一种发动机转数测量适配器

摘要

一种发动机转数测量适配器由数据发送端和数据接收端两部分组成，发送端将测量仪输出的TTL电平信号转换为RS-422信号，接收端将RS-422信号转换为TTL电平信号供测量仪采集数据,适配器的发送端与接收端通过屏蔽导线连接，屏蔽层连接到地，采用近距离变压为测量仪进行供电，信号采集仪为适配器提供12V直流电压，适配器在靠近传感器端将12V直流电压进行变压成5V直流电压，然后再给传感器进行供电，适配器上有信号实时监控指示，有利于增强信号的抗干扰能力，降低误码率，提高信号传输的距离，便于查找故障，有利于测量现场的布局、安装与使用。

权利要求

1.一种发动机转数测量适配器,其特征在于：由数据发送端和数据接收端两部分组成，靠近发动机转数测量仪的一端安装适配器的数据发送端，将测量仪输出的TTL电平信号转换为RS-422信号，在靠近信号采集仪一端安装数据接收端，将RS-422信号转换为TTL电平信号供测量仪采集数据,适配器的数据发送端与数据接收端通过屏蔽导线连接；连接适配器的数据发送端与数据接收端的屏蔽导线的屏蔽层连接到地；采用近距离变压为测量仪进行供电，信号采集仪(608)为适配器提供12V直流电压，适配器在靠近测量仪端将12V直流电压进行变压成5V直流电压，然后再给测量仪进行供电；适配器上有信号实时监控指示，适配器在数据发送端和数据接收端都设计了信号指示灯（L2;JE1;JE2），当适配器的数据发送端接收到测量仪输出的信号时，数据发送端上的信号指示灯（L2）将处于闪烁状态，否则信号指示灯将处在熄灭状态；当适配器的数据接收端收到数据发送端出来的信号时，数据接收端上的信号接收指示灯(JE2)将处于闪烁状态，否则信号接收指示灯将处在熄灭状态；当适配器的数据接收端向信号采集器发送信号时，数据接收端上的信号发送指示灯(JE1)将处于闪烁状态，否则信号发送指示灯将处在熄灭状态；数据发送端电路由电源处理单元(101)和信号处理单元(102)组成，电源处理单元(101)通过电源输入端口（J1）输入数据发送端，进入数据发送端后，首先进入滤波电路（S1），滤除电源中的电磁干扰信号与纹波信号，随后分为两路：一路进入3.3V变压模块（U4）和5V变压模块（U5）进行变压处理，变压输入的两组电源供信号处理单元工作使用，另一路进入大功率隔离变压模块（U1），经过隔离变压的输出电源再次送入滤波电路（S2）后，通过电源输出端口（J2）输出，以供转数测量仪工作，在电源输出口并联电源输出指示电路（L1），用于实时监视电源的输出状态，信号处理单元（102）通过信号输入端口（J2）接收转数测量仪测量的数据，数据信号进入数据接收端之后，数据信号首先进入信号反相电路(U6)进行反相整形，同时降低环境中电磁干扰对信号产生的干扰，随后信号进入发送端隔离模块（U2）进行信号隔离处理，消除外在电源因素对信号产生的干扰，提高信号的正确率，为了降低信号的误码率，信号还须进入信号编码模块（U8）进行编码，增加校验功能，编码输出的数据进入RS422电平转换电路（U3），经

