CN104767439B - Pwm脉宽调速信号给定与故障码反馈电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路，包括MCU微控制器控制单元（以下简称MCU控制单元）、故障码反馈控制单元、PWM脉宽调速信号采集单元以及PWM脉宽调速信号输入单元，所述的MCU控制单元包括B1端口和B3端口，所述的故障码反馈控制单元与MCU控制单元中的B1端口相连接，所述的PWM脉宽调速信号采集单元与MCU控制单元中的B3端口相连接，所述的故障码反馈控制单元与PWM脉宽调速信号采集单元相连接后还与PWM脉宽调速信号输入单元相连接。本发明安装于汽车调速单元系统中，促使MCU控制单元两个输出端口协调动作，汽车主控系统便可判断电机调速系统故障类型。

Description

PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路

技术领域

本发明涉及汽车电子调速系统的领域，尤其涉及一种汽车电子调速中PWM调速信号给定与故障码反馈电路，安装于汽车调速单元系统中。

背景技术

在汽车电子调速系统中，经常遇到汽车主控系统发出PWM脉宽调速信号，该信号是以PWM脉宽占空比方波形式发出，PWM脉宽占空比信号包含了被控制单元的转速信息，在汽车电平电压一定的前提下，PWM脉宽占空比信号与转速成正比关系，即：n=U×€。

其中：

n：调速对象直流电机转速；

U：汽车蓄电池电瓶电压；

€：PWM脉宽占空比。

PWM脉宽占空比信号€外在表现为脉冲方波形式出现，因此占空比执行单元根据PWM脉宽调速信号，接收该信号，计算占空比和该信号频率后，经过处理驱动汽车电子调速系统执行单元动作直流电机转动，从而达到转速调节作用。

因此执行机构电子控制系统中需要具备以下两个方面能力。其一：汽车电子调速系统执行单元中，怎样接收这种PWM脉宽占空比脉冲信号；其二：汽车电子调速系统执行单元自身故障信号反馈给汽车主控系统。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种汽车电子调速中PWM调速信号给定与故障码反馈电路，安装于汽车调速单元系统中，以MCU控制单元为核心器件，采用脉冲捕捉、触发方式实现包含调速内容电压矩形波信号能力，同时PWM调速信号给定与故障码反馈电路具备一定的协调能力，促使MCU控制单元两个输出端口协调动作，一个输出端口作为控制信号输入、输出控制端，控制信号输入、输出特性和故障反馈信号通路；另一个输入端口作为PWM脉宽调速信号输入通路，汽车主控系统便可判断电机调速系统故障类型。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路，包括MCU控制单元、故障码反馈控制单元、PWM脉宽调速信号采集单元以及PWM脉宽调速信号输入单元，所述的MCU控制单元设置有两个或两个以上输入、输出端口，包括B1端口和B3端口，所述的故障码反馈控制单元与MCU控制单元中的B1端口相连接，所述的PWM脉宽调速信号采集单元与MCU控制单元中的B3端口相连接，所述的故障码反馈控制单元与PWM脉宽调速信号采集单元相连接后还与PWM脉宽调速信号输入单元相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述的故障码反馈控制单元包括第一电阻、第四电阻、第六电阻、第七电阻以及三极管，所述的三极管包括集电极、发射极以及基极，三极管的发射极进行接地连接，所述的第一电阻和第四电阻分别连接在三极管集电极的左右两端，所述的第六电阻连接在MCU控制单元中的B1端口和三极管的基极之间，所述的第七电阻与第四电阻相连接后与第六电阻并联连接，MCU控制单元中的B1端口通过第六电阻控制三极管导通和关闭。

在本发明一个较佳实施例中，所述的MCU控制单元中的B1端口输出高电平时，三极管的基极导通，汽车蓄电池电源通过第四电阻使得三级管的集电极与发射极之间饱和导通；

在本发明一个较佳实施例中，所述的MCU控制单元中的B1端口输出低电平时，三极管的基极截止，三级管的集电极与发射极之间截止。

在本发明一个较佳实施例中，所述的PWM脉宽调速信号采集单元包括第二电阻、第三电阻以及第二电容，所述的第二电阻分别与MCU控制单元中的B3端口和故障码反馈控制单元中的第一电阻相连接，所述的第三电阻与第二电阻并联连接后再进行接地连接，所述的第二电容与第三电阻并联连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述的PWM脉宽调速信号输入单元包括汽车主控系统发出的PWM脉宽调速信号和第一电容，所述的第一电容与PWM脉宽调速信号并联连接后再进行接地连接，所述的PWM脉宽调速信号经过第一电容过滤掉交流杂波信号后输出PWM脉宽调速信号。

