CN104648281B - 非接触式信号接收电路及安全报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于汽车电子领域，提供一种非接触式信号接收电路，所述电路包括：设置在CAN总线周围的感应线圈、调整放大电路、滞回比较电路、处理器和差分输出电路；该感应线圈包括：输出端P1和P2；其中，P1和P2分别连接第一调整放大电路和第二调整放大电路的输入端，第一调整放大电路和第二调整放大电路的输出端分别连接滞回比较电路3的两个输入端，滞回比较电路输出端与处理器的一个引脚连接；处理器的另外两个引脚还与差分输出电路两个输入端连接，差分输出电路的两个输出端P3和P4输出CAN信号。本发明具有安全性高，不影响汽车保修的优点。

Description

非接触式信号接收电路及安全报警装置

技术领域

本发明属于汽车电子领域，尤其涉及一种非接触式信号接收电路及安全报警装置。

背景技术

随着汽车在中国的普及，汽车电子产品的需求也逐渐增大，各种各样的汽车电子产品纷纷出现。这些汽车电子产品中，一部分在工作中需要获取汽车的相关参数，如速度，水温，发动机转速，油耗等，这些设备一般是用于诊断或显示，如HUD抬头显示系统，行车诊断仪等。另外一部分与安全有关的电子产品（如防撞预警系统、主动刹车系统、自适应巡航系统等），甚至需要获取汽车的刹车，油门，方向灯等信号。这些参数如何正确及时有效的获取，对于设备的正常工作有重要的意义。目前这些参数主要是通过汽车的CAN（ControllerArea Network ）总线来获取。

CAN总线因为其高性能、高可靠性以及独特的设计得到了广泛的应用，目前在汽车业已经开始广泛使用CAN总线来通讯。CAN总线是差分总线，可以多主方式工作，设备可以直接并联在CAN总线上通讯。现有汽车电子产品需要从CAN总线获取数据时，一般是采用直接电气连接方式来实现，即将电子产品的CAN接口直接连接到相关的CAN总线上，在总线上抓取需要的CAN数据。

在实现现有技术的方案中，发现现有技术存在如下技术问题：

针对部分CAN总线比较敏感的车型，主要是豪华车，例如法拉利的F355、宝马的740L，奔驰的S600等车型，直接将设备连接到汽车CAN总线上，会导致总线的设备数目和负载也随之变化，出现总线通讯失败的情况。由于直接连接到汽车CAN总线上，电子设备将有可能直接向总线发送数据，这在软件故障或者跑飞情况下，会有向汽车CAN总线发送意外数据的可能，这些数据会产生潜在危害，严重时可能到是CAN总线瘫痪。当电子设备CAN接口芯片或者电路出现短路或者其他故障时，可能会使汽车CAN总线电平被强制拉高或者拉低，导致总线不能正确通讯。另外，直接电气连接也需要对CAN总线进行改装，这属于车辆的改装，对于车辆的保修产生比较严重的影响，所以现有的CAN接口直接连接方式对CAN总线的安全性影响比较大，保修也有影响。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种非接触式信号接收电路，旨在解决现有的技术方案安全性不高，影响保修的问题。

一方面，提供一种非接触式信号接收电路，所述电路包括：设置在CAN总线周围的感应线圈、调整放大电路、基准电压电路、滞回比较电路、处理器和差分输出电路；该感应线圈包括：输出端P1和P2；

其中，P1和P2分别连接第一调整放大电路和第二调整放大电路的输入端，基准电压电路的输出端分别连接第一调整放大电路和第二调整放大电路的VREF输入端；第一调整放大电路和第二调整放大电路的输出端分别连接滞回比较电路3的两个输入端，滞回比较电路输出端与处理器的一个引脚连接；处理器的另外两个引脚还与差分输出电路两个输入端连接，差分输出电路的两个输出端P3和P4输出CAN信号。

可选的，所述第一调整放大电路包括：电容、电阻和放大器，其中，电容C1的一端与P1连接，C1的另一端连接放大器A1的正向输入端，A1的正电源端连接3.3v电源，A1的负电源端接地，A1的输出端为第一调整放大电路21的输出端；C1的另一端还与电阻R1的一端连接，R1的另一端连接R2的一端，R2的一端为第一调整放大电路的VREF输入端；R2的另一端连接A1的反向输入端，R2的另一端还与R3的一端连接，R3的另一端连接A1的输出端。

