崔秀萍

摘 要：汽車噴油嘴在經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的使用后會(huì)被污染而堵塞，影響其正常工作，因此需要用超聲清洗檢測(cè)儀對(duì)其進(jìn)行必要的檢測(cè)和清洗工作，超聲清洗檢測(cè)儀的電路及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理對(duì)于儀器的工作效率有較大影響。文章介紹了汽車噴油嘴超聲清洗檢測(cè)儀的電路、控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法。較為詳細(xì)地介紹了汽車噴油嘴超聲清洗電路及其控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：噴油嘴清洗；超聲清洗；電路；單片機(jī)

前言

噴油嘴是一種常閉型的電磁閥，位于汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，其作用是在汽車啟動(dòng)時(shí)，噴油嘴內(nèi)部的閥針能夠被磁力吸起，使汽油能夠以霧化的形式高速噴射出來，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的重要部件。在經(jīng)過長(zhǎng)期使用后，噴油嘴會(huì)由于污染而堵塞，因此必須對(duì)其進(jìn)行定期的清洗和檢測(cè)工作，當(dāng)前最常用到的儀器就是超聲清洗檢測(cè)儀，其結(jié)構(gòu)由檢測(cè)系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)部分組成，對(duì)電路及控制系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計(jì)可以有效提高儀器的工作效率。

1 超聲波發(fā)生器及電路設(shè)計(jì)

超聲波發(fā)生器又叫超聲波電功率源，是超聲清洗檢測(cè)儀的重要組成部分，其主要作用是將超聲波發(fā)出的高頻震蕩信號(hào)經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)，使噴油嘴置于機(jī)械振動(dòng)場(chǎng)區(qū)域時(shí)污垢得以脫落，從而達(dá)到清洗的目的。其電路設(shè)計(jì)思路如下：

（1）超聲波振動(dòng)源信號(hào)發(fā)生器采用脈寬調(diào)制集成電路3524芯片，這是由于3524芯片具有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，3524芯片發(fā)出的頻率信號(hào)相對(duì)穩(wěn)定，有利于電路控制；其次，3524芯片的頻率信號(hào)調(diào)整較為靈活，可根據(jù)實(shí)際需要由外圍電路組件進(jìn)行合理組合。

（2）超聲波電路發(fā)出的超聲波振動(dòng)源信號(hào)是弱電信號(hào)，無法驅(qū)動(dòng)換能器共組，因此需要另設(shè)可發(fā)出強(qiáng)電信號(hào)的功率驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)要將弱電與強(qiáng)電信號(hào)實(shí)現(xiàn)有效隔離，可選擇光電耦合器件6N137作為光電隔離器件，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)雙端光電強(qiáng)弱電隔離電路。

（3）換能器功率驅(qū)動(dòng)電路的功率放大是由甲類功率放大電路來實(shí)現(xiàn)，可以采用VMOS聲效應(yīng)管IRF360作為主功率放大器件。

（4）由于功率驅(qū)動(dòng)電路屬于強(qiáng)電信號(hào)，因此要求在功率驅(qū)動(dòng)電路表現(xiàn)出異常時(shí)要能夠及時(shí)停止，這就需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，主要功率保護(hù)元件可采用電壓比較集成芯片17393。

2 單片機(jī)系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)

在對(duì)噴油嘴進(jìn)行超聲波清洗過程中，既要控制清洗時(shí)間，又要模擬噴油嘴的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在本設(shè)計(jì)中，可采用8031系列的單片機(jī)作為核心控制芯片，與外圍電路共同組成控制系統(tǒng)，具有功能強(qiáng)、速度快、技術(shù)成熟以及性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。

（1）主控芯片采用MCS-51系列單片機(jī)8031芯片，并將本控制系統(tǒng)的時(shí)鐘主頻設(shè)定在6MHz，去報(bào)系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。

（2）單片機(jī)8031芯片不具備程序存貯器以及低8位的地址專用線，因此需要外部擴(kuò)展，根據(jù)系統(tǒng)的需要，外部程序存貯器可選用27128 EPROM，并同時(shí)加設(shè)一級(jí)地址鎖存器。

