CN112461114B - 电感式传感器的检测装置、汽车及其车身高度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电感式传感器的检测装置、汽车及其车身高度检测方法，该装置包括：供电电源，按设定充电时间对电感式传感器进行充电；比较模块，将电感式传感器的充电电压与设定参考电压进行比较，并输出逻辑信号；采集模块，采集自供电电源开始对电感式传感器进行充电、至比较模块输出逻辑信号的时间，作为有效充电时间；控制单元，根据有效充电时间与设定充电时间，确定是否出现故障；以及，若电感式传感器或采样单元出现故障，则发起提醒消息；若电感式传感器未出现故障，则根据有效充电时间确定电感式传感器的检测值。该方案，通过只在确定电感式高度传感器自身无故障时才使用其采集到的车身高度控制汽车的运行，能够提升汽车运行的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种电感式传感器的检测装置、汽车及其车身高度检测方法，尤其涉及一种电感式高度传感器采集和故障诊断装置、汽车及其车身高度检测方法。
背景技术
在汽车的电气系统中都有很多传感器和执行器，例如在汽车的底盘悬架中，为了实时精准的测量到汽车车身与地面的距离使用到了高度传感器，所以高度传感器的采集精度和可靠性尤为重要。若底盘悬架系统中某个高度传感器出现了故障，其采集到的车身高度也不准确，会影响到整个底盘悬架系统运行的可靠性。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电感式传感器的检测装置、汽车及其车身高度检测方法，以解决在电感式高度传感器自身存在故障时其采集到的车身高度也不准确，若使用该车身高度控制汽车的运行，会影响汽车运行的可靠性的问题，达到通过只在确定电感式高度传感器自身无故障时才使用其采集到的车身高度控制汽车的运行，能够提升汽车运行的可靠性的效果。
本发明提供一种电感式传感器的检测装置，包括：采样单元和控制单元；所述采样单元，包括：供电电源、比较模块和采集模块；其中，所述供电电源，被配置为按设定检测周期，在每个所述设定检测周期开始时，按设定充电时间对所述电感式传感器进行充电；所述比较模块，被配置为在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，将所述电感式传感器的充电电压与设定参考电压进行比较，并输出逻辑信号；所述采集模块，被配置为采集自所述供电电源开始对所述电感式传感器进行充电、至所述比较模块输出所述逻辑信号的时间，作为有效充电时间；所述控制单元，被配置为根据所述有效充电时间与所述设定充电时间，确定所述电感式传感器或所述采样单元是否出现故障；以及，若所述电感式传感器或所述采样单元出现故障，则发起所述电感式传感器或所述采样单元已出现故障的提醒消息；若所述电感式传感器未出现故障，则根据所述有效充电时间确定所述电感式传感器的检测值。
在一些实施方式中，所述比较模块，包括：比较器；所述电感式传感器的充电电压，输入至所述比较器的同相输入端；所述设定参考电压，输入至所述比较器的反相输入端；所述逻辑信号，包括：第一设定电平的逻辑信号，或第二设定电平的逻辑信号；所述比较模块，将所述电感式传感器的充电电压与设定参考电压进行比较，并输出逻辑信号，包括：在所述充电电压大于所述参考电压的情况下，所述比较器输出的第一设定电平的逻辑信号；在所述充电电压小于所述参考电压的情况下，所述比较器输出的第二设定电平的逻辑信号。
在一些实施方式中，所述采样单元，还包括：限流模块和分压模块；其中，所述限流模块，被配置为在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，对所述电感式传感器上的充电电压进行限流，并将得到的所述电感式传感器的充电电压输入至所述比较模块；所述分压模块，被配置为对所述供电电源进行分压，以得到所述设定参考电压，并将得到的所述设定参考电压输入至所述比较模块。
在一些实施方式中，所述分压模块，包括：第一分压电阻和第二分压电阻；所述分压模块与所述供电电源并联，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的公共端连接至所述比较模块；所述限流模块，包括：限流电阻；所述电感式传感器与所述供电电源并联，所述限流电阻连接在所述电感式传感器与所述第一分压电阻的公共端，与所述比较模块之间。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述有效充电时间与所述设定充电时间，确定所述电感式传感器或所述采样单元是否出现故障，包括：若所述有效充电时间大于0、且小于所述设定充电时间，则确定所述电感式传感器未出现故障；若所述有效充电时间等于所述设定充电时间，则确定所述电感式传感器或所述采样单元出现开路故障；若所述有效充电时间等于0，则确定所述电感式传感器或所述采样单元出现短路故障。
在一些实施方式中，在所述电感式传感器为电感式高度传感器，且所述电感式高度传感器用于检测汽车的车身高度的情况下，所述电感式传感器的检测值为电感式高度传感器的电感量；所述控制单元，根据所述有效充电时间确定所述电感式传感器的检测值，包括：根据所述有效充电时间确定所述电感式高度传感器的电感量，以：根据所述电感式高度传感器的电感量、以及所述汽车的高度传感器的连接杆的长度，确定所述汽车的车身高度。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种汽车，包括：以上所述的电感式传感器的检测装置。
