CN103407527A - 低压电动车的信息采集电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低压电动车的信息采集电路，该信息采集电路包括依次连接的数字信号处理单元、驱动单元和计算与显示单元，其中，数字信号处理单元用于接收低压电动车的电机的转速信号，并将转速信号转换成脉冲信号；驱动单元用于接收脉冲信号，并根据脉冲信号来生成驱动信号；计算与显示单元用于采集驱动信号，以及根据所采集的驱动信号来计算并显示低压电动车的转速和车速。实施本发明的技术方案，无需采用传感器也可实现低压电动车的当前运行状态的实时显示，从而节省了传感器的设计成本。

Description

低压电动车的信息采集电路

技术领域

本发明涉及低压电动车技术领域，更具体地说，涉及一种低压电动车的信息采集电路。

背景技术

在低电压电动车包括电动自行车、电动摩托车、电动叉车等，其作为绿色朝阳产业，在中国发展非常迅猛。

目前国内的低压电动车可通过仪表来实时显示低压电动车的当前运行状态，例如，实时显示低压电动车的车速和电机的转速。但是，现有技术中的低压电动车需要通过传感器来采集电机转速等信息，成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的利用传感器来实现低压电动车的当前运行状态的实时显示的成本较高的缺陷，提供一种低压电动车的信息采集电路，成本较低，无需采用传感器也可实现低压电动车的当前运行状态的实时显示，从而节省了传感器的设计成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种低压电动车的信息采集电路，所述信息采集电路包括依次连接的数字信号处理单元、驱动单元和计算与显示单元，其中：

所述数字信号处理单元用于接收所述低压电动车的电机的转速信号，并将所述转速信号转换成脉冲信号；

所述驱动单元用于接收所述脉冲信号，并根据所述脉冲信号来生成驱动信号；

所述计算与显示单元用于采集所述驱动信号，以及根据所采集的驱动信号来计算并显示所述低压电动车的转速和车速。

优选地，所述驱动单元包括驱动控制模块、MOS管和负载输出接口；所述驱动控制模块连接在所述数字信号处理单元和所述MOS管的栅极之间，用于根据所述脉冲信号来控制所述MOS管的导通和截止；所述MOS管的源极接地，所述MOS管的漏极连接所述负载输出接口。

优选地，所述负载输出接口包括正输出接口、负输出接口和第一二极管；所述第一二极管的阳极连接所述负输出接口，阴极连接所述正输出接口；所述正输出接口接高电平，所述负输出接口接所述MOS管的漏极。

优选地，所述计算与显示单元包括负载、计算模块和显示模块；所述负载连接在所述正输出接口和所述负输出接口之间；所述计算模块连接所述负输出接口，用于采集所述驱动信号，根据所采集的驱动信号来计算所述低压电动车的转速和车速，并控制所述显示模块显示所述低压电动车的转速和车速。

优选地，所述信息采集电路还包括开路检测单元；所述开路检测单元连接在所述MOS管的漏极和所述数字信号处理单元之间，用于在检测到负载开路时向所述数字信号处理单元输出开路信号，所述数字信号处理单元接收到所述开路信号时停止输出所述脉冲信号。

优选地，所述信息采集电路还包括采样电阻和短路检测单元；所述采样电阻连接在所述MOS管的源极和地之间；所述短路检测单元连接在所述MOS管的源极和所述驱动控制模块之间，用于在检测到负载短路时控制所述驱动控制模块使得所述MOS管截止。

