以FPGA设计TPS耐用度量测系统-亚东技术学院.PDF

亞 東 學 報 Journal of Oriental of Technology 第 32 期 民國 101 年 12 月 Vo l . 3 2 , D e c e m b e r 2 0 1 2 1 - 8 頁 p p . 1 - 8 以FPGA 設計TPS 耐用度量測系統 蕭如宣1,* 江昇達2 蘇郁盛1 張達昌3 范聖裕4 摘要 其主要功能是將節氣閥位置的開闔角度轉換成電 本文提出了一種簡易且穩定性高的 TPS 壓類比信號，迴授給汽車ECU 作為決定引擎噴油 (Throttle Position Sensor)耐用度量測系統，該系統 量和點火正時的重要參數之一。在加減速引擎轉速 的建置由 TPS 、步進馬達以及 FPGA(Field 時，TPS 的機械結構會隨著來回旋轉，此時 TPS Programm- able Gate Array)嵌入式系統所構成。鑒 內部的金屬探頭會與碳膜接觸，以取得不同的電阻 於TPS 原理與B 類碳膜型可變電阻相同，故本系 值。因此，在長期的運作下，因金屬探頭的摩擦也 統利用一精密電阻與 TPS 電阻之電壓分壓 ，以便 造成了碳膜的磨損，因而導致引擎加速不流暢等問 能透過ADC 量測TPS 可動角度內的最大電壓、最 題，針對此問題，我們需要設計一個能夠測試TPS 小電壓值以及各角度的電壓值。也藉由步進馬達週 均勻度及耐用度的量測系統。 而復始的不斷旋轉TPS ，以進行1 萬次、10 萬次、 20 萬次、…、100 萬次空旋轉後 ，伴隨一次實際旋 貳、TPS 耐用度量測原理 轉量測各步進角電壓等各階段性的耐久度測試，將 一、 TPS 原理 所得紀錄依序存檔。在完成各階段性測試後，將每 TPS 基本結構如圖 1.1 所示，A 、C 為固定點， 一個步進角所量測到的 TPS 電壓值 ，透過步進角 與碳膜F 兩端連接，故兩點有固定的電阻值；B 點 轉換演算法計算出每一度的電壓值，最後由 TPS 為動點 ，透過轉軸 D 旋轉而使位於圓周上的接觸 的總電阻變化與線性衰減判斷 TPS 的耐用度。 點E 在碳膜圓弧上不同位置移動，進而使B 點依 FPGA 嵌入式系統實現步進馬達驅動控制、ADC 據不同角度得到不同的電阻值，這就是它的簡單工 讀取與存檔、系統操作程序控制以及圖文資訊顯示 作原理 。 等等功能。 關鍵詞：TPS(Throttle Position Sensor) ：節氣門位 置感測器 、FPGA(Field Programmable Gate Array) 壹、前言 TPS 的原理與 B 類碳膜型可變電阻器相同， 圖1.1. TPS 結構圖 1 亞東技術學院電子工程系 2 亞東技術學院資訊與通訊工程碩士班 3 鑫盛國際興業有限公司 4 亞東技術學院創新育成中心 *通訊作者：蕭如宣 E-mail ：ff014@.tw 1 亞東學報 第32 期 在實際應用時，以 A 點為參考點，假設碳膜 三、 系統設計原理 上之電阻值由A 至C 線性遞增，且碳膜A 至C 點 本系