CN109827591A - 一种适应多种输入信号的里程计信号检测电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应多种输入信号的里程计信号检测电路及方法，包括依次连接的信号检测电路、信号放大电路、滤波电路、隔离电路、整形电路和计数器电路，信号检测电路接收里程计输入信号并检测，通过信号检测确认里程计信号的输入形式，然后根据信号检测结果确定是否进行信号放大、滤波处理后通过隔离电路转换为内部数字信号，经整形电路输入到计数器电路进行里程计数。本发明可以实现适应多种输入的里程计信号，实现了采用一种电路适应多种里程计信号的能力；可以广泛应用在各种嵌入式环境下。

Description

一种适应多种输入信号的里程计信号检测电路及方法

技术领域

本发明属于嵌入式系统技术领域，具体涉及一种适应多种输入信号的里程计信号检测电路及方法。

背景技术

在嵌入式应用领域中，里程计是用来测量行程及速度的装置，其主要是通过测量机动车后轴转速实现里程计算，其实现技术方案有霍尔码盘、旋转变阻器、光电旋转编码器等。不同形式的里程计输出的里程计信号有所不同，有单端形式的，也有差分形式的；其输出能力大小也各不相同。

为了适应不同的里程计应用，现有的里程计信号检测电路通常只能适应一种里程计的应用，当里程计工作方式发生变化时，里程计信号检测电路也要进行相应的改变，为工程应用带来了诸多的不便。

因此，如何能够采用一种通用形式的里程计信号检测电路来适应不同类型的里程计，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和研究的重点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种适应多种输入信号的里程计信号检测电路及方法，灵活应用、适用范围广，实现了嵌入式平台下多种里程计输入信号的检测及应用。

本发明采用以下技术方案：

一种适应多种输入信号的里程计信号检测电路，包括依次连接的信号检测电路、信号放大电路、滤波电路、隔离电路、整形电路和计数器电路，信号检测电路接收里程计输入信号并检测，通过信号检测确认里程计信号的输入形式，然后根据信号检测结果确定是否进行信号放大、滤波处理后通过隔离电路转换为内部数字信号，经整形电路输入到计数器电路进行里程计数。

具体的，信号放大电路用于将输入的里程计输入信号1+/-放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号，且信号不失真。

进一步的，采用74LVC14放大里程计信号驱动。

具体的，隔离电路通过光电隔离元件切断外部噪声干扰的路径，隔离信号为OC302信号。

具体的，滤波电路的滤波截止频率小于等于100KHz。

本发明的另一技术方案是，一种多种输入信号的里程计信号进行检测的方法，采用信号检测电路自动识别输入信号，通过分析霍尔里程计和光电里程计的计数机制识别里程计输入信号类型；当里程计的两路输入信号中只有一路有信号且无倒车信号时，判断为光电里程计信号；当两路里程计输入信号同时有信号时，确定输入信号为霍尔里程计信号，通过判断倒车信号判断前进或后退。

具体的，里程计输入信号进入信号检测电路，信号检测电路自动识别输入的里程计输入信号是单端信号还是差分信号，根据信号检测结果确定是否通过信号放大电路进行信号放大，信号放大后的里程计输入信号经过滤波电路处理后提取出有效的里程计信号，然后通过隔离电路和整形电路转换为内部数字信号，经过数字滤波后输入到计数器电路进行里程计数，最后通过输出里程计信号计数结果输出里程计结果。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种适应多种输入信号的里程计信号检测电路，采用信号检测电路实现适应多种输入的里程计信号,实现了采用一种电路适应多种里程计信号的能力；使用等级达到军品级，可以在各种嵌入式环境下使用。

进一步的，根据检测电路检测到的里程计信号，通过信号放大电路将里程计信号调整到隔离电路输入所需要的电流及电压幅值，且该信号与原输入信号变化规律保持一致，为后续信号处理提供统一的输入通道。