与上述汽车相匹配，本发明再一方面提供一种汽车的车身高度检测方法，包括：通过供电电源，按设定检测周期，在每个所述设定检测周期开始时，按设定充电时间对所述电感式传感器进行充电；通过比较模块，在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，将所述电感式传感器的充电电压与设定参考电压进行比较，并输出逻辑信号；通过采集模块，采集自所述供电电源开始对所述电感式传感器进行充电、至所述比较模块输出所述逻辑信号的时间，作为有效充电时间；通过控制单元，被配置为根据所述有效充电时间与所述设定充电时间，确定所述电感式传感器或所述采样单元是否出现故障；以及，若所述电感式传感器或所述采样单元出现故障，则发起所述电感式传感器或所述采样单元已出现故障的提醒消息；若所述电感式传感器未出现故障，则根据所述有效充电时间确定所述电感式传感器的检测值，并根据所述电感式传感器的检测值确定所述汽车的车身高度。
在一些实施方式中，所述比较模块，包括：比较器；所述电感式传感器的充电电压，输入至所述比较器的同相输入端；所述设定参考电压，输入至所述比较器的反相输入端；所述逻辑信号，包括：第一设定电平的逻辑信号，或第二设定电平的逻辑信号；通过比较模块，将所述电感式传感器的充电电压与设定参考电压进行比较，并输出逻辑信号，包括：在所述充电电压大于所述参考电压的情况下，通过比较器输出的第一设定电平的逻辑信号；在所述充电电压小于所述参考电压的情况下，通过比较器输出的第二设定电平的逻辑信号。
在一些实施方式中，所述采样单元，还包括：限流模块和分压模块；其中，通过限流模块，在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，对所述电感式传感器上的充电电压进行限流，并将得到的所述电感式传感器的充电电压输入至所述比较模块；通过分压模块，对所述供电电源进行分压，以得到所述设定参考电压，并将得到的所述设定参考电压输入至所述比较模块。
在一些实施方式中，所述分压模块，包括：第一分压电阻和第二分压电阻；所述分压模块与所述供电电源并联，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的公共端连接至所述比较模块；所述限流模块，包括：限流电阻；所述电感式传感器与所述供电电源并联，所述限流电阻连接在所述电感式传感器与所述第一分压电阻的公共端，与所述比较模块之间。
在一些实施方式中，通过控制单元，根据所述有效充电时间与所述设定充电时间，确定所述电感式传感器或所述采样单元是否出现故障，包括：若所述有效充电时间大于0、且小于所述设定充电时间，则确定所述电感式传感器未出现故障；若所述有效充电时间等于所述设定充电时间，则确定所述电感式传感器或所述采样单元出现开路故障；若所述有效充电时间等于0，则确定所述电感式传感器或所述采样单元出现短路故障。
在一些实施方式中，在所述电感式传感器为电感式高度传感器，且所述电感式高度传感器用于检测汽车的车身高度的情况下，所述电感式传感器的检测值为电感式高度传感器的电感量；通过控制单元，根据所述有效充电时间确定所述电感式传感器的检测值，包括：根据所述有效充电时间确定所述电感式高度传感器的电感量；通过控制单元，根据所述电感式传感器的检测值确定所述汽车的车身高度，包括：根据所述电感式高度传感器的电感量、以及所述汽车的高度传感器的连接杆的长度，确定所述汽车的车身高度。
由此，本发明的方案，通过利用一个电压源，对电感式传感器进行充电，并通过分压提供参考电压；并将电感式传感器的充电电压与参考电压进行比较，确定充电开始至充电电压低于参考电压的时间，根据该时间确定电感式传感器是否存在故障；通过只在确定电感式高度传感器自身无故障时才使用其采集到的车身高度控制汽车的运行，能够提升汽车运行的可靠性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
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为本发明的电感式传感器的检测装置的一实施例的结构示意图；
图2为车身高度传感器的采样电路的一实施例的结构示意图；
图3为车身高度传感器的采样电路的一实施例的电感充电曲线示意图；
图4为车身高度传感器的采样电路的一实施例的采样曲线示意图；
图5为车身高度传感器的采样电路的采样及故障诊断的流程示意图；
图6为本发明的汽车的车身高度检测方法的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、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他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种电感式传感器的检测装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该电感式传感器的检测装置可以包括：采样单元和控制单元(如MCU、DSP等)。所述采样单元，包括：供电电源(如电压源U0)、比较模块和采集模块。
其中，所述供电电源，被配置为按设定检测周期(如检测周期P)，在每个所述设定检测周期开始时，按设定充电时间对所述电感式传感器进行充电。如在采样电路的采样周期(或检测周期P)到达的情况下，开启采样电路，利用电压源U0对电感式传感器中的电感进行充电，充电时间最长为T。
所述比较模块，被配置为在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，将所述电感式传感器的充电电压与设定参考电压进行比较，并输出逻辑信号。
具体地，电压源U0，作为采样电路的供电电源，以一定的采样周期P进行开断，而比较器的两端A、B的电压变化。当需要采样时电压源U0提供电压给电感式传感器中的电感充电，电感式传感器中的电感充电的过程中比较器的A端电压会慢慢降低，当中比较器的A端电压达到一定电压后中比较器的A端电压不再下降从而变为稳定状态，而比较器的B点是电压源U0分压后得到一个稳定的电压值。
在一些实施方式中，所述比较模块，包括：比较器。所述电感式传感器的充电电压，输入至所述比较器的同相输入端。所述设定参考电压，输入至所述比较器的反相输入端。
所述逻辑信号，包括：第一设定电平的逻辑信号，或第二设定电平的逻辑信号。所述第二设定电平的逻辑信号，为所述第一设定电平的逻辑信号的反逻辑信号。
