CN114441198B - Eps用模拟转矩传感器电路、装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请一种EPS用模拟转矩传感器电路，包括可调节分压值的分压电路、差分比例运算电路、电源连接端VCC、第一输出端T1和第二输出端T2；电源连接端VCC连接于分压电路的输入端，第一输出端T1连接于分压电路的输出端，差分比例运算电路的输入端也连接于分压电路的输出端，第二输出端T2连接于差分比例运算电路的输出端；电源连接端VCC用于连接外部电源；分压电路用于对外部电源进行分压处理；第一输出端T1用于输出分压后的第一电压；差分比例运算电路用于计算外部电源电压值减去第一电压；第二输出端T2用于输出差分比例运算电路计算所得的第二电压。本申请具有减少在检测过程中对EPS控制器的损害的效果。

Description

EPS用模拟转矩传感器电路、装置及使用方法

技术领域

本申请涉及电动助力转向系统测试领域，尤其是涉及一种EPS用模拟转矩传感器电路、装置及使用方法。

背景技术

EPS就是英文Electric Power Steering的缩写,即电动助力转向系统。该系统是在汽车转向时利用电机提供转向助力，使驾驶员能够更轻松的转向。

EPS包括EPS控制器、EPS机械总成和助力电机，EPS机械总成中集成扭矩传感器，扭矩传感器与EPS控制器电连接，EPS控制器还与助力电机电连接，助力电机安装在EPS机械总成中。在驾驶员转动方向盘时，扭矩传感器的扭杆变形，此时扭矩传感器输出扭矩电信号，EPS控制器接收扭矩传感器的扭矩电信号后输出控制电信号，从而控制助力电机转动，进而辅助驾驶员进行转向。

在生产EPS时，会对EPS进行质量检测，但是EPS控制器不具备CAN通讯功能，因此在EPS检测时，需要对EPS控制器进行拆解，然后烧录检测程序，然后在安装好EPS控制器，在多次的拆装过程中，会对EPS控制器的密封性造成不可逆的损害。

发明内容

为了减少在检测过程中对EPS控制器的损害，本申请提供了一种EPS用模拟转矩传感器电路、装置及使用方法。

第一方面

本申请提供的一种EPS用模拟转矩传感器电路采用如下的技术方案：

一种EPS用模拟转矩传感器电路，包括可调节分压值的分压电路、差动比例运算电路、电源连接端VCC、第一输出端T1和第二输出端T2；

所述电源连接端VCC连接于所述分压电路的输入端，所述第一输出端T1连接于所述分压电路的输出端，所述差动比例运算电路的输入端也连接于所述分压电路的输出端，所述第二输出端T2连接于所述差动比例运算电路的输出端；

所述电源连接端VCC用于连接外部电源；

所述分压电路用于对所述外部电源进行分压处理；

所述第一输出端T1用于输出分压后的第一电压；

所述差动比例运算电路用于计算所述外部电源电压值减去所述第一电压；

第二输出端T2用于输出所述差动比例运算电路计算所得的第二电压。

通过采用上述技术方案，利用电源连接端VCC连接外部电源，分压电路对外部电源进行分压，并在第一输出端T1输出分压后的电压值即第一电压，然后利用差动比例运算电路计算出第二电压，第一电压加第二电压等于外部电源的电压值，利用第一电压和第二电压模拟扭矩传感器的输出电信号，同时也可以利用第一电压和第二电压的值进行校验，从而判断电路是否出错。利用第一电压和第二电压模拟扭矩传感器的输出信号，可以在不拆解EPS控制器的情况下对EPS进行检测，从而减小EPS控制器出现不可逆损害的可能性。

可选的，所述分压电路包括电阻器R1、电位器R2、电阻器R3和开关S1，所述电阻器R3的一端连接于所述分压电路的输入端，所述电阻器R3的另一端连接于所述电位器R2的第一连接端，所述电位器R2的第二连接端连接于所述电阻器R1,所述电位器R2的调节端连接于所述电位器R2的第一连接端，所述电阻器R1的另一端连接于接地端GND，所述电位器R2的第二连接端连接于所述分压电路的输出端。

