CN105416207A - 一种车辆开关信号自动识别电路及车载设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆开关信号自动识别电路，包括：一车辆开关信号采集端INPUT，连接车辆电气设备电源开关的后端，用于获取车辆电气设备的开关信号；一光耦U1，所述光耦U1的发光器件与车辆开关信号采集端INPUT连接，所述光耦U1的光敏器件分为两路，一路与电阻R2连接，另一路与控制信号输出端IN-连接；一三极管Q1，所述三极管Q1的基极与车辆开关信号采集端INPUT连接，所述三极管Q1的集电极分为两路，一路与电阻R5连接，另一路与控制信号输出端IN+连接。本发明实现了自动识别车辆开关信号的有效电平，不论车辆电瓶的正控信号和负控信号均可直接连接，不需要进行跳线均可通过MCU识别，避免了后装设备在采集车辆的开关信号时容易出错的问题，简化了设备的安装。

Description

一种车辆开关信号自动识别电路及车载设备
技术领域：
本发明属于汽车后装技术领域，具体涉及的是一种车辆开关信号自动识别电路及采用该车辆开关信号自动识别电路的车载设备。
背景技术：
如图1-a、图1-b所示，目前大部分车辆的电瓶电压为12V或24V，系统开关有正控和负控之分，正控系统以切断或闭合电源正极信号控制电器设备，负控系统以切断或闭合电源负极信号控制电器设备。
由于车辆开关信号存在正控与负控之分，因此导致部分后装设备在采集车辆的开关信号时容易出错。例如车门信号，有的车辆是正有效触发，而有的车辆则是负有效触发，如果将设计为负触发有效检测的防盗设备安装到正有效触发的车辆上，设备检测到的信号将是反的，会引起误动作；虽然部分设备可以通过设计跳线来调整正负信号的输入，但是安装前需要先了解车辆的控制信号，然后跳线，从而增加了安装的复杂度。
发明内容：
为此，本发明的目的在于提供一种简单、可靠车辆开关信号自动识别电路，以实现自动识别车辆开关信号的有效电平，从而达到简化汽车信号采集设备安装的目的。
为实现上述目的，本发明主要采用如下技术方案：
一种车辆开关信号自动识别电路，包括：
一车辆开关信号采集端INPUT，连接车辆电气设备电源开关的后端，用于获取车辆的开关信号；
一光耦U1，所述光耦U1的发光器件与车辆开关信号采集端INPUT连接，所述光耦U1的光敏器件分为两路，一路与电阻R2连接，另一路与控制信号输出端IN-连接；
一三极管Q1，所述三极管Q1的基极与车辆开关信号采集端INPUT连接，所述三极管Q1的集电极分为两路，一路与电阻R5连接，另一路与控制信号输出端IN+连接；
其中，当车辆开关信号采集端INPUT悬空无信号输入时，光耦U1的发光器件无电流流过，此时光耦U1的光敏器件截止，控制信号输出端IN-被电阻R2上拉至高电平，同时三极管Q1不导通，控制信号输出端IN+被电阻R5上拉至高电平。
进一步地，所述光耦U1的发光器件为发光二极管，该发光二极管的阳极通过电阻R1连接至+5V电源，阴极通过二极管D1与车辆开关信号采集端INPUT连接。
进一步地，所述三极管Q1的基极分为两路，一路通过电阻R4接地，另一路依次通过电阻R4、稳压二极管DW1与车辆开关信号采集端INPUT连接。
本发明还提供了一种车载设备，其包括上述的车辆开关信号自动识别电路，以及一MCU，所述MCU的IO1端与控制信号输出端IN-连接，所述MCU的IO2端与控制信号输出端IN+连接；
其中，所述车辆开关信号采集端INPUT连接车辆电瓶正控开关，此时车辆的有效开关信号为高电平，当电瓶开关未闭合时，车辆开关信号采集端INPUT电压为低电平，此时稳压二极管DW1未能反向击穿，三级管Q1基极无电流通过，集电极截止，控制信号输出端IN+始终处于高电平状态；当电瓶开关闭合时，车辆开关信号采集端INPUT电压等于电瓶电压，此时稳压二极管DW1反向击穿，三级管Q1基极有电流通过，集电极对地导通，控制信号输出端IN+端变为低电平，MCU判断车辆开关信号采集端INPUT正控信号有效触发；
本发明还提供了一种车载设备，其包括上述车辆开关信号自动识别电路以及一MCU，所述MCU的IO1端与控制信号输出端IN-连接，所述MCU的IO2端与控制信号输出端IN+连接；
其中，所述车辆开关信号采集端INPUT连接车辆电瓶负控开关，此时车辆的有效开关信号为低电平，当电瓶开关未闭合时，车辆开关信号采集端INPUT电压为高电平，光耦U1的发光器件无电流流过，光敏器件截止；控制信号输出端IN-处于高电平状态；当电瓶开关闭合时，车辆开关信号采集端INPUT电压为0，信号电流由5V电源端经过电阻R1，光耦U1的发光器端，二极管D1，到达INPUT端，光耦U1的发光器端发光管有电流流过发光，受光器端光敏三级管对地导通，控制信号输出端IN-端变为低电平，MCU判断车辆开关信号采集端INPUT负控信号有效触发。
