发动机转速信号的获取途径

转速测量模块原理分析
一、模块具有功能
转速模块可通过三种方式采集发动机转速信号，分别为：电压信号（点烟器或蓄电池处获取）、震动信号、排气声音信号。

以上三种采集方式无需在汽车上加装任何设备就可获取发动机转速。

二、测量原理
1、电压信号
由点烟器或蓄电池处可直接获取发动机运转时的电压，此时的电压包含了发动机点火所造成的电压噪声，由控制器提取噪声的频率可转换发动机转速。

2、震动信号
在发动机运转时会产生与转速相同频率的震动，采用加速度传感器可获得随震动所产生的信号，控制器提取信号的频率即可获得发动机转速。

3、排气声音信号
发动机运转时尾气的排放频率与发动机转速相同，排气时会产生爆破的声音，采用声音传感器（咪头）可采集排气声音信号，由控制器提取声音信号的频率转换成发动机转速。

三、实现过程
以上三种传感器所获取的信号全为发动机间接转速信号，所有传感器所输出的值为与转速信号相关的模拟量，由控制器进行模数转换处理后换算成发动机转速值。

工作原理图如下：
四、市场概况
目前市场上没有半成品的模块可选购，使用此技术已经研制成具体的测量仪器，例如：日本-小野公司的FT-2500转速表。

因此以外购的方式进行集成以目前市场现状难以实现。

五、开发难度与建议
从原理上分析来看，控制器的开发有一定的难度，技术难点在于对频率的提取部分，需要一定的时间进行开发。

我个人认为可通过以下方式进行开发，采用现有的传感器和处理电路，以单片机为控制器进行AD采样、频谱分析，功能实现后再进行重新制板。

摘要：介绍一种简单、便携、多功能的发动机转速信号模拟器，采用PWM信号逼近的方法生成幅值随发动机转速变化的磁电信号，采用输出比较的方式输出霍尔信号。

该模拟器可以方便地设定发动机参数和实时在线修改发动机转速，并能够实时显示。

实验结果表明，该模拟器具有信号精度高、发动机转速范围大的特点。

引言随着发动机电控系统的结构和控制策略日趋复杂，电控系统的研发工作难度以及实验工作量大大增加，成本也大幅度提高。

V型开发模式已经成为发动机ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)开发流程的主流，其中的硬件在环仿真中，为了配合ECU软件的开发，需要模拟发动机的转速信号来验证软件算法的正确性。

目前已经有很多研发人员已经做了这方面的研究。

例如，清华大学的章健勇开发的发动机转速模拟器系统利用数字端口实现了大转速范围内发动机转速霍尔信号的模拟；北京理工大学的王宇明设计的便携式发动机工况信号模拟器，能够比较真实地模拟发动机传感器信号的类型、形态，基于模型的信号产生方法能够较好地反映发动机工况变化中传感器的内在关系，并且提出了把霍尔信号通过硬件逐步转化成为磁电信号的方法；北京城建设计研究总院的赵华伟设计的转速模拟器采用硬件方式产生频率方波信号和电流信号的方法，不仅能够提供发动机所需的方波信号，而且频率调节精度高，能够实现电流的输出。

这些模拟器尚不能模拟得到理想的磁电信号，并且对发动机参数变化的适应性很差。

本文提出一种生成标准磁电正弦信号的方法，并在此基础上设计了一款便携、灵活的发动机转速信号模拟系统。

磁电正弦信号可以通过硬件转化和软件逼近两种方法得到，实验证明前者得到的磁电信号精度不高，与真实磁电信号差异较大，所以本文采用软件逼近的方法。

软件分段逼近分为DA分段逼近和PWM分段逼近。

DA分段逼近的方法需要外扩一块D／A芯片，且转化过程需要占用大量单片机资源，不能满足高频的需求，所以本文选用PWM分段逼近的方法。

这是车辆电子控制技术的一个课程作业：设计一个电控系统（硬件和软件），该系统可按照SAEJ1939采集发动机油门踏板和发动机转速信号，如果监测到的发动机转速超过1600rpm，则控制发动机转速稳定工作在1600rpm。

