CN110739949A - 汽车轮速信号处理电路及汽车 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种汽车轮速信号处理电路及汽车。所述汽车轮速信号处理电路包括钳位电路、第一滤波电路、运算放大电路以及比较电路；其中，第一滤波电路，与安装在汽车上的轮速传感器电连接，以接收并过滤轮速传感器采集的汽车轮速信号；钳位电路，与第一滤波电路电连接，以将汽车轮速信号的电压幅值限制在汽车控制器以及所述比较电路的可接受范围内；运算放大电路，与钳位电路的输出端电连接，以放大所述汽车轮速信号；比较电路，分别与所述放大电路的输出端和汽车控制器的输入端电连接，以将处理后的汽车轮速信号输入至控制器。本申请通过对汽车轮速传感器采集的汽车轮速信号进行处理，以便于控制器识别汽车轮速信号，提高车速的精确测量。

Description

汽车轮速信号处理电路及汽车
技术领域
本申请涉及汽车技术领域，具体而言，涉及一种汽车轮速信号处理电路及汽车。
背景技术
目前，当汽车轮速传感器信号处理电路工作在较宽的范围内时，难以精准地处理被测装置产生的信号，尤其是在汽车低速和高速运行的情况下，无法将轮速信号转换为汽车控制器可识别的电平信号，从而影响车速的精确测量。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种汽车轮速信号处理电路及汽车，用以对汽车轮速传感器采集的汽车轮速信号进行处理，以便于控制器识别汽车轮速信号，提高车速的精确测量。
在本申请第一方面中，一种汽车轮速信号处理电路，应用于汽车领域，电路包括钳位电路、第一滤波电路、运算放大电路以及比较电路；其中，
第一滤波电路，与安装在汽车上的轮速传感器电连接，以接收并过滤所述轮速传感器采集的汽车轮速信号；
钳位电路，与所述第一滤波电路电连接，以将汽车轮速信号的电压幅值限制在汽车控制器以及所述比较电路的可接受范围内；
运算放大电路，与所述钳位电路的输出端电连接，以放大所述汽车轮速信号；
比较电路，分别与所述放大电路的输出端和汽车控制器的输入端电连接，以将处理后的汽车轮速信号输入至控制器。
在一实施例中，所述汽车轮速信号处理电路还包括静态自检电路，所述静态自检电路与所述钳位电路电连接，用于检查轮速传感器是否正常工作。
在一实施例中，所述静态自检电路包括高边开关电路和低边开关电路，所述高边开关电路分别与电源及所述第一滤波电路的第一输出端电连接；所述低边开关电路分别与接地端及所述第一滤波电路的第二输出端电连接。
在一实施例中，所述低边开关电路包括MOS管控制开关，所述MOS管控制开关的源极与接地端电连接，漏极与所述第一滤波电路的第二输出端电连接，栅极与信号控制端电连接，以控制静态自检电路与接地端的通断。
在一实施例中，所述汽车轮速信号处理电路包括多个所述低边开关电路，各所述低边开关电路分别对应一个信号控制端。
在一实施例中，所述低边开关电路还包括二极管，所述MOS管控制开关的漏极与所述二极管的负极电连接，所述二极管的正极与所述第一滤波电路的第二输出端电连接。
在一实施例中，所述低边开关电路包括一个MOS管控制开关和多个并联连接的二极管，各所述二极管的负极皆电连接所述MOS管控制开关的漏极。
在一实施例中，所述所述低边开关电路包括多个MOS管控制开关和多个并联连接的二极管，各所述二极管的负极分别对应电连接一个所述MOS管控制开关的漏极，各所述MOS管控制开关的栅极分别对应一个信号控制端。
在一实施例中，所述汽车轮速信号处理电路还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路的输入端与放大电路的输出端电连接，输出端与所述比较电路的输入端电连接。
在本申请第二方面中，还提供了一种汽车，所述汽车包括轮速传感器、控制器及包括如上任一项所述的汽车轮速信号处理电路，所述汽车轮速信号处理电路的输入端与所述轮速传感器电连接，输出端与所述控制器的输入端电连接。
本申请相对于现有技术，具有如下有益效果：
1.通过第一滤波电路接收并过滤所述轮速传感器采集的汽车轮速信号，以滤除汽车轮速信号中的干扰信号；通过钳位电路将汽车轮速信号的电压幅值限制在汽车控制器以及所述比较电路的可接受范围内；并通过运算放大电路将经过钳位电路处理的汽车轮速信号进行放大，以便于比较电路处理并输出控制器可识别的方波信号，从而提高汽车轮速测量的精度。
