一種汽車冷卻液溫度傳感器實驗裝置的制作方法

本實用新型涉及汽車電子技術實驗設備技術領域，具體地，涉及一種汽車冷卻液溫度傳感器實驗裝置。

背景技術：

目前，在各院校的汽車類相關專業中，在進行汽車冷卻液溫度測量的原理和故障診斷教學時，都是直接將溫度傳感器的實物拿至課堂或實驗室，利用萬用表等工具對傳感器進行測量與實驗，這種教學設備或者方式主要存在以下缺陷：

(1)利用傳感器實物進行實驗教學，學生只能試驗或測試傳感器溫度與阻值的關系，并不能真正的了解和掌握汽車電控模塊是如何將阻值的變化轉換成溫度值的。

(2)在進行故障診斷方面的教學時，往往是將一個全新的傳感器人為的損壞，來模擬故障現象，這種方式無疑是一種浪費，另外，在進行故障模擬時不能進行汽車電控模塊故障的模擬。

(3)當電路存在多種類型的故障需要模擬時，就得要準備很多個傳感器；當故障原因找出后，還得將故障部件更換來確認故障原因，在部件的反復拔插過程中會出現接觸不良的現象，大大的縮短了實驗設備的使用壽命。

技術實現要素：

本實用新型為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷，提供一種功能齊全、故障設置和還原方法簡單、使用壽命長的汽車冷卻液溫度傳感器實驗裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案如下：

一種汽車冷卻液溫度傳感器實驗裝置，包括電源單元、傳感器供電單元、主控制器單元、液晶顯示單元、鍵盤輸入單元、傳感器接口及故障設置單元、模數轉換單元；

所述電源單元和傳感器供電單元分別外接交流電源；所述電源單元分別連接主控制器單元、液晶顯示單元、鍵盤輸入單元、傳感器接口及故障設置單元、模數轉換單元；所述傳感器供電單元的輸出端連接傳感器接口及故障設置單元的輸入端；所述傳感器接口及故障設置單元的輸入端外接汽車冷卻液溫度傳感器、其輸出端連接模數轉換單元的輸入端；所述主控制器單元分別連接液晶顯示單元、傳感器接口及故障設置單元、模數轉換單元；所述鍵盤輸入單元的輸出端與主控制器單元的輸入端相連；

所述電源單元為主控制器單元、液晶顯示單元、鍵盤輸入單元、傳感器接口及故障設置單元、模數轉換單元提供電能；

所述傳感器供電單元為傳感器接口及故障設置單元提供恒定的直流電流；

所述主控制器單元控制液晶顯示單元進行信息的顯示，讀取鍵盤輸入單元的用戶控制指令，控制模數轉換單元進行數字信號的轉換，控制傳感器接口及故障設置單元進行傳感器模擬故障的設置；

所述液晶顯示單元在主控制器單元的控制下進行信息的顯示；

所述鍵盤輸入單元完成用戶指令的接收，并將接收的指令傳送給主控制器單元；

所述傳感器接口及故障設置單元在主控制器單元的控制下實現模擬的傳感器短路和斷路故障現象，并在傳感器供電單元提供的恒定的直流電流作用下將外接的汽車冷卻液溫度傳感器電阻值的變化轉換成模擬電壓信號，并將該模擬電壓信號提供給模數轉換單元；

所述模數轉換單元在主控制器單元的控制下將傳感器接口及故障設置單元提供的模擬電壓信號轉換成數字信號提供給主控制器單元。

本實用新型的電源單元、傳感器供電單元、主控制器單元、液晶顯示單元、鍵盤輸入單元、傳感器接口及故障設置單元、模數轉換單元集成于電路板上；電路板安裝于實驗裝置的箱體內部。

本實用新型設置了液晶顯示單元，在進行實驗操作時可以將實驗的操作步驟、方法、實驗參數、實驗結果在液晶顯示單元中的液晶顯示屏上進行顯示，大大的提高了實驗裝置的便利性、直觀性。