优选地，所述驱动控制模块包括第一电阻、第二电阻、第一三极管、第三电阻、第四电阻、第二三极管、第五电阻、第六电阻、第三三极管、第四三极管、第一电容、第二电容、第七电阻、第八电阻和稳压管；所述第一电阻的第一端接地，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点连接至所述数字信号处理单元以接收所述脉冲信号，所述第二电阻的第二端连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极通过所述第三电阻接高电平，所述第四电阻连接在所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的基极之间，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极通过所述第五电阻接高电平，所述第六电阻的第一端连接所述第二三极管的集电极，所述第六电阻的第二端分别连接所述第三三极管的基极和所述第四三极管的基极，所述第三三极管的集电极接地，所述第三三极管的发射极连接所述第四三极管的发射极，所述第四三极管的集电极接高平，所述第一电容与所述第二电容并联后连接在所述第四三极管的集电极和地之间，所述第七电阻的第一端连接所述第三三极管和所述第四三极管的连接点，所述第七电阻的第二端连接所述MOS管的栅极，所述第八电阻和所述稳压管均连接在所述MOS管的栅极和源极之间。

优选地，所述开路检测单元包括连接在所述MOS管的漏极和地之间的多个串联的电阻，所述开路检测单元的输出端位于其中两个电阻的连接点；所述开路检测单元还包括接于所述开路检测单元的输出端的钳位模块。

优选地，所述短路检测单元包括第十电阻、第三电容、第五三极管、第六三极管和第十一电阻；所述第十电阻的第一端连接所述MOS管的源极，所述第十电阻的第二端分别连接所述第三电容的第一端、所述第五三极管的基极和所述第六三极管的源极，所述第三电容的第二端接地，所述第五三极管的发射极接地，所述第五三极管的源极分别连接所述第六三极管的基极和所述第十一电阻的第一端，所述第十一电阻的第二端连接所述第一三极管的基极，所述第六三极管的发射极连接所述第十一电阻的第二端。

优选地，所述驱动控制模块还包括连接在所述第十一电阻的第二端和所述第一三极管的基极之间的第三二极管。

实施本发明的低压电动车的信息采集电路，可以带来以下有益技术效果：成本较低，无需采用传感器也可实现低压电动车的当前运行状态的实时显示，从而节省了传感器的设计成本。

此外，本发明的低压电动车的信息采集电路还具有负载开路检测和负载适中检测功能，大大提高了系统的可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的低压电动车的信息采集电路第一实施例的结构框图；

图2是本发明的低压电动车的信息采集电路第二实施例的结构框图；

图3是本发明的低压电动车的信息采集电路第三实施例的结构框图；

图4是图3中的低压电动车的信息采集电路的部分电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明的低压电动车的信息采集电路第一实施例的结构框图。如图1所示，信息采集电路包括依次连接的数字信号处理单元100、驱动单元200和计算与显示单元300。其中，数字信号处理单元100用于接收低压电动车的电机的转速信号，并将转速信号转换成脉冲信号，继而将该脉冲信号输出给驱动单元200；驱动单元200用于接收该脉冲信号，并根据该脉冲信号来生成驱动信号；计算与显示单元300用于采集驱动信号，以及根据所采集的驱动信号来计算并显示低压电动车的转速和车速。

在本实施例中，数字信号处理单元100可以为DSP、CPU、MPU等处理器，较佳地，可选用DSP。数字信号处理单元100从低压电动车的驱动器中接收电机的转速信号。为了实现精确的速度控制，驱动器通常会实时检测电机的转速来控制电机的正常运行，因此，本发明可利用低压电动车中现有的DSP和驱动器来获取转速信号，DSP从驱动器中接收驱动器所检测到的电机的转速信号，并将其转换成一定频率的脉冲信号，通过HDO引脚输出给本发明的驱动单元200，驱动单元200对该脉冲信号处理后传递到计算与显示单元300以实现电机的转速信息和车速信息的采集和显示。

在本实施例中，驱动单元200可包括驱动控制模块201、MOS管M1和负载输出接口202。驱动控制模块201连接在数字信号处理单元100和MOS管M1的栅极之间，用于根据数字信号处理单元100输出的脉冲信号来控制MOS管M1的导通和截止；MOS管M1的源极接地，MOS管M1的漏极连接负载输出接口202。其中，负载输出接口202可包括正输出接口、负输出接口和第一二极管D1。第一二极管D1的阳极连接负输出接口，阴极连接正输出接口。

