CN101324633A - 一种用于汽车的带有总线接口的转速传感器 - Google Patents
一种用于汽车的带有总线接口的转速传感器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于汽车的带有总线接口的转速传感器，属于汽车电子控制技术领域。包括：传感器，将被测物理信号转换为正弦电压信号；滤波电路，对正弦电压信号进行阻容滤波；限幅电路，对滤波信号进行限压；放大电路，对限压信号进行放大；滞回比较电路，对放大的电压信号进行滞回比较；方波生成电路，将电压信号转换成方波信号；带总线通讯模块的微处理单元，对方波电压信号进行单位时间计数，将结果转换成相应被测物理信号的数值，按照传输协议将该数值进行消息帧编码，按照汽车总线协议对消息帧编码的电平信号进行转换，将转换信号发送至总线接口。本发明的转速传感器，实时检测发动机转速，并使汽车电气系统控制简单、线束优化、空间节省。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的带有总线接口的转速传感器，属于汽车电子控制技术领域。
背景技术
传统汽车车身电气系统中，汽车的传感器输出信号直接与信号接收器连接，当同一个传感信号要发送到多个接收器时，需要引出多根导线分别与这些接收器连接，这种连接方式造成车内导线连接复杂，占用空间大、线束成本高。
现代汽车车身电气系统中，总线技术越来越多地被应用。应用总线技术的汽车，其传感器的输出信号不再与接收器直接连接，而是通过控制器将传感信号转换为数字信号并向通讯总线发送，接收器从通讯总线监听所需传感信号。总线技术的应用使得一个传感信号可以方便地被总线上的多个控制器接收和使用，车身线束大为简化，降低了线束成本，为汽车留出更大空间。控制器局域互联网(Controller Area Network，以下简称CAN)和汽车局域互联网(Local Interconnect Network，以下简称LIN)是其中两种价格低廉、可靠性高、应用广泛的汽车总线技术。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于汽车的带有总线接口的转速传感器，基于汽车总线技术对汽车上的发出正弦电压信号的磁电式转速传感器进行设计，实时检测转速信号，将结果转换为数字信号，并与车身总线连接，将转换后的结果发送至通讯总线，以简化车内线束连接关系，节约车内空间和制造成本。
本发明提出的用于汽车的带有总线接口的转速传感器，包括：
传感器，用于将被测物理信号转换为正弦电压信号Ui，并输出至滤波电路，传感器为一个磁电式转速传感器，传感器的一端与地信号相连，另一端与滤波电路相连；
滤波电路，用于接收传感器输出的电压信号Ui，并对电压信号Ui进行阻容滤波得到电压信号U1，并将电压信号U1输出至限幅电路，滤波电路由电阻(R1)和电容(C1)组成，电阻(R1)的两端分别与接收的电压信号Ui和输出电压信号U1相连接，电容(C1)的两端分别与输出电压信号U1地信号相连接；
限幅电路，用于接收滤波电路输出的电压信号U1，并对接收的电压信号U1进行限压后，输出电压信号U2至放大电路，限幅电路由两个限压二极管(D1)和(D2)组成，限压二极管(D1)的正极同时与限压二极管(D2)的负极、接收的电压信号U1以及输出电压信号U2相连接，限压二极管(D1)的负极同时与限压二极管(D2)的正极和地信号相连接；
放大电路，用于接收限压电路输出的电压信号U2，并对接收的电压信号U2进行放大后，输出电压信号U3至滞回比较电路，放大电路由一个运算放大芯片(A1)和三个电阻(R2)、(R3)、(R4)组成，运算放大芯片(A1)的同相输入端通过电阻(R2)与接收的电压信号U2相连接，运算放大芯片(A1)的反相输入端同时与电阻(R3)和电阻R4相连接，电阻(R3)的另一端与地信号相连接，电阻(R4)的另一端与运算放大芯片(A1)的输出端相连接，运算放大芯片(A1)的输出端输出电压信号U3至滞回比较电路；
滞回比较电路，用于接收放大电路输出的电压信号U3，并对接收的电压信号U3进行滞回比较后，输出信号U4至方波生成电路；滞回比较电路由运算放大芯片(A2)和电阻(R5)、(R6)、(RH)、(RL)组成，运算放大芯片(A2)的反相输入端与接收的电压信号U3相连接，电阻(RH)、电阻(RL)和电阻(R5)的一端在同一点相连接，电阻(RH)的另一端与电源信号Vp相连接，电阻RL的另一端与地信号相连接，电阻(R5)的另一端同时与运算放大芯片(A2)的同相输入端和电阻(R6)的一端相连接，电阻(R6)的另一端与运算放大芯片(A2)的输出端相连接，运算放大芯片(A2)的输出端输出电压信号U4至方波生成电路；