所述比较模块，在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，将所述电感式传感器的充电电压与设定参考电压进行比较，并输出逻辑信号，包括：在所述充电电压大于所述参考电压的情况下，所述比较器输出的第一设定电平的逻辑信号；在所述充电电压小于所述参考电压的情况下，所述比较器输出的第二设定电平的逻辑信号。
具体地，比较模块，包括：比较器。比较器对比较器的A、B两端的电压进行比较，当比较器的同相输入端(即比较器的A端)的电压大于比较器的反相输入端(即比较器的B端)的电压时比较器输出一个逻辑信号，当比较器的同相输入端(即比较器的A端)的电压小于比较器的反相输入端(即比较器的B端)的电压时比较器输出一个反逻辑信号。
所述采集模块，被配置为在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，采集自所述供电电源开始对所述电感式传感器进行充电、至所述比较模块输出所述逻辑信号的时间，作为有效充电时间(如时间t1)。
所述控制单元，被配置为根据所述有效充电时间与所述设定充电时间，确定所述电感式传感器或所述采样单元是否出现故障；以及，若所述电感式传感器或所述采样单元出现故障，则发起所述电感式传感器或所述采样单元已出现故障的提醒消息，以提醒使用者及时维护；若所述电感式传感器未出现故障，则根据所述有效充电时间确定所述电感式传感器的检测值，以利用所述电感式传感器的检测值进行处理，如利用所述电感式传感器的检测值确定汽车的车身高度。
具体地，当电感式传感器中的电感的电感值L不同时，在给电感式传感器中的电感充电时充电电压下降速率也不同，利用这个特性当电感式高度传感器的转动引起电感值的变化，在比较器的B端电压不变的情况下，电感值不同最终采样得到的有效时间t1也不同，通过有效时间t1的变化趋势来判断高度传感器的高度，达到精确采样的效果。采用高速捕获电平时间的方式来确定当前的角度值，最终可以使电感式高度传感器对车身高度的采样精度达到了毫秒级别。
由此，通过设置电感式传感器的采样电路，实现电感式传感器的采样和故障诊断，既可以进行数据的采集，也可检测传感器是否正常工作，使地电感式传感器的检测值更加精准和可靠；如用于汽车的车身高度的采集，采集精度高、稳定、可靠性高、外界环境对其影响较小，可应用在环境恶劣精度要求较高的条件下，检测的精准性好，有利于提升汽车的运行可靠性和安全性。
在一些实施方式中，所述采样单元，还包括：限流模块(如电阻R1)和分压模块(如电阻R2和电阻R3)。
其中，所述限流模块，被配置为在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，对所述电感式传感器上的充电电压进行限流，并将得到的所述电感式传感器的充电电压输入至所述比较模块。
所述分压模块，被配置为在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，对所述供电电源进行分压，以得到所述设定参考电压，并将得到的所述设定参考电压输入至所述比较模块。
具体地，采样电路中比较器的A、B端都是由一个电压源U0提供电压，比较器的B端的参考电压是通过电阻R2和电阻R3对电压源U0分压后得到的，当系统的电压出现波动、过压或欠压时比较器的A、B端的电压会同比例变化，这样在电源出现波动时也能提供可靠的采集数据。
通过采用一个电压源(如电压源U0)通过分压为比较器的A、B两端提供参考电压UB。比较器的A、B两端(即比较器的同相输入端和反相输入端)采样同一个电压源，通过分压后比较器的A、B两端的电压成一定的比例，当电压源受外界影响导致电压不稳定或过压欠压时，比较器的A、B两端的电压会同步进行变化，所以不影响采集数据，也不会对数据引起波动。在比较器的A、B两端采样同一个电压源，当电压源的电压不稳定时比较器的A、B两端的电压会同比变化，不会对采样时间有很大的影响，因而可靠性好。这样，在外界电压不稳定，如有过压或欠压时，也可保证采集精度和可靠性高。
在一些实施方式中，所述分压模块，包括：第一分压电阻(如电阻R2)和第二分压电阻(如电阻R3)。所述分压模块与所述供电电源并联，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的公共端连接至所述比较模块。
所述限流模块，包括：限流电阻。所述电感式传感器与所述供电电源并联，所述限流电阻连接在所述电感式传感器与所述第一分压电阻的公共端，与所述比较模块之间。
具体地，电压源U0的正极，连接至电感式传感器的第二端，经电阻R2和电阻R3后连接至电压源U0的负极，经电阻R1后连接至比较模块中比较器的同相输入端(即比较器的A端)。电阻R2和电阻R3的公共端，连接至比较器的反相输入端(即比较器的B端)。电压源U0的负极，连接至电感式传感器的第一端。比较模块中比较器的输出端，连接至采集模块中的主IC芯片。
通过将电阻R2和电阻R3的阻值比例r设置为r＝R3/(R2+R3)，以限定电阻R2和电阻R3的阻值调节的取值范围。通过在限定调节的取值范围内，改变比较器的参考电压，让参考电压达到一个合适的电压位置，这个位置若太高会导致采样精度有所下降，电压太低会在充电饱和阶段会导致比较器的A端的电压很平缓与比较电压进行比较时会出现误触发导致数据不稳定。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述有效充电时间与所述设定充电时间，确定所述电感式传感器或所述采样单元是否出现故障，包括以下任一种确定情形。
第一种确定情形：所述控制单元，具体还被配置为若所述有效充电时间大于0、且小于所述设定充电时间，则确定所述电感式传感器未出现故障。
第二种确定情形：所述控制单元，具体还被配置为若所述有效充电时间等于所述设定充电时间，则确定所述电感式传感器或所述采样单元出现开路故障。
第三种确定情形：所述控制单元，具体还被配置为若所述有效充电时间等于0，则确定所述电感式传感器或所述采样单元出现短路故障。