2.本申请的静态自检电路，所述静态自检电路与所述钳位电路电连接，用于检查轮速传感器是否正常工作，以消除因轮速传感器与汽车轮速信号处理电路发生的开路或短路等故障情况，导致汽车轮速测量失效的问题。
3.本申请包括多个所述低边开关电路，各所述低边开关电路分别对应一个信号控制端，从而通过一个信号控制端控制多个汽车轮速信号处理电路的自检。
4.本申请的低边开关电路还包括二极管，所述MOS管控制开关的漏极与所述二极管的负极电连接，所述二极管的正极与所述第一滤波电路的第二输出端电连接，从而防止多路汽车轮速信号处理电路在自检时产生相互干扰。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
图1为本申请实施例一提供的一种汽车轮速信号处理电路的结构示意图；
图2为本申请实施例二提供的一种汽车轮速信号处理电路的结构示意图；
图3为本申请实施例一提供的一种低边开关电路的结构示意图；
图4为本申请实施例二提供的一种低边开关电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种汽车轮速信号处理电路，应用于汽车领域，用于对轮速传感器采集的汽车轮速信号进行处理，以提高汽车轮速测量的精度电路。该汽车轮速信号处理电路包括钳位电路102、第一滤波电路101、运算放大电路103以及比较电路104；其中，所述第一滤波电路101与安装在汽车上的轮速传感器的输出端电连接，以接收并过滤所述轮速传感器采集的汽车轮速信号，从而滤除汽车轮速信号中的干扰信号。所述第一滤波电路101为低通滤波电路，包括电阻SR4、电容SC3及电阻SR10，所述电阻SR4、电容SC3及电阻SR10依次电连接。
所述钳位电路102与所述第一滤波电路101的输出端电连接，以将汽车轮速信号的电压幅值限制在汽车控制器以及所述比较电路104的可接受范围内，避免了由于汽车高速运行时产生的汽车轮速信号的电压幅值过高，导致汽车控制器不能承受而烧毁的情况。在一实施例中，包括两个所述钳位电路102SD1和SD2，分别电连接轮速传感器的两个输出端，所述钳位电路102可以由两个反接的二极管构成。
所述运算放大电路103的输入端与所述钳位电路102的输出端电连接，以放大所述汽车轮速信号。由于轮速传感器输出的信号为正弦信号，为了保证此信号幅值较低时，汽车轮速处理电路仍然能够准确判断出轮速大小，采用放大处理，将汽车轮速信号接入运放的正相输入端，通过调节运放的增益，可将输入的正弦信号放大至一个理想幅值，便于通过比较电路104进行信号的采集。在一实施例中中，所述运算放大电路103采用差分放大电路，
所述比较电路104的输入端与所述放大电路的输出端电连接，输出端和汽车控制器的输入端电连接，以将处理后的汽车轮速信号输入至控制器。
本申请通过第一滤波电路101接收并过滤所述轮速传感器采集的汽车轮速信号，以滤除汽车轮速信号中的干扰信号；通过钳位电路102将汽车轮速信号的电压幅值限制在汽车控制器以及所述比较电路104的可接受范围内；并通过运算放大电路103将经过钳位电路102处理的汽车轮速信号进行放大，以便于比较电路104处理并输出控制器可识别的方波信号，从而提高汽车轮速测量的精度。
实施例二
在本实施例中，所述汽车轮速信号处理电路还包括静态自检电路，所述静态自检电路与所述钳位电路102电连接，用于检查轮速传感器是否正常工作。轮速信号处理电路上电后，首先通过静态自检电路进行静态自检以检查传感器与轮速信号处理电路是否发生开路或者短路等情况。当轮速传感器短路或开路时，则对轮速传感器的连接线路进行修复，在修复完成后，再进行汽车轮速信号的处理，从而消除因轮速传感器与汽车轮速信号处理电路发生的开路或短路等故障情况，导致汽车轮速测量失效的问题。
实施例三
在本实施例中，所述静态自检电路包括高边开关电路1和低边开关电路2，所述高边开关电路1分别与5V电源及所述第一滤波电路101的第一输出端电连接；所述高边开关电路1还包括SGM3157芯片U1及电阻R1，所述SGM3157芯片U1包括电源输入端VCC、接地端DGND、输出端HD及用于控制电源输出的信号控制端IO5，所述电源输入端VCC与所述5V电源电连接，所述接地端DGND接地，所述输出端HD与所述电阻R1的一端电连接，所述电阻R1的另一端与第一滤波电路101的第一输出端电连接。
所述低边开关电路2分别与接地端及所述第一滤波电路101的第二输出端AD1电连接。
实施例四