可选的，所述第二调整放大电路包括：电容、电阻和放大器，其中，电容C2的一端与P2连接，C2的另一端连接放大器A2的正向输入端，A2的正电源端连接3.3v电源，A2的负电源端接地，A2的输出端为第二调整放大电路22的输出端；C2的另一端还与电阻R8的一端连接，R8的另一端连接R9的一端，R9的一端为第二调整放大电路的VREF输入端；R9的另一端连接A2的反向输入端，R9的另一端还与R10的一端连接，R10的另一端连接A2的输出端。

可选的，所述滞回比较电路包括：R4的一端为滞回比较电路的一个输入端连接第一调整放大电路的输出端，R5的一端为滞回比较电路的另一个输入端连接第二调整放大电路的输出端，R4的另一端连接放大器A3的正向输入端，R5的另一端连接A3的反向输入端，A3的正电源端连接3.3v电源，反电源端连接等电势，R6的一端与A3的正向输入端连接，R6的另一端连接A3的输出端，A3的输出端与R7的一端连接，R7的另一端为滞回比较电路的输出端DOUT连接处理器的一个引脚。

可选的，所述差分输出电路包括：电阻R15的两端分别为差分输出电路两个输入端，该两个输入端分别与处理器的另外二个引脚连接；R15的一端还与电阻R16的一端连接，R16的另一端为差分输出电路4的输出端P3；R15的另一端还与电阻R17的一端连接，R17的另一端为差分输出电路4的输出端P4；R16的一端还与电容C3的一端连接，C3的另一端接地，R17的一端还与电容C4的一端连接，C4的另一端接地；处理器的1号引脚连接电阻R11的一端，2号引脚连接R12的一端，3号引脚连接R13的一端，R11、R12、R13的另一端均连接3.3v电压。

可选的，所述基准电压电路的输出端分别连接R2的一端和R9的一端，该基准电压电路包括：

电容C10的一端连接等电势，C10的另一端连接放大器A4的正向输入端，R20的一端也连接A4的正向输入端，R20的另一端连接3.3v电压，A4的正电源端连接3.3v电压，A4的负电源端连接等电势，R21的一端连接A4的正向输入端，R21的另一端连接等电势，A4的反向输入端与A4的输出端连接，A4的输出端为基准电压电路的输出端。

另一方面，提供一种安全报警装置，所述安全报警装置包括：上述的非接触式信号接收电路。

在本发明实施例中，本发明提供的技术方案提供一种非接触式信号接收电路，其通过磁场来感应相应的数据，所以其无需接入到CAN总线，也无需对CAN总线进行破坏性接入，所以其具有安全性高，不影响车辆保修的优点。

附图说明

图1为本发明提供的非接触式信号接收电路的电路图；

图2为本发明提供的基准电压电路的原理图。

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。

本发明实施目的在于提出一种非接触式信号接收电路，该电路如图1所示，包括：设置在CAN总线周围的感应线圈、调整放大电路、基准电压电路30、滞回比较电路3、处理器1和差分输出电路4；该感应线圈包括：输出端P1和P2；

其中，P1和P2分别连接第一调整放大电路21和第二调整放大电路22的输入端，基准电压电路30的输入端连接第一调整放大电路21和第二调整放大电路22的VREF输入端；第一调整放大电路21和第二调整放大电路22的输出端分别连接滞回比较电路3的两个输入端，滞回比较电路3输出端与处理器1的一个引脚连接；处理器1的另外两个引脚还与差分输出电路4两个输入端连接，差分输出电路4的两个输出端P3和P4输出CAN信号。

本发明提供的电路结构通过感应线圈感应到CAN总线的信号以后，将感应到的信号经过调整和放大处理，然后进行比较处理后，经过处理器处理后，输出给差分输出电路输出CAN信号，由于本发明提供的电路结构无需对汽车的CAN总线的线路进行破坏，所以其不会影响车辆的保修，另外，由于本发明提供的技术方案不与CAN连接，是通过非接触的方式来感应CAN总线的信号的，所以其不会向CAN总线回传信息，所以其具有安全性高的优点。