进一步的，将放大后的里程计信号通过隔离电路，可以确保被隔离的两部分电路之间没有电气的直接连接，切断外部噪声干扰的路径，可以防止外部干扰引入到内部数字控制电路部分，从而导致系统工作异常。

本发明一种适应多种输入信号的里程计信号检测方法，通过该检测方法可动识别不同输入形式如霍尔里程计、光电里程计的输入信号，并根据不同形式的里程计输出统一的里程计计数结果。

综上所述，通过该检测方法可自动识别不同输入形式的里程计的输入信号，并输出统一的里程计计数结果。通过这种统一的能够自适应多种输入信号的里程计信号检测电路及方法，可以简化本领域技术人员设计相关电路的工作，该电路应用灵活、适用范围广，实现了嵌入式平台下多种里程计输入信号的统一检测及应用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明中适应多种输入的里程计信号检测电路框图；

图2为适应多种输入的里程计信号检测电路实施例功能框图；

图3为里程计输入信号+/-接口处理电路；

图4为霍尔里程计倒车信号接口处理电路。

其中：1.里程计输入信号；2.信号检测电路；3.信号放大电路；4.滤波电路；5.隔离电路；6.整形电路；7.计数器电路；8.输出里程计信号计数结果。

具体实施方式

目前市场上通用的里程计主要包括霍尔里程计和光电里程计两大类型，其输入的里程计信号机制完全不同。针对霍尔里程计，其输入的信号主要包括里程计的输入信号和车辆运动方向指示的倒车信号，里程计信号为差分信号，电流驱动能力相对较弱，倒车信号为24V电平信号，高电平有效。针对光电里程计，其输入信号分为前进里程计信号和后退里程计信号，信号电平为TTL电平。并根据不同形式的里程计输出统一的里程计计数结果。通用的处理方式为光电里程计和霍尔里程计分别设计信号接收电路的方式进行处理。

请参阅图1，本发明提供了一种适应多种输入信号的里程计信号检测电路，包括信号检测电路2、信号放大电路3、滤波电路4、隔离电路5、整形电路6和计数器电路7，信号检测电路2依次连接信号放大电路3、滤波电路4、隔离电路5、整形电路6和计数器电路7，信号检测电路2用于接收里程计输入信号1，实现里程计信号的检测，通过信号检测确认里程计信号的输入形式，经里程计信号检测、根据信号检测结果确定是否进行信号放大、滤波处理后通过隔离电路转换为内部数字信号，输入到计数器电路7进行里程计数。

里程计输入信号1进入信号检测电路2，信号检测电路2自动识别输入的里程计输入信号1是单端信号还是差分信号，根据信号检测结果确定是否通过信号放大电路3进行信号放大，信号放大后的里程计输入信号1经过滤波电路4处理后提取出有效的里程计信号，然后通过隔离电路5和整形电路6转换为内部数字信号，输入到计数器电路7进行里程计数，最后通过输出里程计信号计数结果8输出里程计结果。

通过该检测方法可自动识别不同输入形式的里程计的输入信号，并输出统一的里程计计数结果。通过这种统一的能够自适应多种输入信号的里程计信号检测电路及方法，可以自动识别霍尔里程计还是光电里程计，该电路应用灵活、设计简单，实现了嵌入式平台下多种里程计输入信号的统一检测及应用。

请参阅图2，本发明一种适应多种输入信号的里程计信号检测方法，根据采集到的输入信号自动判断输入的信号是霍尔里程计还是光电里程计，内部采用3路输入信号连接，即两路里程计的输入信号+/-和1路倒车信号，通过分析霍尔里程计和光电里程计的输入信号机制的不同，可以实现自动识别里程计输入信号类型。

信号检测机制：当里程计的两路输入信号中仅有一路有信号的情况下且无倒车信号为光电里程计信号，当两路里程计输入信号同时有信号的情况下可以确定输入信号为霍尔里程计信号，此时还需要判断倒车信号是否有效来判断是前进还是后退。

