一种发动机点火装置的点火频率采集方法
阅读说明：本技术 一种发动机点火装置的点火频率采集方法 (Ignition frequency acquisition method of engine ignition device ) 是由 郭庆 刘红震 梅屿钒 黄国峻 邸士杰 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种发动机点火装置的点火频率采集装置,包括：分压电路模块、滤波模块、超压保护电路模块、比较模块和处理器模块；分压电路模块用于对所述发动机点火装置的点火电压进行降压处理；滤波模块用于对点火电压中的异常杂波进行滤除；超压保护电路模块用于对分压后的所述点火电压进行超压保护处理；比较模块根据输入的所述超压保护处理后的电压产生PWM波；处理器模块根据所述PWM波采集计算所述点火频率信号。本发明用于对发动机点火装置的点火电压进行分压、滤波等处理,使处理器模块根据所述PWM波采集计算得到的点火频率稳定。(The invention relates to an ignition frequency acquisition device of an engine ignition device, which comprises: the device comprises a voltage division circuit module, a filtering module, an overvoltage protection circuit module, a comparison module and a processor module; the voltage division circuit module is used for carrying out voltage reduction processing on the ignition voltage of the engine ignition device; the filtering module is used for filtering abnormal clutter in the ignition voltage; the overvoltage protection circuit module is used for performing overvoltage protection processing on the ignition voltage after voltage division; the comparison module generates PWM waves according to the input voltage subjected to the overvoltage protection treatment; the processor module collects and calculates the ignition frequency signal according to the PWM wave. The invention is used for carrying out treatments such as voltage division, filtering and the like on the ignition voltage of the engine ignition device, so that the ignition frequency obtained by the processor module according to the PWM wave acquisition and calculation is stable.)
技术领域
本发明发动机的点火控制技术领域，特别涉及一种发动机点火装置的点火频率采集方法。
背景技术
活塞发动机作为一种高效热力机械，在生产和生活中占有重要地位，近年来，活塞发动机作为无人机的动力源，为无人机执行航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动植物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等任务中发挥了重要的作用，成为无人机最核心最重要的动力源部件之一。
活塞发动机在正常启动前，需要有点火信号来对火花塞进行点火。现有技术中对活塞发动机进行点火时，若产生火花信号的电压中含有干扰或者电压大小不稳定时，则在对火花塞进行点火时，可能会引起电火花弱或不跳火，电火花弱或电嘴根本不跳火，将使活塞发动机各汽缸爆发压力不均或不爆发，而引起活塞发动机振动；由于燃气混合所在汽缸内燃烧不完全或未燃烧，到排气管复燃而产生“放炮”现象，从而使得活塞发动机的功率显著减小，引发活塞发动机的运转不稳定，从而使得活塞发动机的功能降低。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的发动机点火装置的点火信号电压高、点火信号杂波即干扰信号多、频带覆盖范围广等缺点，本发明旨在提供一种发动机点火装置的点火频率采集方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。
本发明的上述技术目的将通过以下所述的技术方案予以实现。
一种发动机点火装置的点火频率采集装置，所述点火频率采集装置包括：分压电路模块、滤波模块、超压保护电路模块、比较模块和处理器模块；
其中，所述分压电路模块、滤波模块、超压保护电路模块、比较模块和处理器模块依次电连接；
所述分压电路模块用于对所述发动机点火装置的点火电压进行降压处理；
所述滤波模块用于对点火电压中的异常杂波进行滤除；
所述超压保护电路模块用于对分压后的所述点火电压进行超压保护处理；
所述比较模块根据输入的所述超压保护处理后的电压产生PWM波；
所述处理器模块根据所述PWM波采集所述点火频率信号。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述分压电路模块包括调压电路模块；所述调压电路模块的输入端连接所述发动机点火装置的点火电压，所述调压电路模块的输出端连接所述滤波模块和/或所述超压保护电路模块。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述调压电路模块包括固定阻值的电阻器和可变阻值的电阻器。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述滤波模块采用电容或电感滤波方式。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述超压保护电路模块包括稳压二极管和光耦合器，所述稳压二极管用于被过高的分压后所述点火电压反向击穿。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述比较模块采用电压型PWM比较器。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述处理器模块包括定时器，根据所述定时器设置的时长来采集所述点火频率信号。