具体地，通过采样模块在完成采样的同时进行诊断判断电感式传感器是否发生了开短路故障，电感式传感器正常采集时的采集模块输出电平，采样时间t1远小于给电感充电的总时间T；当电感式传感器出现断路故障时，电感断开无法给电感充电通过比较器后比较器的A端电压一直大于比较器的B端电压，采样输出的t1等于总充电时间T；当电感式传感器出现短路时，电感被短路，比较器的A端电压被拉到地，所以比较器的A端电压一直小于比较器的B端电压，采样时间t1为0。所以通过t1的值即可作为采样数据也能为传感器提供诊断服务。当初出现故障后将故障信息进行存储以便维修人员进行检修，省时省力。通过两种诊断故障模式，保障采集的精度和稳定可靠性。
在充电结束后读取采样电路中采集模块输出的自电感充电开始至采集模块输出电平的时间t1(即在比较模块输出逻辑信号时采集模块输出的时间t1)。若t1大于0、且小于T(甚至是远远小于T)，则确定电感式高度传感器能够正常工作。若t1＝T，则确定采样电路或电感式传感器发生了开路故障。若t1＝0，则确定采样电路或电感式传感器发生了短路故障。
这样，通过读取采集出的数据(如自电感充电开始至采集模块输出电平的时间t1)和电平信号(如比较器的输出电平)就可判断出电路或电感式传感器是否发生了开短路故障无需外加诊断电路可达到采集诊断同时进行，通过采样输出的电平时间来判断开短路故障，当出现故障后能够立即进行处理保证可靠性。
在一些实施方式中，在所述电感式传感器为电感式高度传感器，且所述电感式高度传感器用于检测汽车的车身高度的情况下，所述电感式传感器的检测值为电感式高度传感器的电感量。所述控制单元，在所述电感式传感器和所述采样单元均未出现故障的情况下，根据所述有效充电时间确定所述电感式传感器的检测值，包括：根据所述有效充电时间确定所述电感式高度传感器的电感量，以：根据所述电感式高度传感器的电感量、以及所述汽车的高度传感器的连接杆的长度，确定所述汽车的车身高度。
具体地，在完成每一次采样后，通过对采样到的时间电平可以立即判断高度传感器是否正常工作或是否出现开短路故障，可以对整个悬架系统提供一个提前的安全措施，不会因为高度传感器故障导致系统调节出现问题。在电感式传感器正常工作的情况下，通过该时间t1计算出角度，再根据角度计算出电感式高度传感器的电感量，然后根据该电感量、以及所述汽车的高度传感器连接杆的长度，确定所述汽车的车身高度。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过利用一个电压源，对电感式传感器进行充电，并通过分压提供参考电压；并将电感式传感器的充电电压与参考电压进行比较，确定充电开始至充电电压低于参考电压的时间，根据该时间确定电感式传感器是否存在故障；通过只在确定电感式高度传感器自身无故障时才使用其采集到的车身高度控制汽车的运行，能够提升汽车运行的可靠性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于电感式传感器的检测装置的一种汽车。该汽车可以包括：以上所述的电感式传感器的检测装置。
为了时刻了解电气系统的运行状态，需要对每个器件(如传感器、执行器)进行自检判断是否出现了故障。若出现故障时维修人员需要逐一排查以确定故障位置后才能进行维修，这样既浪费时间又不方便，所以电气系统的自检尤为重要。电气系统出现故障后，故障信息会发送到电气系统的面板或者记忆芯片中，待维修人员查看后直接进行维修。
相关方案中，在汽车的电气系统中，用于车身高度的测量的高度传感器，主要有电感式、霍尔电压式、电流式的高度传感器。由于线束过长会使电压式和电流式高度传感器的信号产生严重的衰减，所以，对于车身较长的商用车，多数采用电感式的高度传感器来测量车身高度。
在一些实施方式中，本发明的方案提出了一种高精度电感式采样电路和诊断方法，既可以进行数据的采集，也可检测传感器是否正常工作。从而，对于车身高度的采集，采集精度高、稳定、可靠性高、外界环境对其影响较小，可应用在环境恶劣精度要求较高的条件下。
下面结合图2至图5所示的例子，对本发明的方案的具体实现过程进行示例性说明。
图2为车身高度传感器的采样电路的一实施例的结构示意图。如图2所示，车身高度传感器的采样电路，主要由三部分组成，第一部分主要是由主IC芯片(Main IC)及其外围电路组成的采集模块，第二部分是一个由比较器(Comparer)等电路组成的一个比较模块，第三部分是由电压源U0，电阻(如电阻R1、电阻R2和电阻R3)，电感式传感器组成的RL电路。
电压源U0的正极，连接至电感式传感器的第二端，经电阻R2和电阻R3后连接至电压源U0的负极，经电阻R1后连接至比较模块中比较器的同相输入端(即比较器的A端)。电阻R2和电阻R3的公共端，连接至比较器的反相输入端(即比较器的B端)。电压源U0的负极，连接至电感式传感器的第一端。比较模块中比较器的输出端，连接至采集模块中的主IC芯片。
在图2所示的例子中，采样电路中比较器的A、B端都是由一个电压源U0提供电压，比较器的B端的参考电压是通过电阻R2和电阻R3对电压源U0分压后得到的，当系统的电压出现波动、过压或欠压时比较器的A、B端的电压会同比例变化，这样在电源出现波动时也能提供可靠的采集数据。
通过采用一个电压源(如电压源U0)通过分压为比较器的A、B两端提供参考电压UB。比较器的A、B两端(即比较器的同相输入端和反相输入端)采样同一个电压源，通过分压后比较器的A、B两端的电压成一定的比例，当电压源受外界影响导致电压不稳定或过压欠压时，比较器的A、B两端的电压会同步进行变化，所以不影响采集数据，也不会对数据引起波动。在比较器的A、B两端采样同一个电压源，当电压源的电压不稳定时比较器的A、B两端的电压会同比变化，不会对采样时间有很大的影响，因而可靠性好。这样，在外界电压不稳定，如有过压或欠压时，也可保证采集精度和可靠性高。