本发明通过安装在车载设备中的车辆开关信号自动识别电路采集车辆开关信号，并实现自动识别车辆开关信号的有效电平。与现有技术相比，本发明不论车辆电瓶的正控信号和负控信号均可直接连接，不需要进行跳线均可通过MCU识别，有效避免了后装设备在采集车辆的开关信号时容易出错的问题，简化了设备的安装。
附图说明：
图1-a为现有汽车正控开关电路示意图；图1-b为现有汽车负控开关电路示意图；
图2为本发明车辆开关信号自动识别电路的电路原理图；
图3为本发明正控信号检测示意图；
图4为本发明负控信号检测示意图。
具体实施方式：
为阐述本发明的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
针对现有技术中，车辆后装设备因在采集车辆的开关信号时，由于车辆开关信号存在正控与负控，识别困难，容易出错的问题，本发明提供了一种可自动识别电路采集车辆开关信号的车辆开关信号自动识别电路，以实现自动识别车辆开关信号的有效电平，从而达到简化汽车后装电气设备安装的目的。
如图2所示，图2为本发明车辆开关信号自动识别电路的电路原理图。本实施例所述的车辆开关信号自动识别电路主要包括有车辆开关信号采集端INPUT、光耦U1和三极管Q1。
其中车辆开关信号采集端INPUT连接车辆电气设备开关的后端，用于获取车辆开关信号。这里的车辆开关信号包括但不限于车辆的点火开关，刹车、车门、车灯、喇叭等相关的信号。
光耦U1包括一个发光器件和一个光敏器件，发光器件阳极通过电阻R1接+5V电源，阴极通过二极管D1与车辆开关信号采集端INPUT连接；光敏器件分为两路，一路通过电阻R2接+3.3V电源，另一路与控制信号输出端IN-连接。光耦U1的发光器件为发光二极管、光敏器件为光敏三极管。当有电流通过发光二极管时，便形成一个光源，该光源照射到光敏三极管表面上，使光敏三极管产生集电极电流，该电流的大小与光照的强弱，亦即流过二极管的正向电流的大小成正比。
三极管Q1的基极分为两路，一路通过电阻R4接地，另一路依次通过电阻R4、稳压二极管DW1与车辆开关信号采集端INPUT连接；所述三极管Q1的集电极分为两路，一路通过电阻R5接+3.3V电源，另一路与控制信号输出端IN+连接；三极管Q1的发射极接地。
其中，INPUT端连接车辆的开关信号，IN-为电路负控信号有效输出，IN+为电路正控信号有效输出，IN-和IN+可连接MCU或其他电路。当车辆开关信号采集端INPUT悬空无信号输入时，光耦U1的发光器件无电流流过，此时光耦U1的光敏器件截止，控制信号输出端IN-被电阻R2上拉至高电平，同时三极管Q1不导通，控制信号输出端IN+被电阻R5上拉至高电平。
本发明电路具体工作原理如下：当车辆开关信号采集端INPUT端处于悬空状态，光耦U1的发光器件无电流流过，光敏器件的光敏三级管截止，IN-被电阻R2上拉至高电平；三极管Q1不导通，IN+被R5上拉至高电平。
当车辆开关信号采集端INPUT端接电瓶负极时，INPUT端电压为0V，信号电流由5V电源端经过电阻R1，光耦U1的发光器件，二极管D1后到达INPUT端，由于光耦U1的发光器端的发光管有电流流过发光，光敏三级管对地导通，IN-被拉至低电平；由于INPUT端电压为0V，NPN型三极管Q1基极无电流，集电极对地不导通，IN+被R5上拉至高电平。
当车辆开关信号采集端INPUT端接电瓶正极时，电瓶电压为12V或24V，高于光耦发光器件的供电电压5V，二极管D1反向不能导通，光耦U1的发光器端的发光二级管无电流流过，光敏三级管截止，IN-被R2上拉至高电平；由于INPUT端电压为12V或24V，稳压管DW1反向击穿导通，三极管Q1基极将有电流Ibe＝(Vinput-Vdw1-Vbe)/R3-Vbe/R4，三级管集电极对地导通，IN+被拉至低电平。
下表为电路输入信号为悬空、接车辆电瓶负极、接车辆电瓶正极时对应电路输出信号IN-、IN+的信号真值表。
如图3所示，图3为本发明正控信号检测示意图。作为一种实施例，本发明提供了一种车载设备，其包括上述的车辆开关信号自动识别电路，以及一MCU，所述MCU的IO1端与控制信号输出端IN-连接，所述MCU的IO2端与控制信号输出端IN+连接；
其中，所述车辆开关信号采集端INPUT连接车辆电瓶正控开关，此时车辆的有效开关信号为高电平，当电瓶开关未闭合时，车辆开关信号采集端INPUT电压为低电平，此时稳压二极管DW1未能反向击穿，三级管Q1基极无电流流过，集电极截止，控制信号输出端IN+始终处于高电平状态；当电瓶开关闭合时，车辆开关信号采集端INPUT电压等于电瓶电压，此时稳压二极管DW1反向击穿，三级管Q1基极有电流流过，集电极对地导通，控制信号输出端IN+端变为低电平，MCU判断车辆开关信号采集端INPUT正控信号有效触发。
