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图１ 油耗监控系统数据采集器基本架构 油量传感器信号１：ｌ通道
（３）光耦隔离器件ＴＬＰ５２１—２ ｒＩＩ瞒２ｌ是可控制的光电藕合器件，光耦以光信 号为媒介来实现电信号的狙合与传递，输入与输出 在电气上完全隔离，具有抗干扰性能强的特点。
３数据采集电路设计与实现
３．１
多通道油量采集电路的设计
２０１２牟第４期
文章编号：１００９—２５５２（２０１２）０４—００５９—０３
中图分类号：７Ｉ玛１１
文献标识码：Ａ
油耗监控系统中的多通道数据采集电路设计
王
昕１，王
坚２，赵荣泳２，苏
强２
（１．安徽天源物流有限公司，蚌埠２３３０００；２．同济大学，上海２０００９２）
摘要：现有大型物流乘用车的汽车油量传感器种类多样，传感器电阻范围不一，信号源也有 所不同，且组合仪表高度集成，维护成本较高。为了解决大型物流乘用车油量信号的不统一问 题，介绍了采用“ＨＡｌ７２３５８运算放大器一ＡＤＣ０８３１一Ａ鸭９Ｓ５２”低成本、成熟电路架构设计方 案，设计适应主流油量信号的多通道数据采集电路，使油耗监控系统广泛应用于不同种类的货 运车辆。同时，采用光耦芯片，实现信号隔离保护和里程数据采集，为企业管理人员对油耗的 分析与评估提供了切实可靠的行车油耗和里程数据。 关键词：多通道；数据采集；监控系统；汽车油耗；单片机 Ｆｕｅｌ
｝ｎ１７３５８
图３数据采集电路实物
（下转第６４页）
万方数据
一６ｌ一
量。并在以下几个方面进行了改进：
Ｓｔｒｉｎｇ
ｆｓ＝ｔ－』ｌｅ．ｇｅｔＮ锄ｅ（）；
（１）采用了先进的积件开发方式。充分发挥了 其在积件实库中的优势。从而可以节省时间进行教 学，提高教学质量。 （２）利用集体备课模块，使得系统的交互性大 大提高。 （３）采用了先进的Ｗｅｂ应用开发模式—ＪＳＰ＋ ＪａｖａＢｅａｎｓ模式。使得课件得以在ｗｅｂ中轻松实 现，并在其它组合平台开发的课件具有更好的重
２设计电路基本器件
为保证尽量少对车辆的改造，本系统采用汽车
原装的燃油传感器，放大器选择ＨＡｌ７３８５，Ａ／Ｄ转 换模块选择ＡＤＣ０８３１，光耦隔离器则选用ＴＵ巧２１， 单片机选择Ａ碾９ｓ５２。 （１）电压放大器件ＨＡｌ７３５８ ＨＡｌ７３５８具有双重通道放大器，可同时处理两 组电压信号；电源供电采用单电源，易于实现；可处 理的电压输入范围大；频率和输入偏置电流具有温 度补偿功能，被广泛的应用于控制等系统。 （２）Ａ／Ｄ转换器件ＡＤＣ０８３ｌ 芯片ＡＤｃ０８３１是逐次逼近型８位Ａ／Ｄ转换 器，易于与微处理器连接；采用５Ｖ电压供电，易于 实现；具有单输入通道，可操作电压范围０～５Ｖ；管 脚ＲＥＦ一般设置为Ｖｃｃ以设置电压的输入信
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油耗监控系统中数据采集电路的设
数据采集系统主要电子燃油传感器、电压放大
计思路
收稿日期：２０１ｌ一０９—２２
基金项目：上海市节能减排科技支撑熏大项目（０９Ｄｚｌ２０３３∞）；上
海市科委基础研究重点项目（１０ＪＣｌ４１５２００）；上海市制
造业信息化专项（１０Ｄｚｌｌ２２４０２）
作者简介：王昕（１９５４一）．男，本科，安徽天源物流有限公司总经
ｄｉ自ｆｅｒｅｎｔ．ｗｈａｔ’ｓ ｍｏｒｅ，ｔＩｌｅ ｉｎｓｔｍｍｅｎｔ ｃＩｕｓｔｅｒ ｉｇ
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油
图２数据采集电路原理
一６０一
万方数据
采集器数据采集电路原理如图２所示，主要由 多通道油量采集电路和里程采集电路两部分构成， 这两部分既相互独立同时又由单片机来控制进行数 据采集和存储。油量采集电路的设计根据目前主流 油量传感器的电压信号设计了３个通道的输入。每 个输入端口对应于不同传感器的电压信号，即１：１ 通道、２：ｌ通道、１：２通道，如图２所示。 在多通道油量采集电路中，放大电路的设计选 择芯片ＨＡｌ７３５８，芯片ＨＡｌ７３５８是双通道电压放大 器，可满足需要对多电压参数放大的需要；电源供电 简单方便，电压放大精度高。放大器ＨＡｌ７３５８共有 ８个管脚，管脚１、２、３分别是电压放大通道ｌ的电 压输出、电压输入负极和电压输入正极。在电路连 接中管脚１输出模拟电压信号，管脚２和３分别连 接地和汽车油量传感器电压信号输出¨Ｊ。