在图2所示的例子中，通过将电阻R2和电阻R3的阻值比例r设置为r＝R3/(R2+R3)，以限定电阻R2和电阻R3的阻值调节的取值范围。通过在限定调节的取值范围内，改变比较器的参考电压，让参考电压达到一个合适的电压位置，这个位置若太高会导致采样精度有所下降，电压太低会在充电饱和阶段会导致比较器的A端的电压很平缓与比较电压进行比较时会出现误触发导致数据不稳定。
在图2所示的例子中，在完成每一次采样后，通过对采样到的时间电平可以立即判断高度传感器是否正常工作或是否出现开短路故障，可以对整个悬架系统提供一个提前的安全措施，不会因为高度传感器故障导致系统调节出现问题。
图3为车身高度传感器的采样电路的一实施例的电感充电曲线示意图。
在图2所示的例子中，电压源U0，作为采样电路的供电电源，以一定的采样周期P进行开断，而比较器的两端A、B的电压变化曲线图如图3所示，当需要采样时电压源U0提供电压给电感式传感器中的电感充电，电感式传感器中的电感充电的过程中比较器的A端电压会慢慢降低，当中比较器的A端电压达到一定电压后中比较器的A端电压不再下降从而变为稳定状态，而比较器的B点是电压源U0分压后得到一个稳定的电压值。比较器对比较器的A、B两端的电压进行比较，当比较器的同相输入端(即比较器的A端)的电压大于比较器的反相输入端(即比较器的B端)的电压时比较器输出一个逻辑信号，当比较器的同相输入端(即比较器的A端)的电压小于比较器的反相输入端(即比较器的B端)的电压时比较器输出一个反逻辑信号。
其中，当比较器的同相输入端(即比较器的A端)的电压等于比较器的反相输入端(即比较器的B端)的电压时输出高电平，但是本发明的方案中在非充电时间时A、B两端电压为0，输出端也为0V，是个低电平。
图4为车身高度传感器的采样电路的一实施例的采样曲线示意图。
采样电路的采集原理如图4所示，在图4中T为电感充电时间，P为采样周期，A曲线为采样电路中比较器的A端的电压变化的示意曲线，B曲线为采样电路中比较器的B端的电压变化的示意曲线，通过比较器后在采集模块输出的t1为采样得到的有效时间。
电压的时域函数为
u(t)为比较器的A端电压，U1为电压源U0的供电电压，L为电感式传感器中的电感值，R为电阻R1的阻值，t为采样得到的有效时间t1。当电感式传感器中的电感的电感值L不同时，在给电感式传感器中的电感充电时充电电压下降速率也不同，利用这个特性当电感式高度传感器的转动引起电感值的变化，在比较器的B端电压不变的情况下，电感值不同最终采样得到的有效时间t1也不同，通过有效时间t1的变化趋势来判断高度传感器的高度，达到精确采样的效果。采用高速捕获电平时间的方式来确定当前的角度值，最终可以使电感式高度传感器对车身高度的采样精度达到了毫秒级别。
通过采样模块在完成采样的同时进行诊断判断电感式传感器是否发生了开短路故障，图4中采集模块为电感式传感器正常采集时的输出电平，如图4所示，采样时间t1远小于给电感充电的总时间T；当电感式传感器出现断路故障时如图4所示，电感断开无法给电感充电通过比较器后比较器的A端电压一直大于比较器的B端电压，采样输出的t1等于总充电时间T；当电感式传感器出现短路时，电感被短路，比较器的A端电压被拉到地，所以比较器的A端电压一直小于比较器的B端电压，如图4所示，采样时间t1为0。所以通过t1的值即可作为采样数据也能为传感器提供诊断服务。当初出现故障后将故障信息进行存储以便维修人员进行检修，省时省力。通过两种诊断故障模式(即开路故障和短路故障)，保障采集的精度和稳定可靠性。
图5为车身高度传感器的采样电路的采样及故障诊断的流程示意图。如图5所示，车身高度传感器的采样电路的采样及故障诊断的流程，包括：
步骤1、在采样电路的采样周期(或检测周期)到达的情况下，开启采样电路，利用电压源U0对电感式传感器中的电感进行充电，充电时间最长为T。
步骤2、在充电结束后读取采样电路中采集模块输出的自电感充电开始至采集模块输出电平的时间t1(即在比较模块输出逻辑信号时采集模块输出的时间t1)。采样是在充电的过程中进行的，t1的读取也是在采样过程中。而充电是有周期P，一个充电周期到了后给电感充电时间为T，T时间结束后电源断电。
读取该时间t1后，一方面，在电感式传感器正常工作的情况下，通过该时间t1计算出角度，再根据角度计算出电感式高度传感器的电感量，然后根据该电感量、以及所述汽车的高度传感器连接杆的长度，确定所述汽车的车身高度。针对同一种高度传感器会有一个电感特性曲线。车身与车架通过连杆连接，连杆与高度传感器连接。当车身高度发生变化时，传感器角度就会发送改变。高度传感器每个不同的角度对应不同的电感值。通过充电得到时间t1，与高度传感器特性曲线对比后得到一个角度，这个角度乘杆的长度的sin值得到一个高度值。
读取该时间t1后，另一方面，若t1大于0、且小于T(甚至是远远小于T)，则确定电感式高度传感器能够正常工作。若t1＝T，则确定采样电路或电感式传感器发生了开路故障。若t1＝0，则确定采样电路或电感式传感器发生了短路故障。
这样，通过读取采集出的数据(如自电感充电开始至采集模块输出电平的时间t1)和电平信号(如比较器的输出电平)就可判断出电路或电感式传感器是否发生了开短路故障无需外加诊断电路可达到采集诊断同时进行，通过采样输出的电平时间来判断开短路故障，当出现故障后能够立即进行处理保证可靠性。
由于本实施例的汽车所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过利用一个电压源，对电感式传感器进行充电，并通过分压提供参考电压；并将电感式传感器的充电电压与参考电压进行比较，确定充电开始至充电电压低于参考电压的时间，根据该时间确定电感式传感器是否存在故障，既可以进行数据的采集，也可检测传感器是否正常工作，有利于提升汽车运行的可靠性和安全性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于汽车的一种汽车的车身高度检测方法，如图6所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该汽车的车身高度检测方法可以包括：步骤S110至步骤S140。