在本实施例中，所述低边开关电路2包括MOS管控制开关Q1，所述MOS管控制开关Q1的源极与接地端DGND电连接，漏极与所述第一滤波电路101的第二输出端AD1电连接，栅极与信号控制端IO1电连接，以控制静态自检电路与接地端的通断。此外，所述低边开关电路2还包括电阻R2，所述电阻R2的一端与第一滤波电路101的第二输出端AD1电连接，另一端与MOS管控制开关Q1的漏极电连接。
实施例五
在一实施例中，所述汽车轮速信号处理电路包括多个所述低边开关电路2，各所述低边开关电路2分别对应一个信号控制端。继续参考图1所示，轮速信号处理电路共4路，图1为其中一路轮速信号处理电路，其余3路同图类似，其包括四个所述低边开关电路2，即包括四个MOS管控制开关Q1、Q2、Q3和Q4及四个电阻R2、R3、R4、R5，各MOS管控制开关分别连接一个电阻的一端，各电阻的另一端分别与一路汽车信号处理电路电连接，如分别连接第一滤波电路101的第二输出端AD1、AD2、AD3和AD4，且各MOS管控制开关分别连接一个信号输入端IO1，以分别控制各路汽车信号处理电路的自检，避免相互影响。
实施例六
本实施例的低边开关电路2还包括二极管，所述MOS管控制开关的漏极与所述二极管的负极电连接，所述二极管的正极与所述第一滤波电路101的第二输出端电连接。在一实施例中，如图2所示，低边开关电路2包括四个二极管D1、D2、D3和D4及四个电阻R7、R8、R9和R10，各二极管的负极分别连接一个电阻的一端，各电阻的另一端分别与不同第一滤波电路101的第二输出端电连接。
所述自检电路的自检原理为：通过采集第一滤波电路101的第二输出端AD1的电压大小判断轮速传感器是否正常连接。在正常连接情况下，假设轮速传感器的内阻R＝1.2k，则AD1端采集到的电压值为HD5V·R2/(R1+SR4+SR10+R2+R)；在轮速电路为开路时，AD1端采集电压为HD5V·R2/(R1+SR6+SR9+R2)；传感器对5V电源短路时，AD1端采集电压为HD5V·R2/(SR9+R2)，从而根据采集电压判断轮速传感器是否正常连接，简单易操作。
实施例七
在本实施例中，所述低边开关电路2包括一个MOS管控制开关和多个并联连接的二极管，各所述二极管的负极皆电连接所述MOS管控制开关的漏极，各电阻的另一端与不同第一滤波电路101的第二输出端电连接，从而通过一个信号控制端控制多个汽车轮速信号处理电路的自检。
实施例八
在本实施例中，所述所述低边开关电路2包括多个MOS管控制开关和多个并联连接的二极管，各所述二极管的负极分别对应电连接一个所述MOS管控制开关的漏极，各所述MOS管控制开关的栅极分别对应一个信号控制端，从而防止多路汽车轮速信号处理电路在自检时产生相互干扰。如图4所示，本实施例包括了四个MOS管控制开关D6、D7、D8和D9、四个电阻R12、R13、R14、R15和四个二极管D5、D6、D7、D8；各MOS管控制开关依次连接一个电阻和二极管，各二极管的负极皆电连接第一滤波电路101的第二输出端。
实施例九
继续参考图1，所述运算放大电路103包括运算放大器LM1A、电阻SR6、电阻SR1、电阻SR2、电阻SR9、电阻SR12和电阻SR13，所述电阻SR1和电阻SR2的一端分别连接电源VCC和接地端DGND，另一端皆与运算放大器LM1A的正相输入端电连接，所述电阻SR6一端与第一滤波电路101的第一输出端电连接，另一端与运算放大器LM1A的正相输入端电连接。所述电阻SR12和电阻SR13并联后分别与运算放大器LM1A的反相输入端和输出端电连接，所述电阻SR13另一端与第一滤波电路101的第一输出端电连接，另一端与所述运算放大器LM1A的反相输入端电连接。所述汽车轮速信号信号输入运算放大器输入端后，该运算放大器放大器由电阻SR6、电阻SR1和电阻SR2分压产生输入端比较基准电压，由电阻SR9电阻SR12和电阻SR13分压产生反馈电压，放大电路通过比较基准电压与反馈电压对汽车轮速信号进行放大后由放大器输出端输出。
实施例十
继续参考图1所示，在本实施例中，所述汽车轮速信号处理电路还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路的输入端与放大电路的输出端电连接，输出端与所述比较电路104的输入端电连接。