所述實驗裝置的箱體外表面上設置有液晶顯示屏、功能操作按鍵、傳感器電纜接頭以及信號測量接頭。

上述方案中，所述電源單元包括交流輸入接口、橋式整流二極管、濾波電容、退耦電容、三端穩壓器；交流輸入接口連接外部的交流電源；橋式整流二極管的輸入端與交流輸入接口相連；三端穩壓器U4的輸入端與橋式整流二極管的輸出端相連；三端穩壓器U7的輸入端與三端穩壓器U4的輸出端相連；濾波電容的正極與電源輸出的正極相連，負極與地相連；退耦電容的一端與電源輸出的正極相連，另外一端與地相連。

上述方案中，所述傳感器供電單元包括交流輸入接口、橋式整流二極管、濾波電容、退耦電容、三端穩壓器、精密穩壓電源U1、限流電阻R4、取樣電阻R5、取樣電阻R6、取樣電阻R7、調節電位器RW1；所述精密穩壓電源為TL431；限流電阻R4的一端與三端穩壓器的輸出端相連，另外一端與精密穩壓電源U1的第1腳相連；取樣電阻R5、取樣電阻R6、取樣電阻R7分別首尾相連串接在精密穩壓電源U1的第1腳和第3腳之間，調節電位器RW1并接在取樣電阻R6的兩端；精密穩壓電源U1的第1腳和第2腳輸出一個恒定的直流電流提供給傳感器接口及故障設置單元。

上述方案中，所述主控制器單元包括單片機U3、石英晶體振蕩器Y2、校正電容C5和C6、復位電阻R14、退耦電容C7和C8、程序下載接口H1；石英晶體振蕩器Y2連接在單片機U3的第7和第8腳之間，校正電容C5和C6的一端與單片機U3的第7腳相連、其另外一端與單片機U3的第8腳相連；復位電阻R14的一端連接單片機U3的第29腳、另外一端連接電源的正極；退耦電容C7和C8分別連接在電源的正極和地之間；單片機U3的D口和C口與液晶顯示單元相連，控制其進行信息的顯示；單片機U3的C口與鍵盤輸入單元相連，讀取用戶控制指令；單片機U3的B口與模數轉換單元相連，控制其將傳感器接口及故障設置單元提供的模擬電壓信號轉換成數字信號提供給主控制器單元；單片機U3的B口與傳感器接口及故障設置單元相連，控制其進行傳感器模擬故障的設置。

優選地，所述單片機U3可以為ATmega8。

上述方案中，所述液晶顯示單元包括液晶顯示器U5、退耦電容C9、對比度調節電位器Rw3、復位電阻R15、復位電容C10；所述液晶顯示器為LCD12864；退耦電容C9分別連接在電源的正極和地之間；對比度調節電位器Rw3的中心抽頭連接液晶顯示器U5的第3腳，用來調節液晶顯示器的對比度；復位電阻R15和復位電容C10構成阻容充電電路，其中點連接液晶顯示器U5的第17腳，給液晶顯示器U5提供復位信號；液晶顯示器U5的數據端口和控制端口分別與主控制器單元中單片機的D口和C口相連，在主控制器單元的控制下進行信息的顯示。

上述方案中，所述鍵盤輸入單元包括5個自復位式按鍵；自復位式按鍵的一端接地、其另外一端與主控制器單元中單片機的C口相連，用以接收用戶的控制指令，并將接收的指令傳送給主控制器單元。

上述方案中，所述傳感器接口及故障設置單元包括傳感器接口P1、繼電器K1和K2、三極管Q1和Q2、限流電阻R1和R2、短路保護電阻R3；傳感器接口P1連接外部的汽車冷卻液溫度傳感器，傳感器接口P1的第1腳接地；繼電器K1的常閉觸點與外接的汽車冷卻液溫度傳感器串聯，在主控制器單元的控制下模擬傳感器斷路故障；繼電器K2的常開觸點與外接的汽車冷卻液溫度傳感器并聯，在主控制器單元的控制下模擬傳感器短路故障；短路保護電阻R3的一端與傳感器供電單元的輸出相連、其另外一端與繼電器K1的常閉觸點相連，當模擬傳感器短路故障時用以保護傳感器供電單元；三極管Q1和Q2、限流電阻R1和R2構成驅動電路，在主控制器單元的控制下驅動繼電器K1和K2；所述傳感器接口及故障設置單元在傳感器供電單元提供的恒定的直流電流作用下將外接的汽車冷卻液溫度傳感器電阻值的變化轉換成模擬電壓信號，并將該模擬電壓信號提供給模數轉換單元。