通过采用上述技术方案，在开关S1闭合时，电位器R2被短路，电阻器R1和电阻器R3进行分压；断开开关S1并且移动电位器R2的调节端，此时则是电阻器R1、电位器R2和电阻器R3进行分压。在开关S1闭合时，电源连接端VCC接通外部电源，不会出现在第一输出端T1和第二输出端T2处直接出现电压输出的情况，从而导致助力电机上电转动，进而减小助力电机损坏的可能性。

可选的，所述差动比例运算电路包括电阻器R4、电阻器R5、电阻器R6、电阻器R7和运算放大器N1，所述电阻器R4的一端连接于所述差动比例运算电路的输入端，所述电阻器R4的另一端连接于所述运算放大器N1的反向端，所述电阻器R6的一端连接于所述运算放大器N1的正向端，所述电阻器R6的另一端连接于接地端GND，所述电阻器R7的一端连接于所述运算放大器N1的正向端，所述电阻器R7的另一端连接于电源连接端VCC，所述电阻器R5并联于所述运算放大器N1的反向端与输出端之间，所述运算放大器N1的输出端连接于所述差动比例运算电路的输出端。

通过采用上述技术方案，围绕运算放大器N1建立差动比例运算电路，从而利用第一电压计算第二电压并输出。

第二方面

本申请提供的一种EPS用模拟转矩传感器装置采用如下的技术方案：

一种EPS用模拟转矩传感器装置，包括第一方面所述的电路和用于与EPS连接的连接件，所述电源连接端VCC、所述第一输出端T1、所述第二输出端T2和接地端GND均连接于所述连接件。

通过采用上述技术方案，设置的连接件用于与EPS连接，相较于使用导线端缠绕连接的方式，更加方便，并且连接稳定，减小虚接的可能性。

第三方面

本申请提供的一种使用方法采用如下的技术方案：

一种使用方法，

所述分压电路对所述外部电源进行分压并且输出第一电压；

所述差动比例运算电路基于外部电源Vc和第一电压VT1计算得到第二电压VT2，其中，VT2=Vc-VT1；

所述第一电压和所述第二电压施加于EPS从而模拟转矩传感器的输出。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.利用电源连接端VCC连接外部电源，分压电路对外部电源进行分压，并在第一输出端T1输出分压后的电压值即第一电压，然后利用差动比例运算电路计算出第二电压，第一电压加第二电压等于外部电源的电压值，利用第一电压和第二电压模拟扭矩传感器的输出电信号，同时也可以利用第一电压和第二电压的值进行校验，从而判断电路是否出错。利用第一电压和第二电压模拟扭矩传感器，可以在不拆解EPS控制器的情况下对EPS进行检测，从而减小EPS控制器出现不可逆损害的可能性；

2.设置了供电口、第一输出口和第二输出口，在对EPS控制器进行测试时，可以利用插头直接与三个接口相连，相较于使用导线端缠绕连接的方式，更加方便，并且连接稳定，减小虚接的可能性。

附图说明

图1是本申请实施例的电路原理图。

图2是本申请实施例的连接框图。

图3是本申请实施例的流程图。

附图标记说明：1、分压电路；2、差动比例运算电路；3、连接件。

具体实施方式

以下结合附图1-3及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种EPS用模拟转矩传感器电路。参照图1，EPS用模拟转矩传感器电路包括可调节分压值的分压电路1、差动比例运算电路2、电源连接端VCC、第一输出端T1和第二输出端T2。

本实施例中，电源连接端VCC连接于分压电路1的输入端，第一输出端T1连接于分压电路1的输出端，差动比例运算电路2的输入端连接于分压电路1的输出端，第二输出端T2连接于差动比例运算电路2的输出端。

电源连接端VCC连接外部电源，分压电路1对外部电源进行分压处理，并且输出第一电压，差动比例运算电路2根据第一电压和外部电源的电压进行计算，从而得到第二电压，第一电压加第二电压等于外部电源的电压，第二电压在第二输出端T2输出。