在本实施例中，计算与显示单元300可包括负载、计算模块和显示模块。计算与显示单元300可以是一个仪表，其内置有负载电阻、计算模块和显示模块，计算与显示单元300也可以包括一内置有计算模块和显示模块的仪表和一个外置的负载电阻。负载连接在正输出接口和所述负输出接口之间，正输出接口接高电平（例如仪表电源），负输出接口接MOS管（M1）的漏极；计算模块连接负输出接口，用于采集驱动单元200输出的驱动信号，根据所采集的驱动信号来计算低压电动车的转速和车速，并控制显示模块显示低压电动车的转速和车速。

图2是本发明的低压电动车的信息采集电路第一实施例的结构框图。如图2所示，信息采集电路包括依次连接的数字信号处理单元100、驱动单元200、计算与显示单元300和开路检测单元400。其中，驱动单元200包括驱动控制电路201、MOS管M1和负载输出接口202。驱动控制模块201连接在数字信号处理单元100和MOS管M1的栅极之间，MOS管M1的源极接地，MOS管M1的漏极连接负载输出接口202。本实施例与本发明的第一实施例的区别在于增加了开路检测单元400。开路检测单元400连接在MOS管M1的漏极和数字信号处理单元100之间，用于在检测到负载开路时向数字信号处理单元100输出开路信号。数字信号处理单元100接收到该开路信号时停止输出脉冲信号。

图3是本发明的低压电动车的信息采集电路第三实施例的结构框图。如图3所示，信息采集电路包括依次连接的数字信号处理单元100、驱动单元200和计算与显示单元300、开路检测单元400、短路检测单500和采样电阻R9。其中，驱动单元200包括驱动控制电路201、MOS管M1和负载输出接口202。驱动控制模块201连接在数字信号处理单元100和MOS管M1的栅极之间，MOS管M1的源极接地，MOS管M1的漏极连接负载输出接口202。采样电阻R9连接在MOS管M1的源极和地之间。本实施例与本发明的第二实施例的区别在于增加了短路检测单元400。短路检测单元500连接在MOS管M1的源极和驱动控制模块201之间，用于在检测到负载短路时控制驱动控制模块201使得所述MOS管M1截止。

本发明的低压电动车的信息采集电路的上述三个实施例可具有相同结构的数字信号处理单元100、驱动单元200和计算与显示单元300。此外，本发明的低压电动车的信息采集电路的第二实施例和第三实施例可具有相同结构的开路检测单元400。下面将以本发明的第三实施例为例，结合较佳的电路原理图来对本发明作出进一步的说明。

图4是本发明低压电动车的信息采集电路第三实施例部分电路的较佳的电路原理图。如图4所示，驱动控制模块201包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管Q1、第三电阻R3、第四电阻R4、第二三极管Q2、第五电阻R5、第六电阻R6、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第一电容C1、第二电容C2、第七电阻R7、第八电阻R8和稳压管D2；第一电阻R1的第一端接地，第一电阻R1的第二端连接第二电阻R2的第一端，第一电阻R1和第二电阻R2的连接点作为输入端，连接至数字信号处理单元100以接收脉冲信号HDO，第二电阻R2的第二端连接第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的集电极通过第三电阻R3接高电平（例如+15V），第四电阻R4连接在第一三极管Q1的集电极和第二三极管Q2的基极之间，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极通过第五电阻R5接高电平（例如+15V），第六电阻R6的第一端连接第二三极管Q2的集电极，第六电阻R6的第二端分别连接第三三极管Q3的基极和第四三极管Q4的基极，第三三极管Q3的集电极接地，第三三极管Q3的发射极连接第四三极管Q4的发射极，第四三极管Q4的集电极接高平，第一电容C1与第二电容C2并联后连接在第四三极管Q4的集电极和地之间，第七电阻R7的第一端连接第三三极管Q3和第四三极管Q4的连接点，第七电阻R7的第二端连接所述MOS管的栅极，第八电阻R8和稳压管（D2）均连接在MOS管的栅极和源极之间。