方波生成电路，用于接收滞回比较电路输出的电压信号U4，并对接收的电压信号U4转换成方波信号后，输出方波电压信号Uo至带总线通讯模块的微处理单元，方波生成电路由一个光电隔离芯片(T)和两个电阻(R7)、(R8)组成，光电隔离芯片(T)的控制高端引脚通过电阻(R7)与接收的电压信号U4相连接，光电隔离芯片(T)的控制低端引脚与地信号相连接，光电隔离芯片(T)的受控高端引脚与数字电信号Vcc相连接，光电隔离芯片T的受控低端引脚通过电阻(R8)与数字地信号相连接，光电隔离芯片(T)的受控低端引脚输出方波电压信号Uo至带总线通讯模块的微处理单元；
带总线通讯模块的微处理单元，用于对接收的方波电压信号Uo进行单位时间计数，并将计数结果转换成相应被测物理信号的数值，然后按照传输协议将该数值进行消息帧编码，按照汽车总线协议对消息帧编码的电平信号进行转换，将转换信号发送至总线接口；
总线接口，用于使上述带总线通讯模块的微处理单元与通讯总线建立通信关系。
本发明提出的用于汽车的带有总线接口的转速传感器，可用于汽车电气系统的电器控制系统中，总线化的接口使得汽车上发出正弦电压信号的磁电式转速传感器方便地连接到总线，提供相应设备和电器工作所需要的传感信号，使汽车电气系统控制简单、线束优化、空间节省，为车载电器的智能化设计提供了一种易于实现的实施方案。本发明的传感器可以制作成发动机转速传感器，能够实时检测发动机转速，将结果转换为数字信号，并通过总线接口发送至通讯总线。
附图说明
图1为本发明提出的用于汽车的带有总线接口的转速传感器的电路框图。
图2为本发明传感器中的滤波电路的电路原理图。
图3为本发明传感器中的限幅电路的电路原理图。
图4为本发明传感器中的放大电路的电路原理图。
图5为本发明传感器中的滞回比较电路的电路原理图。
图6为本发明传感器中的方波生成电路的电路原理图。
具体实施方式
本发明提出的用于汽车的带有总线接口的转速传感器，其电路框图如图1所示，包括：
传感器，用于将被测转速信号转换为正弦电压信号Ui输出至滤波电路。传感器由一个磁电式转速传感器组成，传感器的一端与地信号相连，另一端与滤波电路相连，工作时，传感器输出频率可变的正弦电压信号。
滤波电路，用于接收传感器输出的电压信号Ui，并对电压信号Ui进行RC滤波处理后，输出电压信号U1至限幅电路。滤波电路的电路原理如图2所示，由电阻R1和电容C1组成。电阻R1的两端分别与接收的电压信号Ui和输出电压信号U1相连接，电容C1的两端分别与输出电压信号U1和地信号相连接。
限幅电路，用于接收滤波电路输出的电压信号U1，并对接收的电压信号U1进行限压处理后，输出电压信号U2至放大电路。限幅电路的电路原理如图3所示，由两个限压二极管D1和D2组成，限压二极管D1的正极同时与限压二极管D2的负极、接收的电压信号U1和输出电压信号U2相连接，限压二极管D1的负极同时与限压二极管D2的正极和地信号相连接。
放大电路，用于接收限压电路输出的电压信号U2，并对接收的电压信号U2进行放大处理后，输出电压信号U3至滞回比较电路。放大电路的电路原理如图4所示，由一个运算放大芯片A1和三个电阻R2、R3、R4组成。运算放大芯片A1由电源信号Vp和地信号供电，运算放大芯片A1的同相输入端通过电阻R2与接收的电压信号U2相连接，运算放大芯片A1的反相输入端同时与电阻R3和电阻R4相连接，电阻R3的另一端与地信号相连接，电阻R4的另一端与运算放大芯片A1的输出端相连接，运算放大芯片A1的输出端同时输出电压信号U3至滞回比较电路。
滞回比较电路，用于接收放大电路输出的电压信号U3，并对接收的电压信号U3滞回比较处理后，输出信号U4至第二跟随电路。滞回比较电路的电路原理如图5所示，由运算放大芯片A2和电阻R5、R6、RH、RL组成。运算放大芯片A2由电源信号Vp和地信号供电，运算放大芯片A2的反相输入端与接收的电压信号U3相连接，电阻RH、电阻RL和电阻R5的一端在同一点相连接，电阻RH的另一端与电源信号Vp相连接，电阻RL的另一端与地信号相连接，电阻R5的另一端与同时与运算放大芯片A2的同相输入端和电阻R6的一端相连接，电阻R6的另一端与运算放大芯片A2的输出端相连接，运算放大芯片A2的输出端输出电压信号U4至方波生成电路。
方波生成电路，用于接收滞回比较电路输出的电压信号U4，并对接收的电压信号U4转换成方波信号后，输出方波电压信号Uo至带总线通讯模块的微处理单元。方波生成电路的电路原理如图6所示，由一个光电隔离芯片T和两个电阻R7、R8组成。光电隔离芯片T的控制高端引脚通过电阻R7与接收的电压信号U4相连接，光电隔离芯片T的控制低端引脚与地信号相连接，光电隔离芯片T的受控高端引脚与数字电信号Vcc相连接，光电隔离芯片T的受控低端引脚通过电阻R8与数字地信号相连接，同时光电隔离芯片T的受控低端引脚输出方波电压信号Uo至带总线通讯模块的微处理单元。