RC滤波电路用于允许有用的里程计输入信号+/-通过，而将无用的干扰信号进行滤除，其滤波的截止频率一般设置到100KHz以内。

信号放大电路3用于将输入的里程计输入信号1+/-放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号，且保证信号不失真。

优选的，采用74LVC14实现里程计信号驱动能力的放大，确保能够驱动后级的隔离电路。

隔离电路5通过光电隔离元件把外部噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。通过使用隔离电路把里程计输入信号上的干扰信号和易受干扰的数字处理部分隔离开，从而达到隔离电磁干扰的目的。

优选的，采用OC302信号的隔离。

隔离后的数字信号通过74LVC14进行整形后输入到FPGA中，再经过数字滤波处理后通过计数器完成里程计数，从而得到正确的里程值，如图3所示。

倒车信号电平与里程计信号电平不同，为24V信号，其处理方式为进行RC滤波后直接通过光耦OC302隔离，隔离后的信号通过74LVC14进行整形后输入到FPGA进行信号判断。如图4所示。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

按照本发明的设计思路开发的适应多种输入的里程计信号检测电路，通过实际外接常用的459厂的HC-1型霍尔里程计、哈尔滨德利亚电子科技有限公司的DL-LG90133-4型及进口霍尔里程计进行测试，该适应多种信号的里程计信号检测方法能够准确的识别输入的里程计种类，测量里程计信号计数精度，当输入信号从0到20KHz范围内变化时，输出计数值误差不大于±1Hz。

测试结果表明：该电路性能稳定，可以很好地适应不同类型的里程计信号输入，且里程计数结果满足用户使用要求。该适应多种输入信号的里程计信号检测电路和方法目前已应用于多个型号中，且在型号中使用效果良好。后期可应用于各种嵌入式应用场合，市场前景广阔。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适应多种输入信号的里程计信号检测电路，其特征在于，包括依次连接的信号检测电路(2)、信号放大电路(3)、滤波电路(4)、隔离电路(5)、整形电路(6)和计数器电路(7)，信号检测电路(2)接收里程计输入信号并检测，通过信号检测确认里程计信号的输入形式，然后根据信号检测结果确定是否进行信号放大、滤波处理后通过隔离电路转换为内部数字信号，经整形电路(6)输入到计数器电路(7)进行里程计数。

2.根据权利要求1所述的适应多种输入信号的里程计信号检测电路，其特征在于，信号放大电路(3)用于将输入的里程计输入信号1+/-放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号，且信号不失真。

3.根据权利要求2所述的适应多种输入信号的里程计信号检测电路，其特征在于，采用74LVC14实现里程计信号驱动能力的放大。

4.根据权利要求1所述的适应多种输入信号的里程计信号检测电路，其特征在于，隔离电路(5)通过光电隔离元件切断外部噪声干扰的路径，隔离信号为OC302信号。

5.根据权利要求1所述的适应多种输入信号的里程计信号检测电路，其特征在于，滤波电路(4)的滤波截止频率小于等于100KHz。

6.一种根据权利要求1至5中任一项所述检测电路对多种输入信号的里程计信号进行检测的方法，其特征在于，采用信号检测电路自动识别输入信号，通过分析霍尔里程计和光电里程计的计数机制识别里程计输入信号类型；当里程计的两路输入信号中只有一路有信号且无倒车信号时，判断为光电里程计信号；当两路里程计输入信号同时有信号时，确定输入信号为霍尔里程计信号，通过判断倒车信号判断前进或后退。

7.根据权利要求6所述的适应多种输入信号的里程计信号检测方法，其特征在于，里程计输入信号进入信号检测电路，信号检测电路自动识别输入的里程计输入信号是单端信号还是差分信号，根据信号检测结果确定是否通过信号放大电路进行信号放大，信号放大后的里程计输入信号经过滤波电路处理后提取出有效的里程计信号，然后通过隔离电路和整形电路转换为内部数字信号，经过数字滤波后输入到计数器电路进行里程计数，最后通过输出里程计信号计数结果输出里程计结果。