在一实施例中，所述第二滤波电路包括电阻SR7和电容SC1，所述电阻SR7一端与运算放大器LM1A的输出端电连接，另一端与比较电路104的输入端电连接，所述电容SC1的两端分别电连接接地端DGND和比较电路104的输入端。所述第二滤波电路用于对放大的汽车轮速信号再次进行滤波；然后输入比较电路104中比较器LM2A的正相输入端，比较器LM2A的反相输入端的参考电压由电阻SR8和电阻SR11分压得到，所述电阻SR8和电阻SR11的一端分别与电源VCC和接地端DGND电连接，另一端与比较器反相输入端电连接，正相输入端与输出端接有正反馈电路，所述正反馈电路包括电阻SR3，能够加快比较器LM2A的响应速度以及消除电路的寄生耦合产生的自激振荡。所述比较器LM2A供电端接去耦电容SC2，以减少高频干扰，汽车轮速信号通过比较电路104处理后输出方波信号，最后经用于确定信号电平状态的上拉电阻SR5，及对汽车轮速信号中的其他干扰信号进行滤除的去耦电容SC4后，与汽车控制器的脉冲捕获端口电连接。所述比较电路104其特征在于其正相输入端电平高于反相输入端的电平时，输出为高电平；当比较电路104的正相输入端电平低于反相输入端电平时，输出为低电平，从而使输出得到一个方波信号。便于控制器识别和处理。
实施例十一
本实施例提供了一种汽车，所述汽车包括轮速传感器、控制器及包括如上任一项所述的汽车轮速信号处理电路，所述汽车轮速信号处理电路的输入端与所述轮速传感器电连接，输出端与所述控制器的输入端电连接。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种汽车轮速信号处理电路，其特征在于，包括钳位电路、第一滤波电路、运算放大电路以及比较电路；其中，
第一滤波电路，与安装在汽车上的轮速传感器电连接，以接收并过滤所述轮速传感器采集的汽车轮速信号；
钳位电路，与所述第一滤波电路电连接，以将汽车轮速信号的电压幅值限制在汽车控制器以及所述比较电路的可接受范围内；
运算放大电路，与所述钳位电路的输出端电连接，以放大所述汽车轮速信号；
比较电路，分别与所述放大电路的输出端和汽车控制器的输入端电连接，以将处理后的汽车轮速信号输入至控制器。
2.根据权利要求1所述的汽车轮速信号处理电路，其特征在于，还包括静态自检电路，所述静态自检电路与所述钳位电路电连接，用于检查轮速传感器是否正常工作。
3.根据权利要求2所述的汽车轮速信号处理电路，其特征在于，所述静态自检电路包括高边开关电路和低边开关电路，所述高边开关电路分别与电源及所述第一滤波电路的第一输出端电连接；所述低边开关电路分别与接地端及所述第一滤波电路的第二输出端电连接。
4.根据权利要求3所述的汽车轮速信号处理电路，其特征在于，所述低边开关电路包括MOS管控制开关，所述MOS管控制开关的源极与接地端电连接，漏极与所述第一滤波电路的第二输出端电连接，栅极与信号控制端电连接，以控制静态自检电路与接地端的通断。
5.根据权利要求4所述的汽车轮速信号处理电路，其特征在于，包括多个所述低边开关电路，各所述低边开关电路分别对应一个信号控制端。
6.根据权利要求3所述的汽车轮速信号处理电路，其特征在于，所述低边开关电路还包括二极管，所述MOS管控制开关的漏极与所述二极管的负极电连接，所述二极管的正极与所述第一滤波电路的第二输出端电连接。
7.根据权利要求6所述的汽车轮速信号处理电路，其特征在于，所述低边开关电路包括一个MOS管控制开关和多个并联连接的二极管，各所述二极管的负极皆电连接所述MOS管控制开关的漏极。
8.根据权利要求6所述的汽车轮速信号处理电路，其特征在于，所述所述低边开关电路包括多个MOS管控制开关和多个并联连接的二极管，各所述二极管的负极分别对应电连接一个所述MOS管控制开关的漏极，各所述MOS管控制开关的栅极分别对应一个信号控制端。
9.根据权利要求1所述的汽车轮速信号处理电路，其特征在于，还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路的输入端与放大电路的输出端电连接，输出端与所述比较电路的输入端电连接。
10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括轮速传感器、控制器及包括如权利要求1-9任一项所述的汽车轮速信号处理电路，所述汽车轮速信号处理电路的输入端与所述轮速传感器电连接，输出端与所述控制器的输入端电连接。
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