带总线通讯模块的微处理单元，用于对接收的方波电压信号Uo进行单位时间计数处理，并将计数结果转换成相应被测物理信号的数值，然后按照传输协议将读取的信号进行消息帧编码，按照汽车总线协议对消息帧编码的电平信号进行转换，将转换信号发送至总线接口。
总线接口，用于使上述带总线通讯模块的微处理单元与通讯总线建立通信关系，为一种普通接插接口。
本发明的用于汽车的带有总线接口的转速传感器，用于应用总线技术的汽车，尤其适用于应用CAN总线、LIN总线技术的汽车，可以制作成发动机转速传感器。
本发明的一个实施例中，转速传感器选用磁电式汽车发动机转速传感器，其型号为DG6，由浙江正泰汽车零部件有限公司生产；运算放大芯片A1和A2选用双运放LM358型号芯片实现其功能，由摩托罗拉公司生产；限压二极管D1和D2选用分别选用1N4001型号二极管和1N5819型号二极管实现其功能，均由意法半导体公司生产；光电隔离芯片选用TLP521型号芯片实现其功能，由日本东芝公司生产；电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、RH、RL为普通电阻；电容C1为普通电容；带总线通讯模块的微处理单元选用带LIN功能的型号为MC68HC908QL4的单片机和型号为MC33399的LIN收发芯片，均由飞思卡尔公司生产；总线接口为一普通接插接口，用于和通讯总线连接。
Claims (1)
1、一种用于汽车的带有总线接口的转速传感器，其特征在于，该传感器包括：
传感器，用于将被测物理信号转换为正弦电压信号Ui，并输出至滤波电路，传感器为一个磁电式转速传感器，传感器的一端与地信号相连，另一端与滤波电路相连；
滤波电路，用于接收传感器输出的电压信号Ui，并对电压信号Ui进行阻容滤波得到电压信号U1，并将电压信号U1输出至限幅电路，滤波电路由电阻(R1)和电容(C1)组成，电阻(R1)的两端分别与接收的电压信号Ui和输出电压信号U1相连接，电容(C1)的两端分别与输出电压信号U1和地信号相连接；
限幅电路，用于接收滤波电路输出的电压信号U1，并对接收的电压信号U1进行限压后，输出电压信号U2至放大电路，限幅电路由两个限压二极管(DI)和(D2)组成，限压二极管(D1)的正极同时与限压二极管(D2)的负极、接收的电压信号U1以及输出电压信号U2相连接，限压二极管(D1)的负极同时与限压二极管(D2)的正极和地信号相连接；
放大电路，用于接收限压电路输出的电压信号U2，并对接收的电压信号U2进行放大后，输出电压信号U3至滞回比较电路，放大电路由一个运算放大芯片(A1)和三个电阻(R2)、(R3)、(R4)组成，运算放大芯片(A1)的同相输入端通过电阻(R2)与接收的电压信号U2相连接，运算放大芯片(A1)的反相输入端同时与电阻(R3)和电阻R4相连接，电阻(R3)的另一端与地信号相连接，电阻(R4)的另一端与运算放大芯片(A1)的输出端相连接，运算放大芯片(A1)的输出端输出电压信号U3至滞回比较电路；
滞回比较电路，用于接收放大电路输出的电压信号U3，并对接收的电压信号U3进行滞回比较后，输出信号U4至方波生成电路；滞回比较电路由运算放大芯片(A2)和电阻(R5)、(R6)、(RH)、(RL)组成，运算放大芯片(A2)的反相输入端与接收的电压信号U3相连接，电阻(RH)、电阻(RL)和电阻(R5)的一端在同一点相连接，电阻(RH)的另一端与电源信号Vp相连接，电阻RL的另一端与地信号相连接，电阻(R5)的另一端同时与运算放大芯片(A2)的同相输入端和电阻(R6)的一端相连接，电阻(R6)的另一端与运算放大芯片(A2)的输出端相连接，运算放大芯片(A2)的输出端输出电压信号U4至方波生成电路；
方波生成电路，用于接收滞回比较电路输出的电压信号U4，并对接收的电压信号U4转换成方波信号后，输出方波电压信号Uo至带总线通讯模块的微处理单元，方波生成电路由一个光电隔离芯片(T)和两个电阻(R7)、(R8)组成，光电隔离芯片(T)的控制高端引脚通过电阻(R7)与接收的电压信号U4相连接，光电隔离芯片(T)的控制低端引脚与地信号相连接，光电隔离芯片(T)的受控高端引脚与数字电信号Vcc相连接，光电隔离芯片T的受控低端引脚通过电阻(R8)与数字地信号相连接，光电隔离芯片(T)的受控低端引脚输出方波电压信号Uo至带总线通讯模块的微处理单元；
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