在本发明一个较佳实施例中，所述的PWM脉宽调速信号为高电平时，MCU控制单元的B1端口输出低电平，促使三极管截止，B3端口接受到5V电压范围内的高电压方波信号。

在本发明一个较佳实施例中，所述的PWM脉宽调速信号为低电平时，MCU控制单元的B1端口输出高电平，促使三极管导通，汽车蓄电池电源通过第四电阻使得三级管的集电极与发射极之间饱和导通，MCU控制单元的B3端口接收到低电压方波信号。

本发明的有益效果是：本发明的PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路，安装于汽车调速单元系统中，以MCU控制单元为核心器件，采用脉冲捕捉、触发方式实现包含调速内容电压矩形波信号能力，同时PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路具备一定的协调能力，促使MCU控制单元两个输入、输出端口协调动作，一个输入、输出端口作为控制信号输入控制端，控制信号输入、输出特性和故障反馈信号通路；另一个输出端口作为PWM脉宽调速信号输入通路，汽车主控系统便可判断电机调速系统故障类型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1 是本发明PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路的一较佳实施例的电路图；

图2是图1中故障码反馈控制单元的电路图；

图3是图1中PWM脉宽调速信号采集单元的电路图；

图4是图1中PWM脉宽调速信号输入单元的电路图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例包括：

一种PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路，安装于汽车调速单元系统中，包括MCU控制单元、故障码反馈控制单元、PWM脉宽调速信号采集单元以及PWM脉宽调速信号输入单元，所述的MCU控制单元设置有两个或两个以上输入、输出端口，包括B1端口和B3端口，所述的故障码反馈控制单元与MCU控制单元中的B1端口相连接，所述的PWM脉宽调速信号采集单元与MCU控制单元中的B3端口相连接，所述的故障码反馈控制单元与PWM脉宽调速信号采集单元相连接后还与PWM脉宽调速信号输入单元相连接。其中，所述的MCU控制单元采用一个MCU微控制器。

如图2所示，所述的故障码反馈控制单元包括第一电阻R1、第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7以及三极管Q1，所述的三极管Q1包括集电极、发射极以及基极，三极管Q1的发射极进行接地连接，所述的第一电阻R1和第四电阻R4分别连接在三极管Q1集电极的左右两端，所述的第六电阻R6连接在MCU控制单元中的B1端口和三极管Q1的基极之间，所述的第七电阻R7与第四电阻R4相连接后与第六电阻R6并联连接，MCU控制单元中的B1端口通过第六电阻R6控制三极管Q1导通和关闭。

如图3所示，所述的PWM脉宽调速信号采集单元包括第二电阻R2、第三电阻R3以及第二电容C2，所述的第二电阻R2分别与MCU控制单元中的B3端口和故障码反馈控制单元中的第一电阻R1相连接，所述的第三电阻R3与第二电阻R2并联连接后再进行接地连接，所述的第二电容C2与第三电阻R3并联连接。

如图4所示，所述的PWM脉冲输入单元包括汽车主控系统发出的PWM脉宽调速信号和第一电容C1，所述的第一电容C1与PWM脉宽调速信号并联连接后再进行接地连接，所述的PWM脉宽调速信号经过第一电容C1过滤掉交流杂波信号后输出PWM脉宽调速信号。

其中，汽车主控系统发出PWM脉宽调速信号是一种包含一定频率和占空比的脉冲方波信号，该信号具有以下几种特性：

1、PWM脉宽调速信号占空比是变化的，频率可以固定，也可以变化；

2、PWM脉宽调速信号是以脉冲矩形波信号形式出现。

由于MCU控制单元具有两个或两个以上输入、输出端口B1和B3，B1端口通过第六电阻R6控制三极管Q1基级，从而控制三极管Q1的导通和关闭，其功能如下：

1、当汽车主控系统控制的调速单元正常工作时，MCU控制单元的B1端口和B3端口协调工作，当PWM脉宽调速信号为高电平时，汽车蓄电池电压通过第四电阻R4、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3网络把汽车主控系统发送过来的PWM脉宽调速信号发大到幅值在0V到5V范围之内的电压方波信号。