要求：画出电路原理图和PCB图（自行选择单片机、接口电路和绘图软件），给出相关的源程序（编程语言不限）。

备注：禁止任何形式的抄袭，如发现抄袭无论被抄袭者还是抄袭者，该作业一律0分。

发动机转速信采集与控制的设计作业分析：为完成此项目，首先要确定硬件系统，从而利于进行软件的设计；第二了解SAEJ1939通讯协议，以便进行发动机油门踏板信号和发动机转速信号的解析；第三进行软件编程，实现对硬件系统的初始化，通过CAN总线接收油门踏板信号与转速信号的数值，控制电路实现对发动机稳定转速1600rpm的控制。

（一）硬件系统设计系统核心MCU采用MC9S12XDP512单片机，负责采集传感信号，实现CAN总线通讯，输出信号控制输出电路。

整车硬件系统采用MC9S12XDP512单片机，由频率量采样电路、模拟量采样电路、驱动电路、CAN总线通讯电路组成，通讯速率250kps。

图1 硬件系统原理频率量采样电路实现对发动机转速、空气流量传感器等具有脉冲输出的功能信号的采集，同时也能实现对开在信号的采集。

模拟量采样电路可以实现对怠速、点火、启动、空档、空调等开关信号的采集，也能实现对空气流量传感器、曲轴、凸轮轴、节气门等位置传感器信号的采集，还能实现对进气、冷却液等热电阻温度传感器信号的采集。

驱动电路实现对电磁喷油器的PWM控制，对电动汽油泵继电器的通断控制。

CAN总线接口电路实现与整车总线的连接，采集发动机转速、油门的开度信号；实现数据的上传；实现软件升级下载。

1. 供电电路设计图2 供电电路设计设定车载供电为24V，电压波动范围是16V至32V。

如果车载供电电压为12V，则将LM2937－12的输入与输出短接即可。

图 1 发动机转速测量系统框图发动机转速信号的检测及数字滤波方法蔡登胜，罗 维，赵明辉 （广西柳工机械股份有限公司）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"摘 要：发动机转速作为一个重要的控制参数，在工程机械的控制过程如功率控制、变速控制等应用中占有重要地位，如何快速准确地测量发动机转速，减少干扰信号的影响，同时尽可能地减轻控制系统测量负 担，对提高控制系统的稳定性和响应能力具有重要意义。

结合发动机转速测量系统的结构组成，分析相应的 测量及滤波方法的特点，提出具体的测量及滤波方法，并进行实际测试及滤波效果的验证。

关键词：发动机；转速；检测；数字滤波随着电子控制技术的发展，工程机械的电子控制系统的应用也越来越多，如装载机的自动变速控 制系统、挖掘机的功率匹配控制系统等，在这些电子控制系统中，发动机转速作为一个重要的系统基础变量参数，是最重要的控制变量之一，其测量的 精度和及时性直接关系到电子控制系统的控制效 果，因此对发动机转速进行快速、高精度的测量一 直是工程技术人员追求的目标。

转速信号属于频率 信号，具有快速变化、易受干扰的特点，因而如何能 够快速、准确地检测频率信号，满足控制响应需求， 是控制系统设计中不可忽视的重要环节。

本文以挖 掘机发动机转速控制系统为例，对频率信号的检测 方法进行探讨。

挖掘机发动机转速的测量系统如图 1 所示。

电磁感应式转速传感器输出信号必须通过测 量系统的接口调理电路进行整形，以获得标准的方波信号。

发动机转速测量系统结构分析1 发动机转速信号的测量方法2 在工程机械上，常用两种类型的转速传感器：1） 霍尔转速传感器；2） 电磁感应式转速传感器。

霍尔传感器作为有源传感器，其特点为输出幅值稳 定的方波信号。

电磁感应式转速传感器是无源器 件，其特点是输出信号为幅值不稳定的正弦波信 号，转速越高输出信号幅值同步越高。

通常车用霍 尔传感器只能检测 3 000 Hz 以下的频率信号，因而 主要用于较低转速信号的测量。

实验目的:1, 按照ECU连接示意图及下表ECU接插件说明.制作接插头。

输入转速信号和电源，输出控制喷油器，点火线圈信号。

2，观察不同转速条件下，转速信号、喷油控制信号与点火信号的波形。

在时间(横座标)—电压(纵坐标)坐标系绘制波形曲线。

3，取不同5个转速值，分别绘制波形4，基于记录的波形，计算不同转速下的点火提前角。

接插件说明:观察喷油实验步骤一、接线1、用单股跳线将HCS12飞翔开发板JP5上的PB0口与ECU 的P2上端口1（VPWR ）连接，用单股跳线将HCS12飞翔开发板上的Vss 与ECU 的P2上的端口2（GND）连接。