在步骤S110处，通过供电电源，按设定检测周期(如检测周期P)，在每个所述设定检测周期开始时，按设定充电时间对所述电感式传感器进行充电。如在采样电路的采样周期(或检测周期P)到达的情况下，开启采样电路，利用电压源U0对电感式传感器中的电感进行充电，充电时间最长为T。
在步骤S120处，通过比较模块，在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，将所述电感式传感器的充电电压与设定参考电压进行比较，并输出逻辑信号。
具体地，电压源U0，作为采样电路的供电电源，以一定的采样周期P进行开断，而比较器的两端A、B的电压变化。当需要采样时电压源U0提供电压给电感式传感器中的电感充电，电感式传感器中的电感充电的过程中比较器的A端电压会慢慢降低，当中比较器的A端电压达到一定电压后中比较器的A端电压不再下降从而变为稳定状态，而比较器的B点是电压源U0分压后得到一个稳定的电压值。
在一些实施方式中，所述比较模块，包括：比较器。所述电感式传感器的充电电压，输入至所述比较器的同相输入端。所述设定参考电压，输入至所述比较器的反相输入端。
所述逻辑信号，包括：第一设定电平的逻辑信号，或第二设定电平的逻辑信号。所述第二设定电平的逻辑信号，为所述第一设定电平的逻辑信号的反逻辑信号。
通过比较模块，在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，将所述电感式传感器的充电电压与设定参考电压进行比较，并输出逻辑信号，包括：在所述充电电压大于所述参考电压的情况下，通过比较器输出的第一设定电平的逻辑信号；在所述充电电压小于所述参考电压的情况下，通过比较器输出的第二设定电平的逻辑信号。
具体地，比较模块，包括：比较器。比较器对比较器的A、B两端的电压进行比较，当比较器的同相输入端(即比较器的A端)的电压大于比较器的反相输入端(即比较器的B端)的电压时比较器输出一个逻辑信号，当比较器的同相输入端(即比较器的A端)的电压小于比较器的反相输入端(即比较器的B端)的电压时比较器输出一个反逻辑信号。
在步骤S130处，通过采集模块，在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，采集自所述供电电源开始对所述电感式传感器进行充电、至所述比较模块输出所述逻辑信号的时间，作为有效充电时间(如时间t1)。
在步骤S140处，通过控制单元，被配置为根据所述有效充电时间与所述设定充电时间，确定所述电感式传感器或所述采样单元是否出现故障；以及，若所述电感式传感器或所述采样单元出现故障，则发起所述电感式传感器或所述采样单元已出现故障的提醒消息，以提醒使用者及时维护；若所述电感式传感器未出现故障，则根据所述有效充电时间确定所述电感式传感器的检测值，并根据所述电感式传感器的检测值确定所述汽车的车身高度，即，利用所述电感式传感器的检测值进行处理，如利用所述电感式传感器的检测值确定汽车的车身高度。
具体地，当电感式传感器中的电感的电感值L不同时，在给电感式传感器中的电感充电时充电电压下降速率也不同，利用这个特性当电感式高度传感器的转动引起电感值的变化，在比较器的B端电压不变的情况下，电感值不同最终采样得到的有效时间t1也不同，通过有效时间t1的变化趋势来判断高度传感器的高度，达到精确采样的效果。采用高速捕获电平时间的方式来确定当前的角度值，最终可以使电感式高度传感器对车身高度的采样精度达到了毫秒级别。
由此，通过设置电感式传感器的采样电路，实现电感式传感器的采样和故障诊断，既可以进行数据的采集，也可检测传感器是否正常工作，使地电感式传感器的检测值更加精准和可靠；如用于汽车的车身高度的采集，采集精度高、稳定、可靠性高、外界环境对其影响较小，可应用在环境恶劣精度要求较高的条件下，检测的精准性好，有利于提升汽车的运行可靠性和安全性。
在一些实施方式中，所述采样单元，还包括：限流模块(如电阻R1)和分压模块(如电阻R2和电阻R3)。
其中，通过限流模块，在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，对所述电感式传感器上的充电电压进行限流，并将得到的所述电感式传感器的充电电压输入至所述比较模块。
通过分压模块，在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，对所述供电电源进行分压，以得到所述设定参考电压，并将得到的所述设定参考电压输入至所述比较模块。
具体地，采样电路中比较器的A、B端都是由一个电压源U0提供电压，比较器的B端的参考电压是通过电阻R2和电阻R3对电压源U0分压后得到的，当系统的电压出现波动、过压或欠压时比较器的A、B端的电压会同比例变化，这样在电源出现波动时也能提供可靠的采集数据。
通过采用一个电压源(如电压源U0)通过分压为比较器的A、B两端提供参考电压UB。比较器的A、B两端(即比较器的同相输入端和反相输入端)采样同一个电压源，通过分压后比较器的A、B两端的电压成一定的比例，当电压源受外界影响导致电压不稳定或过压欠压时，比较器的A、B两端的电压会同步进行变化，所以不影响采集数据，也不会对数据引起波动。在比较器的A、B两端采样同一个电压源，当电压源的电压不稳定时比较器的A、B两端的电压会同比变化，不会对采样时间有很大的影响，因而可靠性好。这样，在外界电压不稳定，如有过压或欠压时，也可保证采集精度和可靠性高。
在一些实施方式中，所述分压模块，包括：第一分压电阻(如电阻R2)和第二分压电阻(如电阻R3)。所述分压模块与所述供电电源并联，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的公共端连接至所述比较模块。
所述限流模块，包括：限流电阻。所述电感式传感器与所述供电电源并联，所述限流电阻连接在所述电感式传感器与所述第一分压电阻的公共端，与所述比较模块之间。