上述方案中，所述模數轉換單元包括模數轉換器U2、退耦電容C3和C4、輸入阻容濾波元件R13和C2；模數轉換器U2的通信端口與主控制器單元中單片機的B口相連，在主控制器單元的控制下將傳感器接口及故障設置單元提供的模擬電壓信號轉換成數字信號提供給主控制器單元。

優選地，所述模數轉換器U2可以為AD7981。

與現有技術相比，本實用新型技術方案的有益效果是：

(1)汽車冷卻液溫度傳感器實驗裝置設置有主控制器單元、模數轉換單元，在進行實驗時可通過相應的軟件對主控制器單元的程序進行設計，并通過模數轉換電路將對應于電阻值的模擬電壓信號轉換成數字信號，再通過計算阻值與溫度的對應關系就能獲得溫度值，這樣就能讓使用者了解和掌握電阻值轉換成溫度的方法，具有非常高的教學應用價值。

(2)汽車冷卻液溫度傳感器實驗裝置通過操作實驗箱面板上的按鍵進行故障設置，在主控制器的控制下利用繼電器的觸點模擬傳感器的短路、斷路故障，當需要修復故障現象時也只需要通過操作面板上的按鍵就能實現，具有實驗功能齊全、操作簡單、使用方便的優點。

(3)汽車冷卻液溫度傳感器實驗裝置在使用過程中只需要將傳感器一直插入實驗箱的接頭即可，在進行故障設置和還原時是通過控制內部的繼電器觸點來實現的，不需要拔下傳感器或者其它插頭，這樣就避免了部件在反復拔插的過程中產生的接觸不良現象，具有使用壽命長的優點。

附圖說明

圖1是本實用新型操作面板結構示意圖；

圖2是本實用新型電路原理結構框圖；

圖3是本實用新型電源單元原理圖；

圖4是本實用新型傳感器供電單元原理圖；

圖5是本實用新型主控制器單元原理圖；

圖6是本實用新型液晶顯示單元原理圖；

圖7是本實用新型鍵盤輸入單元原理圖；

圖8是本實用新型傳感器接口及故障設置單元原理圖。

圖9是本實用新型模數轉換單元原理圖

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸；

對于本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。

在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以是通過中間媒介間接連接，可以說兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型的具體含義。

下面結合附圖和實施例對本實用新型的技術方案做進一步的說明。

實施例1

如圖1所示，為本實用新型一種汽車冷卻液溫度傳感器實驗裝置的實驗箱體操作面板的結構示意圖。參見圖1本實用新型一種汽車冷卻液溫度傳感器實驗裝置的實驗箱體表面的操作面板上設置有液晶顯示屏1、功能操作按鍵2、傳感器電纜接頭3以及信號測量接頭4。

如圖2所示，為本實用新型一種汽車冷卻液溫度傳感器實驗裝置的電路原理結構框圖。參見圖2本實用新型一種汽車冷卻液溫度傳感器實驗裝置包括電源單元、傳感器供電單元、主控制器單元、液晶顯示單元、鍵盤輸入單元、傳感器接口及故障設置單元、模數轉換單元；所有單元都集成于電路板上，電路板安裝于實驗裝置的箱體內部。

如圖3所示的電源單元包括交流輸入接口、橋式整流二極管、濾波電容、退耦電容、三端穩壓器；交流輸入接口連接外部的交流電源；橋式整流二極管的輸入端與交流輸入接口相連；三端穩壓器U4的輸入端與橋式整流二極管的輸出端相連；三端穩壓器U7的輸入端與三端穩壓器U4的輸出端相連；濾波電容的正極與電源輸出的正極相連，負極與地相連；退耦電容的一端與電源輸出的正極相連，另外一端與地相連。