JP5PB0VSSGND2、将ECU的P1上的端口1（VPWR）和端口3(GND)分别与外接12V电源的正负极连接。

3、将线圈一端与12V电源的正极相连，线圈另一端与ECU的P1上的端口12(INJOUT )连接。

4、示波器通道一与HCS12飞翔开发板上JP5的PBO口和GND相连,将通道二与ECU的P1上的端口12(INJOUT )连接。

二、执行实验并观察实验现象1、打开HCS12飞翔开发板和ECU的电源。

2、运用示波器通道一采集喷油时刻和喷油持续时间信号，用通道二采集模拟发动机转速信号，所采集信号如下图1所示，图中蓝色方波即为模拟发动机转速信号，可以看出其一个周期有12个低电平；图中黄色信号为喷油信号，其波形下降沿为开始喷油时刻，下降沿和上升沿之间的时间宽度即为喷油持续时间。

图一示波器波形观察点火实验步骤其它步骤与上实验相同,第1.4项调整为4、示波器通道一与HCS12飞翔开发板上JP5的PBO口和GND相连,将通道二与ECU的P1上的端口2(coil )连接。

运用示波器通道一采集采集模拟发动机转速信号，用通道二采集点火信号。

发动机转速信号采集
张弛;毛宁;常博博;刘骁;梁欣颖;马振华
【期刊名称】《自动化应用》
【年(卷),期】2014(000)004
【摘要】介绍采集航空发动机非连续转速信号的波形转换电路、可编程逻辑电路设计,以及将测频法和测周法结合起来进行频率信号采集的软件设计方法,以实现对发动机转速状态的监控.
【总页数】3页(P80-82)
【作者】张弛;毛宁;常博博;刘骁;梁欣颖;马振华
【作者单位】中航工业计算所,西安710119;中航工业计算所,西安710119;中航工业计算所,西安710119;中航工业计算所,西安710119;中航工业计算所,西安710119;中航工业计算所,西安710119
【正文语种】中文
【相关文献】
1.DSP在发动机转速信号采集中的应用 [J], 陈朝基;靳红涛;赵勇进
2.航空发动机转速传感器频率信号采集方法 [J], 高颖;李兵强;常晨晨;于小燕;
3.从两例发动机转速异常问题讨论离合器对发动机转速影响 [J], 王震华;任宪丰;闫立冰
4.从两例发动机转速异常问题讨论离合器对发动机转速影响 [J], 王震华;任宪丰;闫立冰
5.基于TMS320F2812的航空发动机转速信号采集研究 [J], 强宁
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转速测量原理转速测量原理解析1. 转速测量的意义•转速是机械设备运转状态的重要参数之一，对于许多工业领域和科学研究来说至关重要。

•了解机器转速的情况，有助于维护设备的顺利运转、增强生产效率和确保工作安全。

2. 转速测量方法直接方法•直接方法是通过将转速测量传感器直接附加到转速被测对象上，实时测量转速的变化。

•常用的直接测量方法包括光电转速计、磁电转速计和机械转速计等。

–光电转速计：利用光电传感器感受转子上的光点，通过光电传感器输出的电压信号变化来计算转速。

–磁电转速计：通过感应转子上的磁场变化产生的电压脉冲来测量转速。

–机械转速计：利用机械传动装置将被测对象的转速转换为指针的旋转角度来测量转速。

间接方法•间接方法是通过测量与转速相关的参数，再根据相关关系计算转速。

•常用的间接测量方法包括频率测量法、脉冲法和霍尔测量法等。

–频率测量法：将转速转换为信号频率，通过计算信号的频率来获得转速信息。

–脉冲法：通过转速测量传感器感应到的脉冲信号来计算转速，脉冲信号的数量与转速成正比。

–霍尔测量法：通过霍尔元件感应到的磁场变化来测量转速，转子上的磁铁与霍尔元件之间存在相对运动。

3. 转速测量原理•转速测量的基本原理是测量转子上的旋转次数或旋转角度，再通过一定的运算得到转速，可以分为以下几种方式： ### 旋转次数测量•旋转次数测量是通过计数转子上经过的旋转次数来计算转速。