本发明还提供了一种发动机点火装置的点火频率采集方法，所述方法包括如下步骤：
S1.初始化所述点火频率采集装置；
S2.启动所述处理器模块的定时器，开始计时，进入捕获模式；
S3.在所述捕获模式下，捕获所述PWM波信号；
S4.对所述捕获的PWM波信号进行计算，得到所述点火频率。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，对所述步骤S4中得到的所述点火频率进行平滑滤波处理。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，设置计时时长，在所述捕获操作超出所述计时时长时，则所述捕获模式结束。
本发明的有益技术效果
本发明提供的实施例，发动机点火装置的点火频率采集装置，包括：分压电路模块、滤波模块、超压保护电路模块、比较模块和处理器模块；其中，所述分压电路模块、滤波模块、超压保护电路模块、比较模块和处理器模块依次电连接；所述分压电路模块用于对所述发动机点火装置的点火电压进行降压处理；所述滤波模块用于对点火电压中的异常杂波进行滤除；所述超压保护电路模块用于对分压后的所述点火电压进行超压保护处理；所述比较模块根据输入的所述超压保护处理后的电压产生PWM波；所述处理器模块根据所述PWM波采集计算所述点火频率信号。本发明的技术方案用于对发动机点火装置的点火电压进行分压、滤波及比较处理，保证点火信号稳定不发生跳进入比较模块的电压烧毁比较模块；处理器模块根据所述PWM波采集计算得到的点火频率的频带范围固定，且点火频率稳定。本发明的点火频率采集装置得到的电压信号不跳变，从而用于火花塞后产生的电火花稳定，提高了发动机的使用性能。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
图1为本发明的实施例中的点火频率采集装置的结构示意图；
图2为本发明的实施例中的分压电路模块的结构示意图；
图3为本发明的实施例中的滤波电路模块的结构示意图；
图4为本发明的实施例中的超压电路保护模块的结构示意图；
图5为本发明的实施例中的比较模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本发明的一种发动机点火装置的点火频率采集装置，包括：分压电路模块、滤波模块、超压保护电路模块、比较模块和处理器模块；所述分压电路模块、滤波模块、超压保护电路模块、比较模块和处理器模块依次电连接；
所述分压电路模块用于对所述发动机点火装置的点火电压进行降压处理；所述滤波模块用于对点火电压中的异常杂波进行滤除；所述超压保护电路模块用于对分压后的所述点火电压进行超压保护处理；所述比较模块根据输入的所述超压保护处理后的电压产生PWM波；所述处理器模块根据所述PWM波采集所述点火频率信号。本发明中的点火频率采集装置适用于活塞发动机。
优选地，本发明的实施例中的所述分压电路模块采用调压电路来实现，如图3所示，调压电路可采用固定阻值的第一电阻R1和可变阻值的第二阻R2来实现，点火频率采集装置的点火电压作为调压电路的输入端，第一电阻R1和第二R2串联连接，输出端接在第二可变电阻R2的两端，由于电阻R2的阻值可变，因此，输出端输出电压的大小根据可变电阻R2的阻值来确定，本发明的实施例中设置分压电路模块，能够将发动机点火装置产生的点火电压进行降压，防止过高或过低的点火电压对火花塞产生跳火现象。
优选地，本发明的实施例中的滤波模块，可采用电容或电感滤波方式，使经过分压电路模块后的点火电压信号中的一定频率范围内的信号成分正常通过，将点火电压信号中夹杂的异常频率的杂波信号去除，避免杂波信号对后续的电路信号形成干扰。优选地，本发明也可以采用软件滤波的方式，在处理器模块中设置滤波算法，不用额外增加硬件的设置，滤波算法可采用中值滤波、算术平均滤波、程序判断和加权滤波等，由于在本发明中分压后的点火电压信号中的杂波中会同时包括随机噪声和脉冲噪声，因此，在本发明中的处理器模块中将中值滤波和算术平均滤波融合使用，对随机噪声和脉冲噪声进行消除。本发明实施例中的电容或电感滤波方式所采用的硬件电路模块为常用的设置方式，本发明中不再详述。
优选地，本发明的实施例中还设置有超压保护电路模块，用于对滤波处理后的点火电压信号进行处理，保证该滤波处理后的电压信号在进入比较模块时不会烧毁比较模块。如图4所示，所述超压保护电路模块包括稳压二极管和光耦合器，所述稳压二极管连接滤波处理后的点火电压信号，并与第三电阻R3，第四R4串联，光耦合器并联接于第三电阻R3的两端，当滤波处理后的点火电压信号过高时，即超出稳压二极管的稳定电压后，所述稳压二极管被反向击穿，在第三电阻R3的两端产生压降，该压降使得光耦合器的输出端电压降低，即把比较模块输入端的电压拉低，从而保护了比较模块，避免被过高的输入电压烧毁，设置第四电阻R4保证超压保护电路接地。
优选地，本发明的实施例中的比较模块采用电压型PWM比较器，如图5所示，该PWM比较器的正极输入端输入由超压保护电路模块输出的电压，负极输入端连接波形发生器，正极输入端的电压与波形发生器中产生的波形进行比较，在该PWM比较器的输出端产生PWM信号，该PWM信号的占空比随正极输入端输入电压的大小而变化。本发明中的波形发生器可产生三角波、矩形波或方波等波形。
优选地，本发明的实施例中的处理器模块用于接收比较模块产生的PWM信号，根据该PWM信号来计算点火频率。处理器模块中还设置有定时器，定时器用于设置一定的时长，处理器模块在预定设置的时长范围内来接收该PWM信号。
优选地，本发明的实施例中的发动机点火装置的点火频率采集方法，如图2所示，所述方法包括如下步骤：
S1.初始化所述点火频率采集装置；
S2.启动所述处理器模块的定时器，开始计时，进入捕获模式；
S3.在所述捕获模式下，捕获所述PWM信号；
S4.对所述捕获的PWM信号进行计算，得到所述点火频率。
优选地，本发明的实施例中为避免点火频率中的噪声影响采集效果，还包括对所述步骤S4中得到的所述点火频率进行滤波处理，得到平滑的点火频率。
优选地，本发明的实施例中为避免噪声干扰时采用过长采样时间会带来阻尼识别误差的问题，处理器模块设置定时器，用于设置计时时长，并预先设置时长阈值，本发明的方法还进一步包括步骤S5.判断计时时长是否超过预设阈值，在所述捕获操作超出所述预设阈值时，则所述捕获模式结束，停止采集动作；若未超出预设阈值，则继续步骤S3-S4。
优选地，处理器模块还设置有计数器，并预先设置PWM信号阈值，在步骤S3中，在捕获所述PWM信号时，对于超出该阈值的PWM信号进行保留进行后续的滤波处理；对于低于该阈值的PWM信号，则进行剔除处理，并使得计数器进行计数，在计数器的计数值超出预先设定的计数阈值时，则判定点火频率装置异常，停止工作。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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