該單元的功能是為主控制器單元、液晶顯示單元、鍵盤輸入單元、傳感器接口及故障設置單元、模數轉換單元提供電能。

如圖4所示的傳感器供電單元包括交流輸入接口、橋式整流二極管、濾波電容、退耦電容、三端穩壓器、精密穩壓電源U1、限流電阻R4、取樣電阻R5、取樣電阻R6、取樣電阻R7、調節電位器RW1；所述精密穩壓電源為TL431；限流電阻R4的一端與三端穩壓器的輸出端相連，另外一端與精密穩壓電源U1的第3腳相連；取樣電阻R5、取樣電阻R6、取樣電阻R7分別首尾相連串接在精密穩壓電源U1的第2腳和第3腳之間，調節電位器RW1并接在取樣電阻R6的兩端；精密穩壓電源U1的第1腳和第2腳輸出一個恒定的直流電流提供給傳感器接口及故障設置單元。

如圖5所示的主控制器單元包括單片機U3、石英晶體振蕩器Y2、校正電容C5和C6、復位電阻R14、退耦電容C7和C8、程序下載接口H1；石英晶體振蕩器Y2連接在單片機U3的第7和第8腳之間，校正電容C5和C6的一端與單片機U3的第7腳相連、其另外一端與單片機U3的第8腳相連；復位電阻R14的一端連接單片機U3的第29腳、另外一端連接電源的正極；退耦電容C7和C8分別連接在電源的正極和地之間；單片機U3的D口和C口與液晶顯示單元相連，控制其進行信息的顯示；單片機U3的C口與鍵盤輸入單元相連，讀取用戶控制指令；單片機U3的B口與模數轉換單元相連，控制其將傳感器接口及故障設置單元提供的模擬電壓信號轉換成數字信號提供給主控制器單元；單片機U3的B口與傳感器接口及故障設置單元相連，控制其進行傳感器模擬故障的設置。

如圖6所示的液晶顯示單元包括液晶顯示器U5、退耦電容C9、對比度調節電位器Rw3、復位電阻R15、復位電容C10；所述液晶顯示器為LCD12864；退耦電容C9分別連接在電源的正極和地之間；對比度調節電位器Rw3的中心抽頭連接液晶顯示器U5的第3腳，用來調節液晶顯示器的對比度；復位電阻R15和復位電容C10構成阻容充電電路，其中點連接液晶顯示器U5的第17腳，給液晶顯示器U5提供復位信號；液晶顯示器U5的數據端口和控制端口分別與主控制器單元中單片機的D口和C口相連，在主控制器單元的控制下進行信息的顯示。

如圖7所示的鍵盤輸入單元包括5個自復位式按鍵；自復位式按鍵的一端接地、其另外一端與主控制器單元中單片機的C口相連，用以接收用戶的控制指令，并將接收的指令傳送給主控制器單元。

如圖8所示的傳感器接口及故障設置單元包括傳感器接口P1、繼電器K1和K2、三極管Q1和Q2、限流電阻R1和R2、短路保護電阻R3；傳感器接口P1連接外部的汽車冷卻液溫度傳感器，傳感器接口P1的第1腳接地；繼電器K1的常閉觸點與外接的汽車冷卻液溫度傳感器串聯，在主控制器單元的控制下模擬傳感器斷路故障；繼電器K2的常開觸點與外接的汽車冷卻液溫度傳感器并聯，在主控制器單元的控制下模擬傳感器短路故障；短路保護電阻R3的一端與傳感器供電單元的輸出相連、其另外一端與繼電器K1的常閉觸點相連，當模擬傳感器短路故障時用以保護傳感器供電單元；三極管Q1和Q2、限流電阻R1和R2構成驅動電路，在主控制器單元的控制下驅動繼電器K1和K2；所述傳感器接口及故障設置單元在傳感器供電單元提供的恒定的直流電流作用下將外接的汽車冷卻液溫度傳感器電阻值的變化轉換成模擬電壓信號，并將該模擬電壓信號提供給模數轉換單元。

如圖9所示的模數轉換單元包括模數轉換器U2、退耦電容C3和C4、輸入阻容濾波元件R13和C2；所述模數轉換器為AD7981；模數轉換器U2的通信端口與主控制器單元中單片機的B口相連，在主控制器單元的控制下將傳感器接口及故障設置單元提供的模擬電壓信號轉換成數字信號提供給主控制器單元。

附圖中描述位置關系的僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權利要求的保護范圍之內。