（3）單片機(jī)8031內(nèi)置兩個(gè)可用的I/O口，因此可選擇其中一個(gè)用以達(dá)到對(duì)噴油嘴的啟?？刂撇⒛M噴油嘴的實(shí)際工作狀態(tài)。

（4）系統(tǒng)供電電路：供單片機(jī)控制單元使用電源為+5V/10W直流電源；供超聲振動(dòng)源單元使用的電源為+12V/5W直流電源；供噴油嘴驅(qū)動(dòng)控制單元使用的電源為+5V/20W直流電源；供超聲波換能器功率驅(qū)動(dòng)單元使用的電源為雙+12V/5W及+220V/50W直流電源；供油泵工作使用的電源為+12V/40W直流電源。

3 控制系統(tǒng)工作方式

單片機(jī)系統(tǒng)的工作方式影響著噴油嘴的檢測(cè)和超聲清洗工作，由于本控制系統(tǒng)是由單片機(jī)8031與外圍電路組合而成，因此根據(jù)實(shí)際的需要以及本系統(tǒng)的自身要求，可設(shè)計(jì)出超聲清洗控制和電動(dòng)噴油嘴檢測(cè)控制等幾種工作方式。

3.1 超聲清洗控制工作方式

首先設(shè)定超聲清洗的時(shí)間，然后單片機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)程序的設(shè)定啟動(dòng)超聲波清洗控制單元，控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)需要控制電動(dòng)噴油嘴按照一定的占空比進(jìn)行動(dòng)作，從而達(dá)到清洗電動(dòng)噴油嘴的目的。

3.2 電動(dòng)噴油嘴檢測(cè)控制等控制工作方式

汽車電動(dòng)噴油嘴的工作狀態(tài)包括霧化、泄漏、怠速、中速、高速等，因此單片機(jī)控制系統(tǒng)可模擬電動(dòng)噴油嘴的這些工作狀態(tài)，并根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，保證噴油嘴的工作正常進(jìn)行，一旦發(fā)生堵塞等情況可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并清洗。

4 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的軟件程序包括主控程序，工作方式選擇程序，時(shí)間控制程序等，每個(gè)程序需要不同的程序模塊來執(zhí)行并完成，在單片機(jī)8031外部擴(kuò)展了16k的程序存貯器來存貯控制程序，以彌補(bǔ)單片機(jī)無內(nèi)部存貯器的缺憾。

4.1 主控程序

在系統(tǒng)開機(jī)或重啟后首先進(jìn)入主控程序，此時(shí)系統(tǒng)的各I/O口以及芯片都被重置，處于待命狀態(tài)，等待鍵盤輸入各項(xiàng)指令并進(jìn)行系統(tǒng)工作控制，其工作原理框圖如圖1a所示。

4.2 工作方式選擇程序

工作方式選擇程序主要是根據(jù)實(shí)際情況的需要來選擇系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行超聲清洗工作還是進(jìn)行檢測(cè)工作，并對(duì)相應(yīng)的工作對(duì)應(yīng)的工作參數(shù)進(jìn)行確定，其工作原理框圖如圖1b所示。

4.3 時(shí)間控制程序

時(shí)間控制程序的主要功能就是為噴油嘴的超聲清洗工作或者檢測(cè)工作提供計(jì)時(shí)控制，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的參數(shù)判斷當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到之后將要進(jìn)行的下一步工作，其工作原理框圖如圖1c所示。

5 結(jié)束語

綜上，用超聲波清洗汽車噴油嘴并對(duì)噴油嘴工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)必須要設(shè)計(jì)一種可靠的電路和控制系統(tǒng)，通過對(duì)超聲波發(fā)生器、單片機(jī)系統(tǒng)控制電路以及對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，得到一種運(yùn)行穩(wěn)定、清洗效果較好、測(cè)試精度高并且成本較低的設(shè)計(jì)方案，希望能給汽車噴油嘴清洗和檢測(cè)工作提供一定的幫助。

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