PWM脉宽调速信号为高电平时，MCU控制单元的B1端口输出低电平，促使三极管Q1截止，B3端口可以接受到5V电压范围内的高电压方波信号；当PWM脉宽调速信号为低电平时，MCU控制单元的B1端口输出高电平，促使三极管Q1导通，把电路中A点电压嵌位在0V，致使MCU控制单元的B3端口接收到低电压方波信号，此电压方波信号的频率和占空比与汽车主控系统发送过来的PWM脉宽调速信号的频率和占空比一致。

2、当汽车主控系统控制的调速单元检测到故障时，MCU控制单元的B3端口停止工作，此时MCU控制单元的B1端口间隔特定时间输出高、低信号，特定时间间隔触发三极管Q1导通和截止，通过第一电阻R1、第四电阻R4、第六电阻R6和第七电阻R7组成网路输送到汽车主控系统发出PWM脉宽调速信号线上，告知汽车主控系统，调速单元出现故障。

进一步的，MCU控制单元的B1端口输出高电平时，三极管Q1基极导通，汽车蓄电池电源通过电阻R4使得三级管Q1的集电极与发射极之间饱和导通，使得电路中A点电位限制在0V左右的低电平；输出端口B1输出低电平时，三极管Q1基极截止，三级管Q1的集电极与发射极之间截止，使得电路中A点电位限制在5V左右的高电平。

上述中，所述的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7阻值在1K欧姆到10K欧姆范围之内，并且第一电阻R1、第四电阻R4和第二电阻R2阻值之和大于或等于第三电阻R3阻值的三陪。第一电容C1为高频滤波功能，其值大小在100nF(法拉)-1000 nF(法拉)之间，第二电容C2为低频滤波功能，其值大小在100μF(法拉)-1000μF(法拉)之间。

本发明的汽车电子调速中PWM调速信号给定与故障码反馈电路的工作原理：

步骤1：被调速单元的MCU控制单元设置内部相关寄存器、定时器、端口初始化等工作，设置B1端口输入、输出功能，将B3端口设置成脉冲扑捉功能，上升沿和下降沿中断触发计数、延时；

步骤2：汽车主控系统工作，发送PWM脉宽调速信号，被调速对象的MCU控制单元中的B3端口接收到一个上升沿信号时（高电平到来），MCU控制单元使B1端口输出低电平，并保持此状态，使三极管Q1截止，电路中A点电位保持为高电压信号状态，促使MCU控制单元的B3端口接收到高电压方波信号，定时器计数、定时，持续时间记为T1；

步骤3：当被调速对象的MCU控制单元中的B3端口接收到一个下降沿信号时（低电平到来），MCU控制单元使B1端口输出高电平，并保持此状态，使三极管Q1导通，电路中A点电位保持为低电压信号状态，促使MCU控制单元的B3端口接收到低电压方波信号，定时器计数、定时，持续时间记为T2；

步骤4：MCU控制单元计算PWM脉宽调速信号周期T，T=T1+T2；计算PWM脉宽调速信号频率p，p=1/T；计算PWM脉宽调速信号占空比€，€=T1/T。在保持此包含调试信号的占空比€不变的前提下，倍频驱动功率管开关频率，从而控制调速单元直流电机转速；

步骤5：当MCU控制单元检测到电机或自身电路故障时，需要把故障信息反馈给汽车主控系统，此时MCU控制单元关闭B3端口，停止接收PWM脉宽调速信号，当B1端口输出一个持续特定时间高电平，使得三极管Q1饱和导通，把电路中A电嵌在0V左右，PWM脉宽调速信号线上持续出现低电平信号；当B1端口输出一个持续特定时间低电平信号，PWM脉宽调速信号线上持续出现高电平信号；使得汽车主控系统监测到此持续高、低电平信号时间长短，这种PWM脉宽调速信号上持续出现特定时间不等的持续高、低电平信号，汽车主控系统便可判断电机调速系统故障类型。该持续高、低电平信号特定时间代表不同的故障类型，具体内容下表1所示：