3.3V电平转化为RS422电平，以提高在长距离传输过程中的抗干扰能力，最后通过数据输出端口（J1）将数据输出，数据在通过信号输入端口（J2）送入后，同时也将进入另一组信号反相电路，用于实时监控输入信号的输入状态，数据接收端电路由电源处理单元（201）和信号处理单元（202）组成，电源处理单元：信号采集仪通过适配器数据接收端的电源输入端口（P1）为适配器提供12V电源，电源进入数据接收端后，首先进入滤波电路（X1、X2），滤除电源中的电磁干扰信号与纹波信号，随后分为两路：一路进入5.0V变压模块（DX1）进行变压处理，变压后通过滤波电路（X3）分别供信号处理单元工作和通过电源隔离电路（DX5），输入电压输出选择电路（XZ1）；另一路直接输入电压输出选择电路（XZ1），人工根据实际需要的电压输出值，进行选择后，通过电源输出端口（P1）输出，以供适配器数据发送端和转数测量仪工作，信号处理单元：适配器数据发送端将测量的数据信号通过数据输入端口（P1）送入适配器的数据接收端，信号进入数据发送端之后，首先使信号进入信号反相电路(DX2)进行反相整形，经过反相整形后的数据信号进入电平转换电路（DX8），将RS422电平信号转换为逻辑电平信号，同时降低环境中电磁干扰对信号产生的干扰，随后信号进入接收端隔离模块（DX4）进行信号隔离处理，消除外在电源因素对信号产生的干扰，提高信号的正确率，为了降低信号的误码率，信号进入信号解码模块（DX7）进行解码，校验数据，信号解码模块输出的数据进入TTL电平转换电路（DX3），将逻辑电平转化为TTL电平，以提高在长距离传输过程中的抗干扰能力，最后通过数据输出端口（P2）将数据输出，数据信号在进入信号反相电路（DX2）后，除了将经过反相整形的信号输入电平转换（DX8）电路，同时也将反相整形的信号输入信号接收指示电路（JE2）,进行实时监控，在信号通过输出端口（P2）输出到信号采集仪，同时进入信号输出指示电路（JE1）；所述5.0V变压模块（DX1）为DCP010505模块；电源隔离电路（DX5）选择LTC490IS8模块； 输入电压输出选择电路（XZ1）采用手动选择方式；信号反相电路（DX2）为74HC14模块；接收端隔离模块（DX4）为6N137模块； TTL电平转换电路（DX3）为SN74LS74AN模块； 3.3V变压模块（U4）为LT1117CST-3.3模块；5V变压模块（U5）为LT1117CST-5模块； RS422电平转换电路（U3）为LTC490IS8模块；大功率隔离变压模块（U1）为VRB1212D-10W；信号反相电路（U6）为74HC14模块；发送端隔离模块（U2）为6N137。

2.根据权利要求1所述的一种发动机转数测量适配器,其特征在于：所述逻辑电平为

3.3V电平。

说明书

一种发动机转数测量适配器

技术领域

[0001] 本发明涉及机动车检测领域，特别涉及到其中的发动机转数测量。 背景技术

[0002] 现有的机动车检测领域使用的发动机转数测量仪器通过单线式TTL电平信号传输模式将信号传输给发动机转数采集仪，转数测量仪通过外部变压器将220V交流电压转换为5V直流电压供其工作,发动机转数测量仪在实际使用过程中会随时移动，而220V交流电压取电点相对固定，用户多数情况下会选择采用插线板进行转接或直接将5V直流电压供给测量仪工作。现在行业中使用的发动机转数测量仪器存在以下缺点： [0003] 1、发动机转数测量仪的传输方式为：单线式TTL电平信号传输模式。

[0004] TTL电平信号传输模式定义的高电平在5V~2.4V之间，低电平在0.8V~0V之间，由于2.4V与5V之间还有很大空闲，对改善噪声容限能力很差，又会白白增大系统功耗，还会影响速度，而且最高低电平与最低高电平之间的电压差仅为1.6V，在复杂的电磁干扰环境中，噪声信号增加了信号在传输过程中产生误码的机率。而发动机测量的时候往往处在的环境更为复杂，实际使用的时候传统的传输方式经常由于信号被干扰而测量仪无法获取测量仪信号,导致测试失败。

[0005] 2、发动机转数测量仪的供电模式：通过外部变压器直接将220V交流电压转换为5V直流电压进行供电。由于发动机转数测量仪在实际使用过程中会随时移动，而220V取电点应相对固定，不宜随意移动，即使采用插线板进行转接，也会导致用户在使用时任需拉扯电源线缆，这种方式及增加了工作场所的危险性，也大大降低了用户的工作效率。因此，用户多数情况下会选择将5V直流电压给测量仪进行供电，这种供电方式也存在一定的弊端。
由于测量仪需要的功率相对固定，如果传输线缆太长将势必增加线缆上的功率损耗，那么导致到达测量仪的位置的时候，电压会有较大跌落，导致测量仪供电出现不稳定情况。根据实践经验：采用直流电压供电方式时，传输的距离一般在3~8米，然而当遇上大型车辆时，
3~8米的传输范围远远不能满足用户的实际需要。

[0006] 3、目前市场上的多数测量仪在设计时仅仅只考虑了电源指示，而忽略了输出信号的实时指示，从而导致在采集器采集不到信号时，如果现场没有专用的设备，使用人员很难准确的判断出故障原因，导致需要专业技术人员到现场才能正确判断出现故障的环节，而耽误了用户的宝贵时间，影响了用户正常使用。

