[发明专利]一种车速传感器的车速信号测量方法及其测控系统

说明书

技术领域

本发明涉及车速传感器技术领域，尤其涉及一种车速传感器的车速信号测量方法及其测控系统。

背景技术

目前市场上的传感器实验台不能有针对性的满足汽车传感技术方面的实践教学要求。为此我们之前一直以简易的实验器材来开发实验。譬如“霍尔式车速传感器”实验，只能把传感器简单的固定后外接电源，手动旋转输入轴后观测输出脉冲的形式来认识传感器特性，无法更深入的了解和应用，且测试过程非常不便，不便于规模化、重复化实验；同时车速信息相关测试和标定存在测试不够直观以及标定不方便、不够精确。虽然现有文献提出了霍尔式车速传感器测试系统的开发方案，由于其为汽车公司配套研制的项目，偏重于测试性能好坏，作为实践教学来说有一定的局限性，不便作为测试和控制开发的平台。

同时，现有的车速信号测量方法主要有：测频法、测周法、测频／测周切换法、时钟细分法以及动态分频法。测频法具有平均滤波作用，频率较高时测量精度较高，频率较低时由于样本数较少而精度偏低。测周法实时测量相邻脉冲的周期，低速时测量实时性好，测量高速信号时由于脉冲间隔短，稍微的周期波动经过倒数运算后得到较大的频率偏差。测频／测周切换法限于二者固有测量误差的影响，切换临界点附近的数值测量精度不能做到很高。时钟细分法理论精度可以做到很高，但是实现较为复杂。动态分频法是在X个转速脉冲内(周期Tx，频率fx)，计数n个定时器计数时钟(周期T0，频率f0)。则满足关系式：x×Tx=n×T0，即x/fx=n/f0，从而得到关系式：fx=f0×x/ n，式中f0为常数。被测频率fx较低时x取的较少，对应n较大；被测频率fx较高时x取的较多，对应n要较大以达到平均滤波的目的。所以n始终保持为一个较大的数但并非常数，取决于x个Tx的宽度。其测量思想即对x个被测脉冲信号进行了n分频，再乘以一个较大的常系数f0，理论误差为n的计数产生的±1个误差。难点是如何确定x的数目以兼顾低频和高频时的测量精度。

综上可知，有必要对现有技术进一步完善。

发明内容

为了解决上述问题，本发明是为了解决现有汽车车速信息相关测试和标定存在测试不够直观以及标定不够方便、精确，测量精度低等问题而提出一种结构简单、合理，操作方便，人机界面友好，成本低，测试直观且标定精确，测量精度高，能方便实际应用的车速传感器的车速信号测量方法及其测控系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

上述的车速传感器的车速信号测量方法，是以动态分频法为基础，采用基于电机PWM控制周期和车速信号周期的动态分布测量窗口的测量方法。

所述的车速传感器的车速信号测量方法即首先用标准信号发生器产生方波进行“频率f-车速v”关系标定，然后再用标准信号发生器产生方波来验证车速测量算法是否正确，在此基础上再进行实际车速信号测量；所述实际车速信号测量是通过对车速电机特性分析实验确定电机PWM控制周期为TK，根据测量与控制输出的基本关系，测量周期小于等于TK；同时兼顾低速和高速时的采样计算频率，采样计算频率的快慢与车速高低相适应，随着该车速增高或降低，采样计算频率加快或减慢。

所述的车速传感器的车速信号测量方法，其实际车速信号测量的具体步骤为：以所述电机PWM控制周期TK窗口为基准窗口，当测量信号上升沿依次到来时，CAP5端口捕捉中断，读取捕捉值存于相应的数组，并软计数依次加1；同时在第一个捕捉中断即软计数大于等于1后，进行测量周期的中断软计数顺次加1；选定定时器时钟,测出一个控制周期内对应的时钟脉冲个数，计算出被测脉冲次数决定的最大间隔，最后计算得到车速脉冲信号周期。

所述的车速传感器的车速信号测量方法，当被测脉冲个数跨越多个控制周期时，始末脉冲间隔由3段组成；当被测脉冲个数跨越1个控制周期时则中间一段为0；当全部脉冲在1个控制周期内时，后2段为0。

所述的车速传感器的车速信号测量方法，其测控流程为：首先通过上位机将设定车速发给下位机DSP系统板，然后下位机DSP系统板将车速传感器调理电路送来的信号通过车速检测子程序进行检测，设定车速和检测车速相比较后，调用前馈数字递推PID子程序进行闭环控制，当控制车速结果稳定后，保存测量结果，当前设定车速的测控流程结束。当实时监测速度增量瞬时超过一个阈值时，即调用前馈控制，由速度增量乘以前馈系数Kf，立即无延时的叠加到当前PWM输出而无需等待到下一个PWM控制周期；否则只进行单纯的数字递推PID控制。