何时输出凸轮轴信号。
凸轮轴信号流程：若信号模式为霍尔，则在主程序中通过I电感器工作原理图／O口输出霍尔信号。若信号模式为磁电，则输出逼近PWM信号，在定时中断中设置逼近各点的占空比，记录逼近点个数，一个正弦周期结束后结束逼近定时，输出图4中恒定“1”点所对应占空比的PWM信号。
4 实验验证
设定模拟器参数如下：曲轴齿数为(60-2)个齿，凸轮轴齿数为(4+1)个齿，凸轮轴齿宽为6个曲轴齿宽，多齿超缺齿12℃A(曲轴转角是以℃A表示)，凸轮多齿超凸轮1齿为60℃A。通过示波器观察得到图6所示的信号。
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