[0007] TTL电平信号传输模式的特点决定了这种传输方式在实验室环境中基本可以使用，但是如果将这种传输方式运用于存在各种电磁干扰及复杂多变的实际检测工作环境中，便存在抗干扰能力差、误码率高、传输距离不远的缺陷，同时，当出现故障时，由于现有测量仪的设计缺陷，致使用户无法快速、准确找到故障及时排除故障，给用户和设备销售商带来了资金和时间上的压力。

发明内容

[0008] 为了克服现有发动机转数测量仪数据传输过程中的抗干扰能力差、误码率高、传输距离短，发生故障时，用户无法快速、准确找到故障等缺陷，同时减少对现有测量仪的改动，故在测量仪与发动机转数测量仪之间增加适配器。

[0009] 技术方案：一种发动机转数测量适配器由数据发送端和数据接受端两部分组成，靠近发动机转数测量仪的一端安装适配器的发送端，将测量仪输出的TTL电平信号转换为RS-422信号，在靠近测量仪一端安装数据接受端，将RS-422信号转换为TTL电平信号供测量仪采集数据,适配器的发送端与接收端通过屏蔽导线连接。

[0010] 连接适配器的发送端与接收端的屏蔽导线的屏蔽层连接到地。

[0011] 采用近距离变压为测量仪进行供电，信号采集仪为适配器提供12V直流电压，适配器在靠近测量仪端将12V直流电压进行变压成5V直流电压，然后再给测量仪进行供电。 [0012] 适配器上有信号实时监控指示，适配器在收发两端都设计了信号指示灯，当适配器的发送端接受到测量仪输出的信号时，发送端上的信号指示灯将处于闪烁状态，否则信号指示灯将处在熄灭状态；当适配器的接收端收到发送端出来的信号时，接收端上的信号接受指示灯将处于闪烁状态，否则信号接受指示灯将处在熄灭状态；当适配器的接收端向信号采集器发送信号时，接收端上的信号发送指示灯将处于闪烁状态，否则信号发送指示灯将处在熄灭状态。

[0013] 本发明的有益效果：

[0014] 适配器的发送端与接收端通过屏蔽导线连接，屏蔽层连接到地，能更好的增强抗干扰能力。RS-422传输方式是采用双线制差模传输模式能有效的抵抗外界的电磁干扰，从而有效的降低误码率，并提高传输距离提高到1200m。

[0015] 采用近距离逆变电压为测量仪进行供电的方式的优势通过以下公式可看出： [0016] 假设：线缆每米的内阻r为：1Ω；

[0017] 设：R为L米长线缆总内阻，由此可得公式①：R=L×r；

[0018] 公式②:P=I×U,

[0019] 公式③:U=I×R

[0020] 由公式②和公式③，可得出公式④:P=U²/R，

[0021] 将公式①带入公式④得出：P=U²/(L×r)，

[0022] 又因为r=1,

[0023] 所以得出公式⑥：P=U²/L

[0024] 由此可得出：当损耗的功率一定时，电压U越大，L就越大，即传输的距离就越远。

[0025] 测量仪为适配器供12V电压，然后再在靠近测量仪的地方将其变压成5V直流电压提供给测量仪的这种供电方式比信号采集器直接给测量仪提供5V直流电压的这种供电方式，更能减少线缆上的功率损耗，传输的距离也就越远，更具有实用性。 [0026] 本发明增加的信号实时监控指示，当故障发生时，通过不同指示灯状态，用户可以以最快的速度判断出发生故障的位置，并与供应商联系解决故障，为用户和供应商节省了时间和金钱，提高了工作效率。

[0027] 本发明还增加了信号实时监控指示：适配器在收发两端都设计了信号指示灯，当适配器的发送端接受到测量仪输出的信号时，发送端上的信号指示灯将处于闪烁状态，否则信号指示灯将处在熄灭状态；当适配器的接收端收到发送端出来的信号时，接收端上的信号接受指示灯将处于闪烁状态，否则信号接受指示灯将处在熄灭状态；当适配器的接收端向信号采集器发送信号时，接收端上的信号发送指示灯将处于闪烁状态，否则信号发送指示灯将处在熄灭状态。当故障发生时，通过不同指示灯状态，用户可以以最快的速度判断出发生故障的位置，并与供应上联系解决故障，为用户和供应商节省了时间和金钱，提高了工作效率。