具体地，电压源U0的正极，连接至电感式传感器的第二端，经电阻R2和电阻R3后连接至电压源U0的负极，经电阻R1后连接至比较模块中比较器的同相输入端(即比较器的A端)。电阻R2和电阻R3的公共端，连接至比较器的反相输入端(即比较器的B端)。电压源U0的负极，连接至电感式传感器的第一端。比较模块中比较器的输出端，连接至采集模块中的主IC芯片。
通过将电阻R2和电阻R3的阻值比例r设置为r＝R3/(R2+R3)，以限定电阻R2和电阻R3的阻值调节的取值范围。通过在限定调节的取值范围内，改变比较器的参考电压，让参考电压达到一个合适的电压位置，这个位置若太高会导致采样精度有所下降，电压太低会在充电饱和阶段会导致比较器的A端的电压很平缓与比较电压进行比较时会出现误触发导致数据不稳定。
在一些实施方式中，通过控制单元，根据所述有效充电时间与所述设定充电时间，确定所述电感式传感器或所述采样单元是否出现故障，包括以下任一种确定情形：
第一种确定情形：若所述有效充电时间大于0、且小于所述设定充电时间，则确定所述电感式传感器未出现故障。
第二种确定情形：若所述有效充电时间等于所述设定充电时间，则确定所述电感式传感器或所述采样单元出现开路故障。
第三种确定情形：若所述有效充电时间等于0，则确定所述电感式传感器或所述采样单元出现短路故障。
具体地，通过采样模块在完成采样的同时进行诊断判断电感式传感器是否发生了开短路故障，电感式传感器正常采集时的采集模块输出电平，采样时间t1远小于给电感充电的总时间T；当电感式传感器出现断路故障时，电感断开无法给电感充电通过比较器后比较器的A端电压一直大于比较器的B端电压，采样输出的t1等于总充电时间T；当电感式传感器出现短路时，电感被短路，比较器的A端电压被拉到地，所以比较器的A端电压一直小于比较器的B端电压，采样时间t1为0。所以通过t1的值即可作为采样数据也能为传感器提供诊断服务。当初出现故障后将故障信息进行存储以便维修人员进行检修，省时省力。通过两种诊断故障模式，保障采集的精度和稳定可靠性。
在充电结束后读取采样电路中采集模块输出的自电感充电开始至采集模块输出电平的时间t1(即在比较模块输出逻辑信号时采集模块输出的时间t1)。若t1大于0、且小于T(甚至是远远小于T)，则确定电感式高度传感器能够正常工作。若t1＝T，则确定采样电路或电感式传感器发生了开路故障。若t1＝0，则确定采样电路或电感式传感器发生了短路故障。
这样，通过读取采集出的数据(如自电感充电开始至采集模块输出电平的时间t1)和电平信号(如比较器的输出电平)就可判断出电路或电感式传感器是否发生了开短路故障无需外加诊断电路可达到采集诊断同时进行，通过采样输出的电平时间来判断开短路故障，当出现故障后能够立即进行处理保证可靠性。
在一些实施方式中，在所述电感式传感器为电感式高度传感器，且所述电感式高度传感器用于检测汽车的车身高度的情况下，所述电感式传感器的检测值为电感式高度传感器的电感量。
通过控制单元，在所述电感式传感器和所述采样单元均未出现故障的情况下，根据所述有效充电时间确定所述电感式传感器的检测值，包括：根据所述有效充电时间确定所述电感式高度传感器的电感量。
通过控制单元，根据所述电感式传感器的检测值确定所述汽车的车身高度，包括：根据所述电感式高度传感器的电感量、以及所述汽车的高度传感器的连接杆的长度，确定所述汽车的车身高度。
具体地，在完成每一次采样后，通过对采样到的时间电平可以立即判断高度传感器是否正常工作或是否出现开短路故障，可以对整个悬架系统提供一个提前的安全措施，不会因为高度传感器故障导致系统调节出现问题。在电感式传感器正常工作的情况下，通过该时间t1计算出角度，再根据角度计算出电感式高度传感器的电感量，然后根据该电感量、以及所述汽车的高度传感器连接杆的长度，确定所述汽车的车身高度。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述汽车的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过利用一个电压源，对电感式传感器进行充电，并通过分压提供参考电压；并将电感式传感器的充电电压与参考电压进行比较，确定充电开始至充电电压低于参考电压的时间，根据该时间确定电感式传感器是否存在故障，可以保障采集的精度和稳定可靠性。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。
Claims (11)
1.一种电感式传感器的检测装置，其特征在于，包括：采样单元和控制单元；所述采样单元，包括：供电电源、比较模块和采集模块；其中，
所述供电电源，被配置为按设定检测周期，在每个所述设定检测周期开始时，按设定充电时间对所述电感式传感器进行充电；
所述比较模块，被配置为在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，将所述电感式传感器的充电电压与设定参考电压进行比较，并输出逻辑信号；
所述采集模块，被配置为采集自所述供电电源开始对所述电感式传感器进行充电、至所述比较模块输出所述逻辑信号的时间，作为有效充电时间；
所述控制单元，被配置为根据所述有效充电时间与所述设定充电时间，确定所述电感式传感器或所述采样单元是否出现故障；以及，
若所述电感式传感器或所述采样单元出现故障，则发起所述电感式传感器或所述采样单元已出现故障的提醒消息；
若所述电感式传感器未出现故障，则根据所述有效充电时间确定所述电感式传感器的检测值；
其中，所述控制单元，根据所述有效充电时间与所述设定充电时间，确定所述电感式传感器或所述采样单元是否出现故障，包括：若所述有效充电时间大于0、且小于所述设定充电时间，则确定所述电感式传感器未出现故障；若所述有效充电时间等于所述设定充电时间，则确定所述电感式传感器或所述采样单元出现开路故障；若所述有效充电时间等于0，则确定所述电感式传感器或所述采样单元出现短路故障。
2.根据权利要求1所述的电感式传感器的检测装置，其特征在于，所述比较模块，包括：比较器；所述电感式传感器的充电电压，输入至所述比较器的同相输入端；所述设定参考电压，输入至所述比较器的反相输入端；