本实施例中外部电源的电压为5V,即在电源连接端VCC输入的电压为5V。

进一步地，分压电路1包括电阻器R1、电位器R2、电阻器R3和开关S1，电阻器R3的一端连接于分压电路1的输入端，电阻器R3的另一端连接于电位器R2的第一连接端，电位器R2的调节端也连接于电位器R2的第一连接端，电位器R2的第二连接端连接于电阻器R1，电阻器R1的另一端连接于接地端GND，开关S1并联于电位器R2的第一连接端与第二连接端，电位器R2的第二连接端连接于分压电路1的输出端。

其中电阻器R1和电阻器R3的阻值相等，电位器R2的最大阻值与电阻器R1相同。

在开关S1闭合时，开关S1将电位器R2短路，即电压为5V的外部电源经过分压电路1后，在第一输出端T1处输出的电压为2.5V。在开关S1断开时，并且此时电位器R2的调节端位于电位器R2阻值最小的位置，在第一输出端T1处输出的电压同样为2.5V；移动电位器R2调节端的位置，由于电位器R2的阻值由零开始增大，此时第一输出端T1处输出的电压值也从2.5V开始减小，直至电位器R2的阻值达到最大值，此时第一输出端T1处输出的电压值为最小值。

进一步地，差动比例运算电路2包括电阻器R4、电阻器R5、电阻器R6、电阻器R7和运算放大器N1，电阻器R4的一端连接于差动比例运算电路2的输入端，电阻器R4的另一端连接于运算放大器N1的反向端，电阻器R6的一端连接于运算放大器N1的正向端，电阻器R6的另一端连接于接地端GND，电阻器R7的一端连接于运算放大器N1的正向端，电阻器R7的另一端连接于电源连接端VCC，电阻器R5并联于运算放大器N1的反向端与输出端之间，运算放大器N1的输出端连接于差动比例运算电路2的输出端。

其中电阻器R4、电阻器R5、电阻器R6和电阻器R7四者的阻值相同，并且电阻器R4的阻值与电阻器R1的阻值也相同。

差动比例运算电路2的运算公式为 ，其中VT2为第二输出端T2处输出的电压值，R5为电阻器R5的阻值，R4为电阻器R4的阻值，VT1为第一输出端T1处输出的电压值，R5等于R4，即第二输出端T2输出的电压值等于5V减去第一输出端T1处输出的电压值，其中公式化简为:/>。第二输出端T2是作为第一输出端T1的校验输出位，在电路正常工作时，第一输出端T1输出的电压值加第二输处出端T2的电压值等于5V；在电路异常时，有出现第一输出端T1输出的电压值加第二输处出端T2的电压值不等于5V的可能性，以此来作为判断电路是否为正常工作的一种方式。

参照图1，举例说明计算过程：电阻器R1的阻值为R1，电位器R2的阻值为R2，电阻器R3的阻值为R3，以此类推，此处不再赘述；设定上述全部电阻器的阻值均等于10kΩ，电位器R2的阻值也为10kΩ。第一输出端T1处输出的最大电压为VT1max，第一输出端T1处输出的最小电压为VT1min，流过电位器R2和R3的电流为I1，流过电阻器R4的电流为I2，流过电阻器R1的电流为I3；并且电阻器R6和电阻器R7的连接点处的电压为V4，电阻器R4和电阻器R5的连接点处的电压为V2。

根据电阻器R6和电阻器R7分压可得出V4=2.5V，根据运算放大器N1的虚短原理可知：V2=V4=2.5V。根据欧姆定律可列出3个公式：

公式（1）；

公式（2）；

公式（3）；

根据基尔霍夫电流定律（KCL定律）可知：

公式（4）；

将上述公式（1）、公式（2）、公式（3）代入公式（4）并计算得出：

公式（5）；

根据公式（5）计算出VT1min=2V。

根据分压电路1即可获知在开关S1闭合或者电位器R2的阻值为零时，第一输出端T1处的第一电压为最大值，由上述公式可以求得： ，可求得VT1max=2.5V。最终可知第一输出端T1处输出的第一电压的范围为2V～2.5V，第二输出端T2处输出的第二电压的范围为3V～2.5V。