如图4所示，图4为本发明负控信号检测示意图。作为另一种实施例，本发明还提供了一种车载设备，其包括上述车辆开关信号自动识别电路以及一MCU，所述MCU的IO1端与控制信号输出端IN-连接，所述MCU的IO2端与控制信号输出端IN+连接；
其中，所述车辆开关信号采集端INPUT连接车辆电瓶负控开关，此时车辆的有效开关信号为低电平，当电瓶开关未闭合时，车辆开关信号采集端INPUT电压为高电平，光耦U1的发光器件无电流流过，光敏器件截止；控制信号输出端IN-处于高电平状态；当电瓶开关闭合时，车辆开关信号采集端INPUT电压为0，信号电流由5V电源端经过电阻R1，光耦U1的发光器端，二极管D1，到达INPUT端，光耦U1的发光器端发光二级管有电流流过发光，受光器端光敏三级管对地导通，控制信号输出端IN-端变为低电平，MCU判断车辆开关信号采集端INPUT负控信号有效触发。
需要说明的是，安装后MCU可记录IN-与IN+两个未触发状态的的电平状态，待触发动作时，如其中一个的电平触发由1电平跳变到0电平(见信号真值表)，则可自动判断出此电平触发信号为正控还是负控。
综上所述，本发明不论车辆电瓶的正控信号和负控信号均可直接连接，不需要进行跳线均可通过MCU识别，有效避免了后装设备在采集车辆的开关信号时容易出错的问题，简化了设备的安装。
以上是对本发明所提供的一种车辆开关信号自动识别电路进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种车辆开关信号自动识别电路，其特征在于，包括：
一车辆开关信号采集端INPUT，连接车辆电气设备电源开关的后端，用于获取车辆电气设备的开关信号；
一光耦U1，所述光耦U1的发光器件与车辆开关信号采集端INPUT连接，所述光耦U1的光敏器件分为两路，一路与电阻R2连接，另一路与控制信号输出端IN-连接；
一三极管Q1，所述三极管Q1的基极与车辆开关信号采集端INPUT连接，所述三极管Q1的集电极分为两路，一路与电阻R5连接，另一路与控制信号输出端IN+连接；
其中，当车辆开关信号采集端INPUT悬空无信号输入时，光耦U1的发光器件无电流流过，此时光耦U1的光敏器件截止，控制信号输出端IN-被电阻R2上拉至高电平，同时三极管Q1不导通，控制信号输出端IN+被电阻R5上拉至高电平。
2.如权利要求1所述的车辆开关信号自动识别电路，其特征在于，所述光耦U1的发光器件为发光二极管，该发光二极管的阳极通过电阻R1连接至+5V电源，阴极通过二极管D1与车辆开关信号采集端INPUT连接。
3.如权利要求2所述的车辆开关信号自动识别电路，其特征在于，所述三极管Q1的基极分为两路，一路通过电阻R4接地，另一路依次通过电阻R4、稳压二极管DW1与车辆开关信号采集端INPUT连接。
4.一种车载设备，其特征在于，包括如权利要求3所述的车辆开关信号自动识别电路以及一MCU，所述MCU的IO1端与控制信号输出端IN-连接，所述MCU的IO2端与控制信号输出端IN+连接；
其中，所述车辆开关信号采集端INPUT连接车辆电瓶正控开关，此时车辆的有效开关信号为高电平，当电瓶开关未闭合时，车辆开关信号采集端INPUT电压为低电平，稳压二极管DW1未能反向击穿，三级管Q1基极无电流通过，集电极截止，控制信号输出端IN+始终处于高电平状态；当电瓶开关闭合时，车辆开关信号采集端INPUT电压等于电瓶电压，此时稳压二极管DW1反向击穿，三级管Q1基极有电流通过，集电极对地导通，控制信号输出端IN+端变为低电平，MCU判断车辆开关信号采集端INPUT正控信号有效触发。
5.一种车载设备，其特征在于，包括如权利要求3所述的车辆开关信号自动识别电路以及一MCU，所述MCU的IO1端与控制信号输出端IN-连接，所述MCU的IO2端与控制信号输出端IN+连接；
其中，所述车辆开关信号采集端INPUT连接车辆电瓶负控开关，此时车辆的有效开关信号为低电平，当电瓶开关未闭合时，车辆开关信号采集端INPUT电压为高电平，光耦U1的发光器件无电流流过，光敏器件截止；控制信号输出端IN-处于高电平状态；当电瓶开关闭合时，车辆开关信号采集端INPUT电压为0，信号电流由5V电源端经过电阻R1，光耦U1的发光器端，二极管D1，到达INPUT端，光耦U1的发光器端发光管有电流流过发光，受光器端光敏三级管对地导通，控制信号输出端IN-端变为低电平，MCU判断车辆开关信号采集端INPUT负控信号有效触发。
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