可选的，第一调整放大电路21包括：电容、电阻和放大器，其中，电容C1的一端与P1连接，C1的另一端连接放大器A1的正向输入端，A1的正电源端连接3.3v电源，A1的负电源端接地，A1的输出端为第一调整放大电路21的输出端；C1的另一端还与电阻R1的一端连接，R1的另一端连接R2的一端，R2的一端为第一调整放大电路21的VREF输入端，R2的另一端连接A1的反向输入端，R2的另一端还与R3的一端连接，R3的另一端连接A1的输出端。

可选的，第二调整放大电路22包括：电容、电阻和放大器，其中，电容C2的一端与P2连接，C2的另一端连接放大器A2的正向输入端，A2的正电源端连接3.3v电源，A2的负电源端接地，A2的输出端为第二调整放大电路22的输出端；C2的另一端还与电阻R8的一端连接，R8的另一端连接R9的一端，R9的一端为第二调整放大电路22的VREF输入端，R9的另一端连接A2的反向输入端，R9的另一端还与R10的一端连接，R10的另一端连接A2的输出端。

可选的，上述滞回比较电路3包括：R4的一端为滞回比较电路3的一个输入端连接第一调整放大电路21的输出端，R5的一端为滞回比较电路3的另一个输入端连接第二调整放大电路22的输出端，R4的另一端连接放大器A3的正向输入端，R5的另一端连接A3的反向输入端，A3的正电源端连接3.3v电源，反电源端连接等电势，R6的一端与A3的正向输入端连接，R6的另一端连接A3的输出端，A3的输出端与R7的一端连接，R7的另一端为滞回比较电路3的输出端DOUT连接处理器的一个引脚（4号引脚，当然也可以连接其他的输入输出引脚）。

可选的，差分输出电路4包括：电阻R15的两端分别为差分输出电路4两个输入端，该两个输入端分别与处理器的另外二个引脚连接（如图1所示的，7号和8号引脚）；R15的一端还与电阻R16的一端连接，R16的另一端为差分输出电路4的输出端P3；R15的另一端还与电阻R17的一端连接，R17的另一端为差分输出电路4的输出端P4；R16的一端还与电容C3的一端连接，C3的另一端接地，R17的一端还与电容C4的一端连接，C4的另一端接地；处理器的1号引脚连接电阻R11的一端，2号引脚连接R12的一端，3号引脚连接R13的一端，R11、R12、R13的另一端均连接3.3v电压。

基本工作原理：

微弱感应信号由第一调整放大电路21，第二调整放大电路22 SENSOR_L,SENSOR_H输入。上述调整放大电路对应CAN总线。

CAN HIGH的感应信号由SENSOR_H输入（即P1），对应CAN LOW的感应信号由SENSOR_L输入（即P2）。

信号通过电容耦合后，进行放大，并同时抬升一个固定电平VREF，抬升放大后的信号送至滞回比较电路3。滞回比较电路3将输入的两个信号进行比较后输出，R4和R6设定了滞回比较器的门限，通过滞回特性，可以滤除干扰，确保信号稳定。同时，在下一个翻转信号到来前，能够保持住信号。这个模块确保从第一调整放大电路21，第二调整放大电路22过来的窄脉冲可以整形成方波信号。

滞回比较电路3输出的方波信号Dout送入处理器。R11、R12、R13三个电阻设定了处理器只工作在发送模式，它只将Dout输入信号转换成差分信号并从7，8两脚输出。此差分信号最终由CAN_L,CAN_H（即P3、P4）两个接口输出，并满足标准CAN接口电气标准。其他有CAN接口的设备可以连接到CAN_L,CAN_H上读取CAN数据。

可选的，上述非接触式信号接收电路还包括：基准电压电路30；该基准电压电路的输出端分别连接R2的一端和R9的一端（即连接基准电压电路的输出端VREF），该基准电压电路包括：

电容C10的一端连接等电势，C10的另一端连接放大器A4的正向输入端，R20的一端也连接A4的正向输入端，R20的另一端连接3.3v电压，A4的正电源端连接3.3v电压，A4的负电源端连接等电势，R21的一端连接A4的正向输入端，R21的另一端连接等电势，A4的反向输入端与A4的输出端连接，A4的输出端为基准电压电路的输出端（即VREF）。

基准电压电路30是一个低成本的电压基准，其电压基准输出为 VD_3V3/2,当U1供电电压为3.3v时，VREF = 1.65v。第一调整放大电路21和第二调整放大电路22使用VREF来提升感应信号电平，确保感应信号能够正确被放大。