其中，在VT1为2.5V时，作为方向盘处于未转动的中点状态，在VT1不为2.5V时，则为方向盘转动。

上述电位器R2也可以选用最大阻值不与其它电阻器的阻值相同的电位器，如果电位器R2的最大阻值不与其它电阻器的阻值相同，则第一输出端T1处输出的第一电压范围会发生改变，即第二电压也会出现相对应的变化。可以根据不同的使用要求、场景，采用不同最大阻值的电位器R2，从而提高适用性。

举例说明电位器R2的最大阻值不与其它电阻器的阻值相同的情况：其它电阻器的阻值均为10kΩ，电位器R2的最大阻值为20kΩ，继续利用上述公式进行计算，可以计算得出VT1min=1.79，VT1max=2.5V，根据计算结果可知第一电压的范围出现改变。

本申请实施例一种EPS用模拟转矩传感器电路的实施原理为：开关S1闭合，电位器R2的调节端移动至电位器R2为零电阻的位置，接通外部电源，此时第一输出端T1输出第一电压，且此时的第一电压为最大值。然后断开开关S1，并且调节电位器R2的调节端，从而增大电位器R2的阻值，随着电位器R2阻值的增大，第一电压逐渐减小，第二电压逐渐增大，利用第一电压和第二电压的变化，从而模拟力矩传感器的输出。

将第一输出端T1和第二输出端T2连接至EPS控制器，可以定义第一输出端T1的电压从大向小变化的过程为模拟方向盘向左转，此时第二输出端T2的电压从小向大变化；那么当第一输出端T1的电压从小向大变化的过程则为模拟方向盘回归中点，此时第二输出端T2的电压从大向小变化。互换第一输出端T1和第二输出端T2两者与EPS控制器的连接，即可实现模拟方向盘向另一个方向转动和回归原点的情况。

本申请实施例还公开了一种EPS用模拟转矩传感器装置，参照图2，EPS用模拟转矩传感器装置包括上述EPS用模拟转矩传感器电路和连接件3。

本实施例中，所述电源连接端VCC、所述第一输出端T1、所述第二输出端T2和接地端GND均连接于所述连接件3。

通过设置连接件3，提高EPS用模拟转矩传感器装置在使用时的便利性，在对EPS进行测试时，可以直接使用EPS控制器上的连接头与连接件3连通，方便在使用时快速连接或者拆卸，相较于使用导线缠绕相接的方式，提高了便利性，也减小了出现虚接的可能性。

上述连接件3可采用一个整体的插头，也可采用分立的插头，连接件3的具体形式根据EPS控制器上的插座进行制作，从而使连接件3能够适用于插座。

本申请实施例还公开了一种EPS用模拟转矩传感器使用方法，参照图3，EPS用模拟转矩传感器使用方法：

S100，分压电路对外部电源进行分压并且输出第一电压。

具体的，闭合开关S1，电位器R2处于零欧姆的状态，在电源连接端VCC连接外部电源，此时在第一输出端T1输出最大电压值为2.5V，此时模拟扭杆无变形，即车辆方向盘处于中点状态；断开开关S1，移动电位器R2的调节端，此时第一输出端T1输出的电压值发生变化且小于2.5V，此时模拟扭杆变形，即车辆方向盘转动，从而使EPS控制器驱动电机转动。

S200，所述差动比例运算电路基于外部电源Vc和第一电压VT1计算得到第二电压VT2，其中，VT2=Vc-VT1。

具体的，第一输出端T1处为第一电压，第二输出端T2处为第二电压，利用外部电源减第一电压等于第二电压求出第二电压，根据第一电压和第二电压的求和计算可以盘算输出是否异常。