MOS管M1的源极通过采样电阻R9接地。负载输出接口202包括正输出接口DO+、负输出接口DO-和第一二极管D1。正输出接口DO+接高电平（如仪表电源），负输出接口DO-连接MOS管M1的漏极。计算与显示单元的负载电阻连接在正输出接口DO+和负输出接口DO-之间（图未示）。第一二极管D1的阳极连接负输出接口，阴极连接正输出接口DO+，用于吸收尖峰干扰脉冲。

短路检测单元500包括第十电阻R10、第三电容C3、第五三极管Q5、第六三极管Q6和第十一电阻R11。第十电阻R10的第一端连接MOS管M1的源极，第十电阻R10的第二端分别连接第三电容C3的第一端、第五三极管Q5的基极和第六三极管Q6的源极，第三电容C3的第二端接地，第五三极管Q5的发射极接地，第五三极管Q5的源极分别连接第六三极管Q6的基极和第十一电阻R11的第一端，第十一电阻R11的第二端连接第一三极管Q1的基极，第六三极管Q6的发射极连接第十一电阻R11的第二端。在短路检测单元500中，第十电阻R10和第三电容C3组成滤波电路，用于对采样电流进行滤波，防止干扰信号导致的误操作。

较佳地，驱动控制模块201还可包括第三二极管D3，第三二极管D3连接在第十一电阻R11的第二端和第一三极管Q1的基极之间，以提高第一三极管Q1的判断电平值，进一步保证负载短路时的可靠判断。

开路检测单元400包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14和钳位模块。错位模块包括第四二极管D4和第五二极管D5。第十二电阻R12的第一端接地，第十二电阻R12的第二端连接第十三电阻R13的第一端，第十三电阻R13的第二端连接第十四电阻R14的第一端，第十四电阻R14的第二端连接MOS管M1的漏极，第十二电阻R12和第十三电阻R13的连接点作为输出端，向数字信号处理单元100输出开路信号IX。第四二极管D4的阳极接地，第四二极管D4的阴极连接第五二极管D5的阳极，第五二极管D5的阴极接高电平VCC，第四二极管D4和第五二极管D5的连接点连接第十二电阻R12和第十三电阻R13的连接点。

较佳地，本发明中的MOS管M1为N沟道MOS管；第一三极管Q1、第二三极管Q2、第四三极管Q4和第五三极管Q5为NPN型三极管；第三三极管Q3和第六三极管Q6为PNP型三极管。

本发明的低压电动车的信息采集电路的工作原理如下：

数字信号处理单元100输出的脉冲信号HDO为高频数字信号。当脉冲信号HDO为高电平时，第一三极管Q1导通，第二三极管Q2截止，第三三极管Q3截止，第四三极管Q4导通。第四三极管Q4的集电极所接的高电平15V通过第四三极管Q4快速给MOS管M1的门极电容充电，MOS管M1导通，负输出接口DO-（或MOS管M1的漏极）处为低电平，即输出的驱动信号为低电平。当脉冲信号HDO为低电平时，第一三极管Q1截止，第二三极管Q2导通，第三三极管Q3导通，第四三极管Q4截止。MOS管M1的门极电容中的电荷通过第三三极管Q3快速泄放，MOS管M1截止，负输出接口DO-处为高电平（由于负载电阻的上拉作用而产生高电平），即输出的驱动信号为高电平。计算与显示单元300中的计算模块通过对高低电平的驱动信号进行采集，并根据所采集的驱动信号计算出电机的转速，同时，本领域的技术人员可知悉，由于转速与车速信号存在一定的固有关系，因此，可以根据上述计算出来的转速来计算得到低压电动车的车速。计算出转速和车速后，计算与显示单元300通过其显示模块显示转速和车速，反映给用户。