•传感器感应到每一次旋转时产生的信号脉冲，计数器记录信号脉冲的数量，通过计数器记录的数量和时间间隔计算转速。

角度测量•角度测量是通过测量转子在单位时间内旋转的角度来计算转速。

•传感器感应到转子上某一角度位置产生的信号脉冲，通过计算单位时间内信号脉冲的数量和角度间隔计算转速。

4. 转速测量应用•转速测量在多个领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面： ### 工业生产•在工业生产中，转速测量可用于机械设备的运行监控、故障诊断和维护管理等。

### 汽车工程•在汽车工程中，转速测量对发动机的性能监测和控制非常重要，能提供关键的数据用于发动机调整和优化。

发动机转速表工作原理
发动机转速表是一种用来测量发动机转速的仪器，其工作原理是基于磁感应原理和机械传动原理。

转速表的工作部分包括一个磁铁、一个可旋转的铝盘和一个指针。

磁铁通常固定在发动机的旋转部件上，如曲轴。

铝盘则与发动机的输出轴相连，可以随着发动机的转动而旋转。

当发动机转动时，磁铁也会随之旋转，产生一个磁场。

在转速表的内部，有一个线圈固定在仪表的内壳上，在线圈内通过电流会产生一个磁场。

根据安培定律，当由磁场改变引起的磁通量变化时，会在线圈内产生感应电动势。

因此，当发动机运转时，磁铁的旋转会导致磁场变化，进而在线圈内产生感应电动势。

转速表的仪表指针则是通过一个机械传动装置与铝盘相连。

当感应电动势产生时，会通过电路传递到指针上，使其随着转速的变化而偏转。

转速表的刻度盘上标有相应的转速数值，指针的偏转角度会与转速成正比。

因此，通过观察指针的位置，可以得到发动机的转速信息。

总的来说，发动机转速表利用磁感应原理测量发动机旋转时产生的磁场变化，并通过机械传动装置将转速信息转化为仪表指针的偏转角度来显示转速数值。

转速表的结构及工作原理
发动机转速表可以直观地指示出发动机的转速，是发动机工况信息重要的指示装置，便于驾驶员选择发动机最佳速度范围，把握好车速和换挡时机，以获得发动机最佳经济运转。

转速表获取发动机转速的方法主要有两种：一是转速传感器输出的脉冲(或交变)信号。

二是点火线圈一次电流中断时产生的脉冲信号(只限于汽油机)。

转速表的基本原理是：对转速信号进行处理后，用电流(或电压)的大小通过机械指针式仪表
将转速显示出来。

见图1是
发动机转速表原理图。

转速表的信号取自于点
火线圈的一次电流中断时的
脉冲电流，该信号经整形电
路整形后，加至频率／电压变换器，其输出信号与输入信号等频、等幅、等宽，而且其频率与发动机转速成正比。