S300，所述第一电压和所述第二电压施加于EPS从而模拟转矩传感器的输出。

具体的，第一输出端T1与EPS控制器连接，在第一输出端T1输出第一电压，第一电压施加于EPS控制器，EPS控制器根据第一电压驱动电机转动，第一电压变化时，EPS控制器驱动电机随之变化；当第一电压由2.5V减小至最小值时，模拟方向盘由中点状态向一个方向转动至最大程度。通过互换第一输出端T1和第二输出端T2与EPS控制器的连接，改变第一电压，可以实现使EPS控制器驱动电机反转。即可实现模拟车辆方向盘向左或者向右转动。

其中对第一输出端T1和第二输出端T2的互换，可以使用单控双路两档开关；也可以使用转接线，从而将第一输出端T1和第二输出端T2互换。

上述举例说明了两种第一输出端T1和第二输出端T2的互换方法，此处不再赘述其他方法。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (4)

1.一种EPS用模拟转矩传感器电路，其特征在于，包括可调节分压值的分压电路（1）、差动比例运算电路（2）、电源连接端VCC、第一输出端T1和第二输出端T2；

所述电源连接端VCC连接于所述分压电路（1）的输入端，所述第一输出端T1连接于所述分压电路（1）的输出端，所述差动比例运算电路（2）的输入端也连接于所述分压电路（1）的输出端，所述第二输出端T2连接于所述差动比例运算电路（2）的输出端；

所述电源连接端VCC用于连接外部电源；

所述分压电路（1）用于对所述外部电源进行分压处理；

所述第一输出端T1用于输出分压后的第一电压；

所述差动比例运算电路（2）用于计算所述外部电源电压减去所述第一电压；

第二输出端T2用于输出所述差动比例运算电路（2）计算所得的第二电压；

所述分压电路（1）包括电阻器R1、电位器R2、电阻器R3和开关S1，所述电阻器R3的一端连接于所述分压电路（1）的输入端，所述电阻器R3的另一端连接于所述电位器R2的第一连接端，所述电位器R2的第二连接端连接于所述电阻器R1,所述电位器R2的调节端连接于所述电位器R2的第一连接端，所述电阻器R1的另一端连接于接地端GND，所述电位器R2的第二连接端连接于所述分压电路（1）的输出端；

所述第一输出端T1用于与EPS控制器连接，所述EPS控制器用于连接电机，在所述第一输出端T1输出所述第一电压，所述第一电压施加于所述EPS控制器，所述EPS控制器根据所述第一电压驱动所述电机转动，所述第一电压变化时，所述EPS控制器驱动所述电机随之变化；当第一电压由2.5V减小至最小值时，模拟方向盘由中点状态向一个方向转动至最大程度，互换所述第一输出端T1和所述第二输出端T2与所述EPS控制器的连接，改变所述第一电压，所述EPS控制器驱动所述电机反转。

2.根据权利要求1所述的EPS用模拟转矩传感器电路，其特征在于，所述差动比例运算电路（2）包括电阻器R4、电阻器R5、电阻器R6、电阻器R7和运算放大器N1，所述电阻器R4的一端连接于所述差动比例运算电路（2）的输入端，所述电阻器R4的另一端连接于所述运算放大器N1的反向端，所述电阻器R6的一端连接于所述运算放大器N1的正向端，所述电阻器R6的另一端连接于接地端GND，所述电阻器R7的一端连接于所述运算放大器N1的正向端，所述电阻器R7的另一端连接于电源连接端VCC，所述电阻器R5并联于所述运算放大器N1的反向端与输出端之间，所述运算放大器N1的输出端连接于所述差动比例运算电路（2）的输出端。

3.一种EPS用模拟转矩传感器装置，其特征在于，包括入权利要求1至2任一项所述的EPS用模拟转矩传感器电路和用于与EPS连接的连接件（3），所述电源连接端VCC、所述第一输出端T1、所述第二输出端T2和接地端GND均连接于所述连接件（3）。

4.一种使用方法，应用于如权利要求1至2任一项所述的EPS用模拟转矩传感器电路，其特征在于，包括：

所述分压电路对所述外部电源进行分压并且输出第一电压；

所述差动比例运算电路基于外部电源Vc和第一电压VT1计算得到第二电压VT2，其中，；

所述第一电压和所述第二电压施加于EPS从而模拟转矩传感器的输出。