[0028] 总之本发明有利于增强信号的抗干扰能力，降低误码率，提高信号传输的距离，有利于测量现场的布局、安装与使用。

[0029] 四、附图说明：

[0030] 图1是发送端电路图；101：电源处理单元；102：信号处理单元； [0031] 图3为适配器发送端PCB布局图；U1-大功率隔离变压模块, ，U2-隔离模块，U3-RS422电平转换电路，U4-3.3V变压模块, U5-5V变压模块, U6-信号反相电路，U7-信号反相电路，U8-信号编码模块， J1-数据输出端口，电源输入端口，S1-滤波电路，S2-滤波电路, J2-电源输出端口、信号输入端口, L1-并联电源输出指示电路,

[0032] 图2是接受端电路图；201：电源处理单元；202：信号处理单元；

[0033] 图5为适配器接收端PCB布局图;其中P2：TTL信号输出连接器；P1-电源输入端口、数据输出端口, X1、X2-滤波电路, DX1-5.0V变压模块, X3- 滤波电路,DX5电源隔离电路, XZ1-电压输出选择电路, P1-电源输出端口, DX2-信号反相电路, DX8-电平转换电路, DX4-隔离模块, DX7-信号解码模块, DX3-TTL电平转换电路, , JE2-信号接收指示电路, JE1-信号输出指示电路

[0034] 图4是适配器发送端装配图；401：外盒；402：集成电路板；403：电源指示灯；404：实时信号指示灯；405：七芯防脱落航空头；

[0035] 图6是使用状态图; 601-发动机转数测量仪；602-适配器发送端；603-六芯防脱落航空头； 604-三芯屏蔽线缆；605-七芯防脱落航空头；606-两芯屏蔽线缆-607：适配器接受端；608-发动机转数信号采集仪；609-两芯屏蔽线缆

[0036] 五、具体实施方式

[0037] 一种发动机转数测量适配器由数据发送端和数据接受端两部分组成，靠近发动机转数测量仪的一端安装适配器的发送端，将测量仪输出的TTL电平信号转换为RS-422信号，在靠近测量仪一端安装数据接受端，将RS-422信号转换为TTL电平信号供测量仪采集数据,适配器的发送端与接收端通过屏蔽导线连接。

[0038] 连接适配器的发送端与接收端的屏蔽导线的屏蔽层连接到地。

[0039] 采用近距离变压为测量仪进行供电，信号采集仪608为适配器提供12V直流电压，适配器在靠近测量仪端将12V直流电压进行变压成5V直流电压，然后再给测量仪进行供电。

[0040] 适配器上有信号实时监控指示，适配器在收发两端都设计了信号指示灯L2;JE1;JE2，当适配器的发送端接受到测量仪输出的信号时，发送端上的信号指示灯L2将处于闪烁状态，否则信号指示灯将处在熄灭状态；当适配器的接收端收到发送端出来的信号时，接收端上的信号接受指示灯JE2将处于闪烁状态，否则信号接受指示灯将处在熄灭状态；当适配器的接收端向信号采集器发送信号时，接收端上的信号发送指示灯JE1将处于闪烁状态，否则信号发送指示灯将处在熄灭状态。

[0041] 本发明的发送端电路由电源处理单元和信号处理单元组成.

[0042] （一）电源处理单元

[0043] 电源传输线缆通过电源输入端口J1输入发送端，进入发送端后，首先进入滤波电路S1，滤除电源中的电磁干扰信号与纹波信号，随后分为两路：一路进入3.3V变压模块U4和5V变压模块U5进行变压处理，变压输入的两组电源供信号处理单元工作使用；另一路进入大功率隔离变压模块U1，经过隔离变压的输出电源再次送入滤波电路S2后，通过电源输出端口J2输出，以供转数测量仪工作。

[0044] 为了在出现故障时，便于快速查找故障原因，排除转数测量仪工作电源的原因，故在电源输出口并联电源输出指示电路即发光二极管电路L1，用于实时监视电源的输出状态。

[0045] （二）信号处理单元

[0046] 转数测量仪将测量的数据通过信号输入端口J2送入适配器的发送端，数据信号进入接收端之后，数据信号首先进入信号反相电路U6进行反相整形，同时降低环境中电磁干扰对信号产生的干扰。随后信号进入隔离模块U2进行信号隔离处理，消除外在电源等因素对信号产生的干扰，提高信号的正确率。为了降低信号的误码率，信号还须进入信号编码模块U8进行编码，增加校验功能，编码输出的数据进入RS422电平转换电路U3，经3.3V电平转化为RS422电平，以提高在长距离传输过程中的抗干扰能力。最后通过数据输出端口J1将数据输出。