所以，当发动机转速较低时，该电路整流后的输出电压值就低，流过毫安表的电流就小，指针偏转小，指示低转速值。

反之，整流后的输出电压值就高，流过毫安表A 的电流就大，指针偏转大，指示高转速值。

图1发动机转速表原理图 1-脉冲整形电路 2-频率电压变频器。

发动机转速传感器工作原理
发动机转速传感器是一种用于测量发动机转速的设备。

它通常由一个传感器和一个输出信号电路组成。

传感器部分一般采用霍尔元件或光电元件进行转速检测。

其中，霍尔元件通过检测铁芯旋转时的磁场变化来确定发动机转速。

光电元件则利用光遮断原理，当转速齿轮遮挡光源时，光电元件输出信号。

当发动机转动时，转速齿轮或飞轮上的齿轮会与传感器接触或靠近，导致传感器接收到相应的物理信号。

传感器将这些信号转换为电信号，然后通过输出信号电路进行处理。

处理后的信号可以被发动机控制单元（ECU）读取，并根据转速变化调整燃油喷射量、点火时机等参数。

发动机转速传感器的工作原理基本上是通过检测齿轮或飞轮旋转的物理变化来间接测量发动机转速。

它能够实时准确地监测发动机的转速，从而确保发动机正常运行和提供必要的动力输出。

转速信号处理模块
转速信号处理模块是指将高速旋转的设备或机器产生的转速信号进行处理，输出数字或模拟信号的模块。

现在越来越多的设备需要使用转速信号处理模块，该模块的使用范围越来越广，特别是在汽车、机械制造、空气动力学等领域，都需要该设备以确保设备正常运行。

转速信号处理模块的功能主要包括接收、处理和输出转速信号。

在接收方面，该模块通过发射和接收装置来接收转速信号，可以通过两个方法来实现，即旋转信号和光电式信号。

在处理方面，该模块通过数字滤波器、微处理器、计数器等以稳定的方式处理旋转信号或光电式信号。

该模块的输出方式一般为数字和模拟信号两种，这样可以方便接口连接其他设备。

转速信号处理模块的应用范围非常广泛。

在汽车行业中，转速信号处理模块可以用来检测引擎转速。

现在自动变速器也需要这个模块来控制变速器的加速和减速，同时利用这个信号可以实现自动启停技术。

在机械制造领域中，转速信号处理模块可以被用于机床、拉床等
机械的转速监测和控制。

在空气动力学领域中，转速信号处理模块可以用于风洞试验中的测量和控制。

转速信号处理模块具有很多优点。

首先，该模块有较高的精度和可靠性，可以提供高质量的转速信号输出，以满足不同行业的需求。

其次，该模块体积小、重量轻，方便携带和安装，可以更好地适应各种工作环境。

最后，该模块具有低功耗、高性价比等特点，不仅可以有效节省能源，还可以减少成本，提高使用效益。

综上所述，转速信号处理模块在现代化的制造业与工程设计中越来越受到重视。

它的发展为各行各业的技术运用提供了巨大的便利和帮助，让人们生产和工作更加便捷和高效。

电子转速传递器工作原理电子转速传递器是一种被广泛应用于各种机械设备中的装置，用于测量和传递旋转轴的转速信息。

它是通过将转速信号转换为电信号，进而实现转速监测和控制的一种装置。

下面将详细介绍电子转速传递器的工作原理。

一、传感器采集转速信号电子转速传递器的第一步是使用传感器采集转速信息。

传感器通常是通过测量旋转轴上的某种物理现象来实现的，例如磁场、光线或电磁感应等。

其中最常见的传感器是磁性传感器，它通过感应旋转轴上带有磁性的物体，如磁铁或磁性齿轮，产生的磁场变化来测量转速。

传感器将转速信息转化为电信号并传递给转速传递器。

二、信号放大与滤波接收到来自传感器的电信号后，转速传递器对其进行放大和滤波处理。

由于传感器采集到的转速信号往往较弱，为了确保转速信号能够被精确测量和传递，转速传递器需要将信号放大到合适的幅度。

同时，在信号放大之前，转速传递器还会对信号进行滤波处理，以去除噪声和干扰，保证测量结果准确可靠。

三、信号转换与处理经过放大和滤波处理后，转速传递器将电信号转换为数字信号。

这个过程通常是通过模数转换器（ADC）完成的，ADC将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。

一旦信号被转换为数字形式，它可以被处理器或微控制器读取和操作。

信号转换后，转速传递器可以根据需要进行进一步的信号处理，例如单位转换、校正等，以确保转速信息的准确性和可靠性。

四、数据传输与显示经过信号转换和处理后，转速传递器将最终的转速信息传输给机械设备的控制系统或显示器。

数据传输可以通过有线或无线方式进行，具体取决于应用需求。

在一些机械设备中，转速传递器会直接将转速信息发送给控制系统，以实现对转速的实时监测和控制。

在其他情况下，转速传递器会将转速信息显示在配备有显示器的面板上，方便操作员进行观察和记录。

综上所述，电子转速传递器通过传感器采集旋转轴的转速信息，并将其转换为电信号，经过放大、滤波、信号转换和处理后，最终传输给控制系统或进行显示。