当负载开路时，MOS管M1的Vds电压被拉到接近为0V，开路检测单元100检测到MOS管M1的Vds电压被拉到接近0V后，反馈给数字信号处理单元100，即生成开路信号IX，并将开路信号IX输出给数字信号处理单元100，数字信号处理单元100接收到开路信号IX后停止输出脉冲信号HDO，从而实现了可靠的开路保护。此外，较佳地，数字信号处理单元100还可接至计算与显示单元300，输出开路故障信息给计算与显示单元300进行显示，反映给客户。

当负载短路时，采样电阻R9两端电压会明显高于正常工作时的电压值，当该电压高于第五三极管Q5的BE结开启电压时，第五三极管Q5导通，第五三极管Q5的导通使得第六三极管Q6也导通，由于第五三极管Q5和第六三极管Q6之间是一个正反馈的调节过程，加速第六三极管Q6达到饱和导通状态，从而拉低第一三极管Q1的驱动电压，使得第一三极管Q1截止，以关断MOS管M1，从而实现了对电路元件的短路保护。此外，较佳地，短路检测单元500还可接至数字信号处理单元100，数字信号处理单元100还可接至计算与显示单元300。短路检测单元500向数字信号处理单元100输出短路信号，数字信号处理单元100接收到短路信号后，输出短路故障信息给计算与显示单元300进行显示，反映给客户。

实施本发明的低压电动车的信息采集电路，通过数字信号处理单元接收电机的转速信号，继而通过驱动单元传递给计算与显示单元，计算与显示单元采集到与转速信号相关的信号后，计算得到电机的转速和电动车的车速，并将对其进行显示，反映给用户。因此，本发明无需采用传感器也可实现低压电动车的当前运行状态的实时显示，从而节省了传感器的设计成本。同时，由于本发明的驱动单元输出频率宽，且响应速度快，可完美反映电机的转速情况。此外，本发明的低压电动车的信息采集电路还具有负载开路检测和负载适中检测功能，大大提高了系统的可靠性。总之，本发明的技术方案成本低廉，响应快，精度高，安全可靠，非常适合市场推广。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (10)

1.一种低压电动车的信息采集电路，其特征在于，所述信息采集电路包括依次连接的数字信号处理单元（100）、驱动单元（200）和计算与显示单元（300），其中：所述数字信号处理单元（100），用于接收所述低压电动车的电机的转速信号，并将所述转速信号转换成脉冲信号；所述驱动单元（200），用于接收所述脉冲信号，并根据所述脉冲信号来生成驱动信号；所述计算与显示单元（300），用于采集所述驱动信号，以及根据所采集的驱动信号来计算并显示所述低压电动车的转速和车速。

2.根据权利要求1所述的低压电动车的信息采集电路，其特征在于，所述驱动单元（200）包括驱动控制模块（201）、MOS管（M1）和负载输出接口（202）；所述驱动控制模块（201）连接在所述数字信号处理单元（100）和所述MOS管（M1）的栅极之间，用于根据所述脉冲信号来控制所述MOS管（M1）的导通和截止；所述MOS管（M1）的源极接地，所述MOS管（M1）的漏极连接所述负载输出接口（202）。

3.根据权利要求2所述的低压电动车的信息采集电路，其特征在于，所述负载输出接口（202）包括正输出接口、负输出接口和第一二极管（D1）；所述第一二极管（D1）的阳极连接所述负输出接口，阴极连接所述正输出接口；所述正输出接口接高电平，所述负输出接口接所述MOS管（M1）的漏极。

4.根据权利要求3所述的低压电动车的信息采集电路，其特征在于，所述计算与显示单元（300）包括负载、计算模块和显示模块；所述负载连接在所述正输出接口和所述负输出接口之间；所述计算模块连接所述负输出接口，用于采集所述驱动信号，根据所采集的驱动信号来计算所述低压电动车的转速和车速，并控制所述显示模块显示所述低压电动车的转速和车速。

5.根据权利要求4所述的低压电动车的信息采集电路，其特征在于，所述信息采集电路还包括开路检测单元（400）；所述开路检测单元（400）连接在所述MOS管（M1）的漏极和所述数字信号处理单元（100）之间，用于在检测到负载开路时向所述数字信号处理单元（100）输出开路信号，所述数字信号处理单元（100）接收到所述开路信号时停止输出所述脉冲信号。