所述逻辑信号，包括：第一设定电平的逻辑信号，或第二设定电平的逻辑信号；
所述比较模块，将所述电感式传感器的充电电压与设定参考电压进行比较，并输出逻辑信号，包括：
在所述充电电压大于所述参考电压的情况下，所述比较器输出的第一设定电平的逻辑信号；
在所述充电电压小于所述参考电压的情况下，所述比较器输出的第二设定电平的逻辑信号。
3.根据权利要求1所述的电感式传感器的检测装置，其特征在于，所述采样单元，还包括：限流模块和分压模块；其中，
所述限流模块，被配置为在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，对所述电感式传感器上的充电电压进行限流，并将得到的所述电感式传感器的充电电压输入至所述比较模块；
所述分压模块，被配置为对所述供电电源进行分压，以得到所述设定参考电压，并将得到的所述设定参考电压输入至所述比较模块。
4.根据权利要求3所述的电感式传感器的检测装置，其特征在于，所述分压模块，包括：第一分压电阻和第二分压电阻；所述分压模块与所述供电电源并联，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的公共端连接至所述比较模块；
所述限流模块，包括：限流电阻；所述电感式传感器与所述供电电源并联，所述限流电阻连接在所述电感式传感器与所述第一分压电阻的公共端，与所述比较模块之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电感式传感器的检测装置，其特征在于，在所述电感式传感器为电感式高度传感器，且所述电感式高度传感器用于检测汽车的车身高度的情况下，所述电感式传感器的检测值为电感式高度传感器的电感量；所述控制单元，根据所述有效充电时间确定所述电感式传感器的检测值，包括：
根据所述有效充电时间确定所述电感式高度传感器的电感量，以：根据所述电感式高度传感器的电感量、以及所述汽车的高度传感器的连接杆的长度，确定所述汽车的车身高度。
6.一种汽车，其特征在于，包括：如权利要求1至5中任一项所述的电感式传感器的检测装置。
7.一种汽车的车身高度检测方法，其特征在于，包括：
通过供电电源，按设定检测周期，在每个所述设定检测周期开始时，按设定充电时间对所述电感式传感器进行充电；
通过比较模块，在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，将所述电感式传感器的充电电压与设定参考电压进行比较，并输出逻辑信号；
通过采集模块，采集自所述供电电源开始对所述电感式传感器进行充电、至所述比较模块输出所述逻辑信号的时间，作为有效充电时间；
通过控制单元，被配置为根据所述有效充电时间与所述设定充电时间，确定所述电感式传感器或所述采样单元是否出现故障；以及，
若所述电感式传感器或所述采样单元出现故障，则发起所述电感式传感器或所述采样单元已出现故障的提醒消息；
若所述电感式传感器未出现故障，则根据所述有效充电时间确定所述电感式传感器的检测值，并根据所述电感式传感器的检测值确定所述汽车的车身高度；
其中，通过控制单元，根据所述有效充电时间与所述设定充电时间，确定所述电感式传感器或所述采样单元是否出现故障，包括：若所述有效充电时间大于0、且小于所述设定充电时间，则确定所述电感式传感器未出现故障；若所述有效充电时间等于所述设定充电时间，则确定所述电感式传感器或所述采样单元出现开路故障；若所述有效充电时间等于0，则确定所述电感式传感器或所述采样单元出现短路故障。
8.根据权利要求7所述的汽车的车身高度检测方法，其特征在于，所述比较模块，包括：比较器；所述电感式传感器的充电电压，输入至所述比较器的同相输入端；所述设定参考电压，输入至所述比较器的反相输入端；
所述逻辑信号，包括：第一设定电平的逻辑信号，或第二设定电平的逻辑信号；
通过比较模块，将所述电感式传感器的充电电压与设定参考电压进行比较，并输出逻辑信号，包括：
在所述充电电压大于所述参考电压的情况下，通过比较器输出的第一设定电平的逻辑信号；
在所述充电电压小于所述参考电压的情况下，通过比较器输出的第二设定电平的逻辑信号。
9.根据权利要求7所述的汽车的车身高度检测方法，其特征在于，所述采样单元，还包括：限流模块和分压模块；其中，
通过限流模块，在所述供电电源对所述电感式传感器进行充电的情况下，对所述电感式传感器上的充电电压进行限流，并将得到的所述电感式传感器的充电电压输入至所述比较模块；
通过分压模块，对所述供电电源进行分压，以得到所述设定参考电压，并将得到的所述设定参考电压输入至所述比较模块。
10.根据权利要求9所述的汽车的车身高度检测方法，其特征在于，所述分压模块，包括：第一分压电阻和第二分压电阻；所述分压模块与所述供电电源并联，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的公共端连接至所述比较模块；
所述限流模块，包括：限流电阻；所述电感式传感器与所述供电电源并联，所述限流电阻连接在所述电感式传感器与所述第一分压电阻的公共端，与所述比较模块之间。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的汽车的车身高度检测方法，其特征在于，在所述电感式传感器为电感式高度传感器，且所述电感式高度传感器用于检测汽车的车身高度的情况下，所述电感式传感器的检测值为电感式高度传感器的电感量；
通过控制单元，根据所述有效充电时间确定所述电感式传感器的检测值，包括：
根据所述有效充电时间确定所述电感式高度传感器的电感量；
通过控制单元，根据所述电感式传感器的检测值确定所述汽车的车身高度，包括：
根据所述电感式高度传感器的电感量、以及所述汽车的高度传感器的连接杆的长度，确定所述汽车的车身高度。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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