表1：故障类型表

。

汽车电子调速中PWM脉宽信号给定与故障码反馈电路需要具备以下功能：

1、电路能够接收这种PWM脉宽调速信号能力；

2、电路采用电阻、电容、三极管等网络结构，把PWM脉宽调速信号放大，变成电压幅值5V之内电压矩形波形式输送到微控单元MCU微控制器的端口，此电压矩形波的频率、占空比与PWM脉宽调速信号的频率、占空比保持一致；

3、电路以MCU微控制器为核心器件，采用脉冲捕捉、触发方式实现包含调速内容电压矩形波信号能力；

4、以MCU微控制器为核心器件电路，具备计算电压矩形波信号的占空比、频率的能力；

5、以MCU微控制器为核心器件电路具备一定协调能力，促使MCU微控制器的两个输出端口协调动作，一个输出端口作为控制信号输入控制端，控制信号输入、输出特性和故障反馈信号通路；另一个输出端口作为PWM信号输入通路。

综上所述，本发明的PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路，安装于汽车调速单元系统中，以MCU控制单元为核心器件，采用脉冲捕捉、触发方式实现包含调速内容电压矩形波信号能力，同时PWM调速信号给定与故障码反馈电路具备一定的协调能力，促使MCU控制单元两个输入、输出端口协调动作，一个输入、输出端口作为控制信号输入控制端，控制信号输入、输出特性和故障反馈信号通路；另一个输出端口作为PWM脉宽调速信号输入通路，汽车主控系统便可判断电机调速系统故障类型。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路，其特征在于，包括MCU控制单元、故障码反馈控制单元、PWM脉宽调速信号采集单元以及PWM脉宽调速信号输入单元，所述的MCU控制单元设置有两个或两个以上输入、输出端口，包括B1端口和B3端口，所述的故障码反馈控制单元与MCU控制单元中的B1端口相连接，所述的PWM脉宽调速信号采集单元与MCU控制单元中的B3端口相连接，所述的故障码反馈控制单元与PWM脉宽调速信号采集单元相连接后还与PWM脉宽调速信号输入单元相连接，其中，所述的故障码反馈控制单元包括第一电阻、第四电阻、第六电阻、第七电阻以及三极管，所述的三极管包括集电极、发射极以及基极，三极管的发射极进行接地连接，所述的第一电阻和第四电阻分别连接在三极管集电极的左右两端，所述的第六电阻连接在MCU控制单元中的B1端口和三极管的基极之间，所述的第七电阻与第四电阻相连接后与第六电阻并联连接，MCU控制单元中的B1端口通过第六电阻控制三极管导通和关闭。

2.根据权利要求1所述的PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路，其特征在于，所述的MCU控制单元中的B1端口输出高电平时，三极管的基极导通，汽车蓄电池电源通过第四电阻使得三极管的集电极与发射极之间饱和导通。

3.根据权利要求1所述的PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路，其特征在于，所述的MCU控制单元中的B1端口输出低电平时，三极管的基极截止，三极管的集电极与发射极之间截止。

4.根据权利要求1所述的PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路，其特征在于，所述的PWM脉宽调速信号采集单元包括第二电阻、第三电阻以及第二电容，所述的第二电阻分别与MCU控制单元中的B3端口和故障码反馈控制单元中的第一电阻相连接，所述的第三电阻与第二电阻并联连接后再进行接地连接，所述的第二电容与第三电阻并联连接。

5.根据权利要求1所述的PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路，其特征在于，所述的PWM脉宽调速信号输入单元包括汽车主控系统发出的PWM脉宽调速信号和第一电容，所述的第一电容与PWM脉宽调速信号并联连接后再进行接地连接，所述的PWM脉宽调速信号经过第一电容过滤掉交流杂波信号后输出PWM脉宽调速信号。

6.根据权利要求1或5所述的PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路，其特征在于，所述的PWM脉宽调速信号为高电平时，MCU控制单元的B1端口输出低电平，促使三极管截止，B3端口接受到5V电压范围内的高电压方波信号。

7.根据权利要求1或5所述的PWM脉宽调速信号给定与故障码反馈电路，其特征在于，所述的PWM脉宽调速信号为低电平时，MCU控制单元的B1端口输出高电平，促使三极管导通，汽车蓄电池电源通过第四电阻使得三极管的集电极与发射极之间饱和导通，MCU控制单元的B3端口接收到低电压方波信号。