[0047] 为了在出现故障时，便于快速查找故障原因，排除转数测量仪没有测量信号输出的原因，故数据在通过信号输入端口J2送入后，同时也将进入另一组信号反相电路，用于实时监控输入信号的输入状态。

[0048] 5.2、图2为是本发明的接收端电路图。该部分也由电源处理单元和信号处理单元组成，下面对这两个单元做分别说明。

[0049] （一）、电源处理单元

[0050] 信号采集仪通过电源输入端口P2输入适配器接收端，进入接收端后，首先进入滤波电路X1、X2，滤除电源中的电磁干扰信号与纹波信号，随后分为两路：一路进入5.0V变压模块DX1进行变压处理，变压后通过滤波电路X3分别供信号处理单元工作和通过电源隔离电路DX5，输入电压输出选择电路XZ1；另一路直接输入电压输出选择电路XZ1，人工根据实际需要的电压输出值，进行选择后，通过电源输出端口P1输出，以供适配单元发送端和转数测量仪工作。

[0051] （二）信号处理单元

[0052] 适配器发送端将测量的数据信号通过数据输入端口P1送入适配器的接收端，信号进入发送端之后，首先对信号进入信号反相电路(DX2)进行反相整形，经过反相整形后的数据信号进入电平转换电路DX8，将RS422电平信号转换为逻辑电平（3.3V电平）信号，同时降低环境中电磁干扰对信号产生的干扰。随后信号进入隔离模块DX4进行信号隔离处理，消除外在电源等因素对信号产生的干扰，提高信号的正确率。为了降低信号的误码率，信号进入信号解码码模块DX7进行解码，校验数据，解码码输出的数据进入TTL电平转换电路DX3，将逻辑电平（3.3V电平）转化为TTL电平，以提高在长距离传输过程中的抗干扰能力。最后通过数据输出端口P2将数据输出。

[0053] 为了在出现故障时，便于快速查找故障原因，排除线传输缆及适配器接收端的原因，故数据信号在进入信号反相电路DX2后，除了将经过反相整形的信号输入电平转换DX8电路，同时也将反相整形的信号输入信号接收指示电路即发光二极管电路JE2,进行实时监控；信号通过输出端口P2输出到信号采集仪，同时进入信号输出指示电路发光二极管电路JE1，实时监控。以方便用户和维护人员在最快的时间内找到故障原因，并进行维修。

[0022]

[0054] 前述电路中涉及到的集成电路模块均可从市场中选购到，如：5.0V变压模块DX1可选择DCP010505模块; 电源隔离电路DX5可选择LTC490IS8模块; ，输入电压输出选择电路XZ1可采用手动选择方式; 信号反相电路DX2可选择74HC14模块; 隔离模块DX4可选择6N137模块; TTL电平转换电路DX3可选择SN74LS74AN模块; 3.3V变压模块U4可选择LT1117CST-3.3模块和5V变压模块U5可选择LT1117CST-5模块: RS422电平转换电路U3可选择LTC490IS8模块; 大功率隔离变压模块U1可选择VRB1212D-10W; 信号反相电路U6可选择74HC14模块; 隔离模块U2可选择6N137; RS422电平转换电路U3可选择LTC490IS8模块。

[0055] 由于检测现场的复杂性，为了有效的确保适配器在使用过程中不易损害，故适配器发送端的外盒401选用金属材质的外盒，及保证了集成电路板403的工作安全性，同起到了屏蔽噪声减小干扰的作用，同时由于检测现场人员较多，检测工作较紧张，不可避免的会发生工作人员不小心绊住线缆的事情，故采用七芯防脱落航空头405，防止工作人员忙中出错，绊掉或不小扯掉连接线，影响测试的数据的正常传输，导致测试失败。 [0056] 转数测量仪601通过六芯防脱落航空头603、三芯屏蔽线缆604及与适配器连接的七芯防脱落航空头605将采集信号传输到适配器接收端602，适配接收端602将数据进行处理后再通过七芯防脱落航空头605和四芯屏蔽线缆606输入到适配器接收端607，适配器接收端对数据进行恢复及解码等处理后通过两芯屏蔽线缆609将数据输送给转数信号采集仪608。

[0057] 三芯屏蔽线缆604长度为0.1~0.2m；

[0058] 四芯屏蔽线缆606长度为0~150m；

[0059] 两芯屏蔽线缆609长度为0.5~0.6m。