本发明还提供一种安全报警装置，所述安全报警装置包括：上述的非接触式信号接收电路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种非接触式信号接收电路，其特征在于，所述电路包括：设置在CAN总线周围的感应线圈、调整放大电路、基准电压电路、滞回比较电路、处理器和差分输出电路；该感应线圈包括：输出端P1和输出端P2；

其中，输出端P1和输出端P2分别连接第一调整放大电路和第二调整放大电路的输入端，基准电压电路的输出端分别连接第一调整放大电路和第二调整放大电路的VREF输入端；第一调整放大电路和第二调整放大电路的输出端分别连接滞回比较电路（3）的两个输入端，滞回比较电路输出端与处理器的一个引脚连接；处理器的另外两个引脚还与差分输出电路两个输入端连接，差分输出电路的输出端P3和输出端P4输出CAN信号。

2.根据权利要求1所述的非接触式信号接收电路，其特征在于，所述第一调整放大电路包括：电容、电阻和放大器，其中，电容C1的一端与输出端P1连接，电容C1的另一端连接放大器A1的正向输入端，放大器A1的正电源端连接3.3v电源，放大器A1的负电源端接地，放大器A1的输出端为第一调整放大电路（21）的输出端；电容C1的另一端还与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，所述的电阻R2的一端为第一调整放大电路的VREF输入端；电阻R2的另一端连接放大器A1的反向输入端，电阻R2的另一端还与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端连接放大器A1的输出端。

3.根据权利要求1所述的非接触式信号接收电路，其特征在于，所述第二调整放大电路包括：电容、电阻和放大器，其中，电容C2的一端与输出端P2连接，电容C2的另一端连接放大器A2的正向输入端，放大器A2的正电源端连接3.3v电源，放大器A2的负电源端接地，放大器A2的输出端为第二调整放大电路（22）的输出端；电容C2的另一端还与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端连接电阻R9的一端，所述的电阻R9的一端为第二调整放大电路的VREF输入端；电阻R9的另一端连接放大器A2的反向输入端，电阻R9的另一端还与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端连接放大器A2的输出端。

4.根据权利要求1所述的非接触式信号接收电路，其特征在于，所述滞回比较电路包括：电阻R4的一端为滞回比较电路的一个输入端，且其与第一调整放大电路的输出端相连接；电阻R5的一端为滞回比较电路的另一个输入端，且其与第二调整放大电路的输出端相连接；电阻R4的另一端连接放大器A3的正向输入端，电阻R5的另一端连接放大器A3的反向输入端，放大器A3的正电源端连接3.3v电源，反电源端连接等电势，电阻R6的一端与放大器A3的正向输入端连接，电阻R6的另一端连接放大器A3的输出端，放大器A3的输出端与电阻R7的一端连接；电阻R7的另一端为滞回比较电路的输出端DOUT，其与处理器的一个引脚相连接。

5.根据权利要求1所述的非接触式信号接收电路，其特征在于，所述差分输出电路包括：电阻R15的两端分别为差分输出电路两个输入端，该两个输入端分别与处理器的另外二个引脚连接；电阻R15的一端还与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端为差分输出电路（4）的输出端P3；电阻R15的另一端还与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端为差分输出电路（4）的输出端P4；电阻R16的一端还与电容C3的一端连接，电容C3的另一端接地，电阻R17的一端还与电容C4的一端连接，电容C4的另一端接地；处理器的1号引脚连接电阻R11的一端，2号引脚连接电阻R12的一端，3号引脚连接电阻R13的一端，电阻R11、电阻R12、电阻R13的另一端均连接3.3v电压。

6.根据权利要求1所述的非接触式信号接收电路，其特征在于，所述基准电压电路的输出端分别连接电阻R2的一端和电阻R9的一端，该基准电压电路包括：

电容C10的一端连接等电势，电容C10的另一端连接放大器A4的正向输入端，电阻R20的一端也连接放大器A4的正向输入端，电阻R20的另一端连接3.3v电压，放大器A4的正电源端连接3.3v电压，放大器A4的负电源端连接等电势，电阻R21的一端连接放大器A4的正向输入端，电阻R21的另一端连接等电势，放大器A4的反向输入端与放大器A4的输出端连接，放大器A4的输出端为基准电压电路的输出端。

7.一种安全报警装置，其特征在于，所述安全报警装置包括：如权利要求1—6任一所述的非接触式信号接收电路。