CN107247421B - 一种可靠采集温度传感器信号的接口电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可靠采集温度传感器信号的接口电路，包括依次连接的桥式电路、差分放大电路、二极管限幅电路和阻容滤波电路，所述桥式电路的输入端连接温度传感器，所述阻容滤波电路输出端连接CPU。本发明所述的可靠采集温度传感器信号的接口电路通过桥式电路采集信号，并利用差分放大电路取相对电压差进行处理，完全滤除外线的共模干扰，抗干扰能力强，且电路结构简单容易实现，可靠性强、成本低。

Description

一种可靠采集温度传感器信号的接口电路
技术领域
本发明属于电控系统温度采集技术领域，尤其是涉及一种可靠采集温度传感器信号的接口电路。
背景技术
在柴油机电控系统设计中，需要采集发动机的各项温度，如冷却液温度、排气温度、进气温度等，这些温度的值会直接影响CPU对整个发动机的调控准确性。在实际工程设计中，由于车体电源供电环境复杂及电磁兼容要求，电控系统电源输入端均需要前置一个电源滤波器，以保护内部供电系统及降低对外辐射。一般情况下，系统需要驱动功率负载，电源滤波器的存在会造成系统内的地线与车体的搭铁有一定的压差。而电控系统对外电连接器内每芯线上均会设计一个相同的搭铁滤波电容，如图1所示的CL1和CL2，防止在复杂电磁干扰环境下信号受到影响导致发动机控制异常。这些搭铁滤波电容通过在系统正常工作时表现的“异常活跃”，搭铁上的高频信号直接通过这些电容形成幅值为有用信号的百倍及以上的共模干扰信号进入系统。因此，电控系统设计时弱信号采集的电路需要极高的抗干扰能力，以保证有用信号不受影响。
而随着电子技术的发展，电控系统CPU需要采集、控制的对象越来越多的同时，也要求电控系统实现小型化设计。即要求各种接口电路简单化，且成本低。
目前现有的温度传感器信号采集电路需要设计两套电源系统，一套是以车体搭铁为地线的电源系统，一套是系统内部电源系统，通过差分放大电路采集有效信号。该电路实现起来较复杂，且成本高。
这就需要一个可供CPU可靠采集、电路结构简单易实现、抗干扰能力强的接口电路。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种可靠采集温度传感器信号的接口电路，以解决上述问题的不足之处，提高采集温度值电路的抗干扰能力且简单易实现。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种可靠采集温度传感器信号的接口电路，包括依次连接的桥式电路、差分放大电路、二极管限幅电路和阻容滤波电路，所述桥式电路的输入端连接温度传感器，所述阻容滤波电路输出端连接CPU。
进一步的，所述桥式电路包括电阻R2～R6、R9～R12和电容C3，所述差分放大电路包括电阻R1、R7、R13，电容C1、C2和放大器U1，二极管限幅电路包括稳压管Z1和二极管D1，所述阻容滤波电路包括电阻R8和电容C4,
所述电阻R3一端接基准电源VDD和电阻R2的一端，另一端接电容C3的一端、电阻R5的一端及温度传感器输出的信号IN+，所述电容C3的另一端接电阻R10的一端、电阻R9的一端及温度传感器输出的信号IN-，所述电阻R10的另一端接地线VSS，所述电阻R2的另一端接电阻R4的一端和电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接电阻R11的一端和电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端接地线VSS，所述电阻R4的另一端接电阻R9的另一端、电阻R13的一端及放大器U1的负向输入端2脚，所述电阻R5的另一端接电阻R11的另一端、电阻R1的一端及放大器U1的正向输入端3脚，所述电阻R1的另一端接地线VSS，所述电阻R13的另一端接电阻R7的一端、稳压管Z1的负极、二极管D1的负极和电阻R8的一端，所述放大器U1的正极电源端7脚接电源VCC和电容C1的一端，所述电容C1的另一端接地线VSS，所述放大器U1的负极电源端4脚接电源-VCC和电容C2的一端，所述电容C2的另一端接地线VSS，所述放大器U1的信号输出端6脚接电阻R7的另一端，所述稳压管Z1和二极管D1的另一端均接地线VSS，所述电阻R8的另一端接电容C4的一端及电路输出信号OUT，所述电容C4的另一端接地线VSS。
进一步的，所述电阻R2、R3、R10和R12的阻值相等。
进一步的，所述电阻R4、R5、R9、R11的阻值相等。
进一步的，所述电阻R1、R13阻值相等。
相对于现有技术，本发明所述的可靠采集温度传感器信号的接口电路具有以下优势：
(1)本发明所述的可靠采集温度传感器信号的接口电路通过桥式电路采集信号，并通过差分放大电路取相对电压差进行处理，外线的共模干扰可完全滤除，抗干扰能力强；
(2)本发明所述的电路结构简单容易实现，可靠性强且成本低。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的可靠采集温度传感器信号的接口电路电路结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种可靠采集温度传感器信号的接口电路，包括依次连接的桥式电路、差分放大电路、二极管限幅电路和阻容滤波电路，所述桥式电路的输入端连接温度传感器，所述阻容滤波电路输出端连接CPU。