6.根据权利要求5所述的低压电动车的信息采集电路，其特征在于，所述信息采集电路还包括采样电阻（R9）和短路检测单元（500）；所述采样电阻（R9）连接在所述MOS管（M1）的源极和地之间；所述短路检测单元（500）连接在所述MOS管（M1）的源极和所述驱动控制模块（201）之间，用于在检测到负载短路时控制所述驱动控制模块（201）使得所述MOS管（M1）截止。

7.根据权利要求6所述的低压电动车的信息采集电路，其特征在于，所述驱动控制模块（201）包括第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第一三极管（Q1）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、第二三极管（Q2）、第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、第三三极管（Q3）、第四三极管（Q4）、第一电容（C1）、第二电容（C2）、第七电阻（R7）、第八电阻（R8）和稳压管（D2）；所述第一电阻（R1）的第一端接地，所述第一电阻（R1）的第二端连接所述第二电阻（R2）的第一端，所述第一电阻（R1）和所述第二电阻（R2）的连接点连接至所述数字信号处理单元（100）以接收所述脉冲信号，所述第二电阻（R2）的第二端连接所述第一三极管（Q1）的基极，所述第一三极管（Q1）的发射极接地，所述第一三极管（Q1）的集电极通过所述第三电阻（R3）接高电平，所述第四电阻（R4）连接在所述第一三极管（Q1）的集电极和所述第二三极管（Q2）的基极之间，所述第二三极管（Q2）的发射极接地，所述第二三极管（Q2）的集电极通过所述第五电阻（R5）接高电平，所述第六电阻（R6）的第一端连接所述第二三极管（Q2）的集电极，所述第六电阻（R6）的第二端分别连接所述第三三极管（Q3）的基极和所述第四三极管（Q4）的基极，所述第三三极管（Q3）的集电极接地，所述第三三极管（Q3）的发射极连接所述第四三极管（Q4）的发射极，所述第四三极管（Q4）的集电极接高平，所述第一电容（C1）与所述第二电容（C2）并联后连接在所述第四三极管（Q4）的集电极和地之间，所述第七电阻（R7）的第一端连接所述第三三极管（Q3）和所述第四三极管（Q4）的连接点，所述第七电阻（R7）的第二端连接所述MOS管的栅极，所述第八电阻（R8）和所述稳压管（D2）均连接在所述MOS管的栅极和源极之间。

8.根据权利要求5所述的低压电动车的信息采集电路，其特征在于，所述开路检测单元（400）包括连接在所述MOS管（M1）的漏极和地之间的多个串联的电阻，所述开路检测单元（400）的输出端位于其中两个电阻的连接点；所述开路检测单元（400）还包括接于所述开路检测单元（400）的输出端的钳位模块。

9.根据权利要求7所述的低压电动车的信息采集电路，其特征在于，所述短路检测单元（500）包括第十电阻（R10）、第三电容（C3）、第五三极管（Q5）、第六三极管（Q6）和第十一电阻（R11）；所述第十电阻（R10）的第一端连接所述MOS管（M1）的源极，所述第十电阻（R10）的第二端分别连接所述第三电容（C3）的第一端、所述第五三极管（Q5）的基极和所述第六三极管（Q6）的源极，所述第三电容（C3）的第二端接地，所述第五三极管（Q5）的发射极接地，所述第五三极管（Q5）的源极分别连接所述第六三极管（Q6）的基极和所述第十一电阻（R11）的第一端，所述第十一电阻（R11）的第二端连接所述第一三极管（Q1）的基极，所述第六三极管（Q6）的发射极连接所述第十一电阻（R11）的第二端。

10.根据权利要求9所述的低压电动车的信息采集电路，其特征在于，所述驱动控制模块（201）还包括连接在所述第十一电阻（R11）的第二端和所述第一三极管（Q1）的基极之间的第三二极管（D3）。

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