对于１：１ 通道，即油压传感器电压信号范围为０到５Ｖ时，则 不通过放大器，将信号直接接入ＡＤＣ０８３ｌ；对于２：ｌ 通道，即油压传感器电压信号范围为５Ｖ到１０Ｖ时。 则采用Ｒ４和Ｒ５分压原理将信号缩小到１／２，再接 入ＡＤｃ０８３ｌ，因而Ｒ４与Ｉ｛５的阻值必须相等，阻值 为１Ｍ左右较好；对于ｌ：２通道，即油压传感器电压 信号范围为。到２．５Ｖ时，需要把备用通道和ｌ：ｌ通 道连接起来（图２虚线所示），这样形成一个基于 ＨＡｌ７３８５的放大电路，经计算此时的电压放大倍数 Ａｄ为：Ａｄ＝ｌ＋Ｒ１／王１２，在实际应用中Ｒｌ。Ｒ２选用２ 个１０ｋ的电阻，Ｒ３为ｌＯｋ的限流电阻，Ｒ６为ｌＭ的 下拉电阻。应当注意的是任意一台汽车，只适用于 一个信号通道，当使用ｌ：２信号通道时，必须把备用 通道和ｌ：ｌ通道连接起来，否则会导致采集电路无 法工作。在使用ｌ：２通道时，电压放大器和模数转 换器之间Ｒｌ起到限流作用。防止电流过大烧坏器 件，Ｒ４与Ｃ２组成低频滤波电路。 模数转换模块选择芯片ＡＤｃ０８３１，ＡＤＣ０８３ｌ共 有８个管脚，管脚１为芯片的片选信号，低电平有 效，通过单片机对此管脚的控制实现数据的实时采 集，管脚２和３是电压信号输入的正极和负极，即放 大器输出的电压信号的输入端；管脚６和７分别为 数据输出端和时钟信号端，与单片机连接进行数字 信号的输出和时钟的控制。 ３．２里程采集电路的设计 在设计里程采集电路之前先了解一下汽车里程 表的相关信息，主要是了解汽车里程的速比，里程信 号源以及如何采集里程信息。车速里程表的速比表 示的是：车速里程表转轴在汽车行驶一公里时所转 过的转数哺Ｊ。若某车车速里程表采用霍尔型非接
触式转速传感器。即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Ｉ／４９９２公里的里程。这些脉冲信号 就是里程信号源，也是采集器需要记录的里程信息。 将这些脉冲信号通过Ⅱ巧２ｌ的隔离电路转换成５Ｖ 的脉冲信号，然后将这些脉冲当作单片机计数器．ＩＤ （即单片机的Ｐ３．５口）的计数脉冲输入，每个脉冲 使计数器．ＩＤ中断一次，并通过．ＩＤ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ｌ公里，然后通过单片机的程序设计再给累 计单元加一，并存人ＥＥＰＲＯＭ单元，即可实现里程 计数功能。 在里程采集电路设计中，隔离器件选择低成本 的东芝光耦隔离器Ⅱ瞄２ｌ一２，如图２所示，Ｒ７，Ｒ８ 起限流作用，其值选择在ｌｋ到１．５ｋ即可，Ｒ９是单 片机１０口（Ｐ３．５口）的下拉电阻选用１０ｋ电阻。 ３．３里程采集电路的实现 下图展示了实际应用中，使用ｌ：２通道接入数据 采集器。图３中所示的黄色导线将备用通道和１：１端 口连接起来而使电路形成ｌ：２通道，因而１：２油压输 人端接入汽车油压传感器的输出端。需要说明的是： （１）电路中所用的电源的来源于汽车的２４Ｖ电 源，因而加入了由稳压管７８１２和７８０５构成的电压 转换模块，以给单片机等芯片提供５Ｖ电源驱动电 压，这里不详细赘述。 （２）里程模块的输入端是从ＰＣＢ电路板背面引 出的一根导线，图３中未显示出来。 （３）备用端口只有在使用ｌ：２油压输入端时才 使用，且必须和ｌ：ｌ端口用导线连接起来以形成１：２ 的放大电路，否则不能正常采集数据；而使用１：ｌ端 口和２：ｌ端口时不需要使用到备用端口，此时只需 将其处于悬空状态即可。
理，研究方向为企业信息化。
一５９—
万方数据
电路、低通滤波电路、Ａ／Ｄ转换模块、里程采集电路 和单片机组成，如图ｌ所示。目前一般对传感器的 理解是指非电物理量与电量的转换，即传感器是将 被测的非电物理量输出的一种装置胆Ｊ。传感器将 汽车油量信号转换为连续变化的模拟电压信号；针 对不同的车型转换后的电压值的不同，通过电压放 大器将此电压值转化为系统可测量的范围内的值； 然后通过低通滤波电路降低噪声信号，实现信号保 真；单片机是一个数字系统，仅能够对数字量进行检 测、运算和控制，为了实现单片机对油量模拟电压信 号的测量，在单片机前设计Ａ／Ｄ转换器，实现电压 模拟量与数字量之问的转换ｐ１。在油耗监控系统 中，结合里程来评估油耗信息是必要的，因而在数据 采集器中设计了一个里程采集电路。由于汽车里程 脉冲是２４Ｖ的脉冲信号，而用光耦隔离器构成一个 光耦隔离电路对其实现隔离转变，以确保里程信号 的正常采集和电路的安全工作。