所述桥式电路包括电阻R2～R6、R9～R12和电容C3，所述差分放大电路包括电阻R1、R7、R13，电容C1、C2和放大器U1，二极管限幅电路包括稳压管Z1和二极管D1，所述阻容滤波电路包括电阻R8和电容C4，所述电阻R3一端接基准电源VDD和电阻R2的一端，另一端接电容C3的一端、电阻R5的一端及温度传感器输出的信号IN+，所述电容C3的另一端接电阻R10的一端、电阻R9的一端及温度传感器输出的信号IN-，所述电阻R10的另一端接地线VSS，所述电阻R2的另一端接电阻R4的一端和电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接电阻R11的一端和电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端接地线VSS，所述电阻R4的另一端接电阻R9的另一端、电阻R13的一端及放大器U1的负向输入端2脚，所述电阻R5的另一端接电阻R11的另一端、电阻R1的一端及放大器U1的正向输入端3脚，所述电阻R1的另一端接地线VSS，所述电阻R13的另一端接电阻R7的一端、稳压管Z1的负极、二极管D1的负极和电阻R8的一端，所述放大器U1的正极电源端7脚接电源VCC和电容C1的一端，所述电容C1的另一端接地线VSS，所述放大器U1的负极电源端4脚接电源-VCC和电容C2的一端，所述电容C2的另一端接地线VSS，所述放大器U1的信号输出端6脚接电阻R7的另一端，所述稳压管Z1和二极管D1的另一端均接地线VSS，所述电阻R8的另一端接电容C4的一端及电路输出信号OUT，所述电容C4的另一端接地线VSS。
所述电阻R2、R3、R10和R12的阻值相等。
所述电阻R4、R5、R9、R11的阻值相等。
所述电阻R1、R13阻值相等。
本实施例的工作原理如下：
温度传感器输出信号为电阻信号，通过桥式电路将该信号转化为参考地线悬浮的电压信号，电阻R6为参考电阻，其中R2＝R3＝R10＝R12，与温度传感器输出信号形成同一参考地线的信号，即壳体所在参考面中的高频信号通过电容CL1和CL2对信号线的共模干扰不被采集。通过差分放大电路将两信号的电压差放大到一个合理的范围，便于CPU进行采集处理，其中R4＝R5＝R9＝R11及R1＝R13；稳压管Z1起限制OUT输出最高电压作用，防止输出电压高导致CPU的AD引脚损坏；二极管D1为防止未接温度传感器时，导致OUT信号为负向电压，从而造成CPU的AD引脚损坏；电阻R8和电容C4形成的低通滤波器为防止地线VSS中的高频信号对OUT信号进行干扰。本发明的实施例电路运行结果表明可以可靠地采集温度传感器信号，从而使产品的可靠性得到了提高，同时也降低了成本。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可靠采集温度传感器信号的接口电路，其特征在于：包括依次连接的桥式电路、差分放大电路、二极管限幅电路和阻容滤波电路，所述桥式电路的输入端连接温度传感器，所述阻容滤波电路输出端连接CPU,
所述桥式电路包括电阻R2～R6、R9～R12和电容C3，所述差分放大电路包括电阻R1、R7、R13，电容C1、C2和放大器U1，二极管限幅电路包括稳压管Z1和二极管D1，所述阻容滤波电路包括电阻R8和电容C4,
所述电阻R3一端接基准电源VDD和电阻R2的一端，另一端接电容C3的一端、电阻R5的一端及温度传感器输出的信号IN+，所述电容C3的另一端接电阻R10的一端、电阻R9的一端及温度传感器输出的信号IN-，所述电阻R10的另一端接地线VSS，所述电阻R2的另一端接电阻R4的一端和电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接电阻R11的一端和电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端接地线VSS，所述电阻R4的另一端接电阻R9的另一端、电阻R13的一端及放大器U1的负向输入端2脚，所述电阻R5的另一端接电阻R11的另一端、电阻R1的一端及放大器U1的正向输入端3脚，所述电阻R1的另一端接地线VSS，所述电阻R13的另一端接电阻R7的一端、稳压管Z1的负极、二极管D1的负极和电阻R8的一端，所述放大器U1的正极电源端7脚接电源VCC和电容C1的一端，所述电容C1的另一端接地线VSS，所述放大器U1的负极电源端4脚接电源-VCC和电容C2的一端，所述电容C2的另一端接地线VSS，所述放大器U1的信号输出端6脚接电阻R7的另一端，所述稳压管Z1和二极管D1的另一端均接地线VSS，所述电阻R8的另一端接电容C4的一端及电路输出信号OUT，所述电容C4的另一端接地线VSS。
2.根据权利要求1所述的一种可靠采集温度传感器信号的接口电路，其特征在于：所述电阻R2、R3、R10和R12的阻值相等。
3.根据权利要求1所述的一种可靠采集温度传感器信号的接口电路，其特征在于：所述电阻R4、R5、R9、R11的阻值相等。
4.根据权利要求1所述的一种可靠采集温度传感器信号的接口电路，其特征在于：所述电阻R1、R13阻值相等。
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