CN114812640A - 一种传感信号复制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种传感信号复制方法及装置，包括：接收目标传感信号；基于触发电路，根据接收所述目标传感信号的接口确定输出接口；基于复制电路，根据所述目标传感信号的电压状态分布，将所述目标传感信号进行复制处理，在所述输出接口生成多个复制传感信号。本发明提供的传感信号复制方法及装置，利用触发电路确定输出接口，并利用复制电路对接收的目标传感信号的电压状态分布进行复制，能够精确地将多种类型的传感信号复制为多路相同的信号并输出，适用于多种传感信号类型，提高了方法的普适性。

Description

一种传感信号复制方法及装置
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种传感信号复制方法。
背景技术
普通的传感器往往只有一种信号输出接口，只能供一个系统使用，然而在实际作业中，传感器的信号往往需要供给多个不同的系统使用。
在现有的技术中，音频电压跟随电路只是对信号进行跟随后进行放大，解决扩大功率的问题，不能解决多路信号输出的问题，
上述电路没有解决生成多路相同信号的问题。
发明内容
本发明提供一种传感信号复制方法及装置，用以解决现有技术中无法生成多路相同信号的缺陷，实现将一路信号复制成多路信号。
本发明提供一种传感信号复制方法，包括：
接收目标传感信号；
基于触发电路，根据接收所述目标传感信号的接口确定输出接口；
基于复制电路，根据所述目标传感信号的电压状态分布，将所述目标传感信号进行复制处理，在所述输出接口生成多个复制传感信号。
根据本发明提供的一种传感信号复制方法，确定所述根据接收所述目标传感信号的接口为输入接口，所述输入接口和输出接口位于接口电路，所述接口电路包括多个结构相同的接口子电路，所述接口子电路包括：
信号接口、供电端和接地端；
所述供电端连接电源正极；
所述接地端接地处理；
所述信号接口用于接收所述目标传感信号，或输出所述复制传感信号。
根据本发明提供的一种传感信号复制方法，所述触发电路包括多个结构相同的触发子电路；
每个触发子电路的控制端口分别与其他触发子电路的控制端口连接，且每个触发子电路的信号端分别与对应的信号接口连接，以根据连接所述目标传感信号的输入触发子电路，与未连接所述目标传感信号的输出触发子电路进行互锁，确定所述输出触发子电路连接的信号接口为输出接口。
根据本发明提供的一种传感信号复制方法，所述复制电路包括多个结构相同的复制子电路；
每个复制子电路分别与所述触发电路中的每个触发子电路的控制端口连接，以利用所述触发电路中的每个触发子电路对所述每个复制子电路进行触发，并在所述复制电路中确定一个输入复制子电路和多个输出复制子电路；
所述输入复制子电路的信号端口与输入接口连接；
每个输出复制子电路的信号端口分别与对应的输出接口连接。
根据本发明提供的一种传感信号复制方法，所述输入触发子电路包括第一滤波电路，所述第一滤波电路，包括：电阻R1、三极管P1、电容C2和电阻R5；
在确定信号接口S1端为输入接口的情况下，所述电阻R1的一端连接所述S1端，所述电阻R1的另一端连接所述三极管P1的e极(发射极)；
所述三极管P1的c极(集电极)同时连接所述电容C2的一端与所述电阻R5的一端；
所述电容C2的另一端与所述电阻R5另一端均接地。
根据本发明提供的一种传感信号复制方法，在所述触发电路包括三个触发子电路的情况下，所述输入触发子电路还包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C1、三极管N1、三极管N2、二极管D1和晶闸管J1；
所述三极管P1的b极(基极)通过所述电阻R4与所述二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极连接控制端口cu1；
所述三极管P1的e极同时连接所述三极管N1的c极和所述三极管N2的c极；
所述三极管N1的b极通过所述电阻R2连接控制端口cu2；
所述三极管N2的b极通过所述电阻R3连接控制端口cu3；
所述三极管N1的e极和所述三极管N2的e极均接地；
所述三极管P1的c极通过所述电容C1连接所述晶闸管J1的门极(JG1)；
所述晶闸管J1的阳极连接电源的正极；
所述晶闸管J1的阴极同时连接控制端口cu1和所述电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接地；
所述控制端口cu1、所述控制端口cu2和所述控制端口cu3均用于与每个触发子电路的控制端口连接。
根据本发明提供的一种传感信号复制方法，所述输入复制子电路包括：电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、三极管P4、三极管P5、三极管P6、三极管P7、三极管N7和场效应管MOS-N1；
所述三极管N7的b极连接所述S1端，并同时通过所述电阻R20接地；
所述三极管N7的c极、所述三极管P4的e极和所述三极管P6的e极均与所述电源的正极连接；
所述三极管N7的e极同时连接所述三极管P5的b极和三极管P7的b极，且所述三极管N7的e极通过所述电阻R22与所述场效应管MOS-N1的D极(漏极)连接；
所述场效应管MOS-N1的G极(栅极)通过所述电阻R21连接所述控制端口cu1；
所述场效应管MOS-N1的S极(源极)、所述三极管P5的c极和所述三极管P7的c极同时与电源的负极连接；
所述场效应管MOS-N1的D极通过所述电阻R23连接所述三极管P4的b极；
所述三极管P4的c极通过所述电阻R24同时连接所述三极管P5的e极和信号接口S2端；
所述场效应管MOS-N1的D极通过所述电阻R25连接所述三极管P6的b极；
所述三极管P6的c极通过所述电阻R26同时连接是三极管P7的e极和信号接口S3端；
所述S2端和所述S3端均为输出接口。
本发明还提供一种传感信号复制装置，包括：
接收模块，用于接收目标传感信号；
确定模块，用于基于触发电路，根据接收所述目标传感信号的接口确定输出接口；
复制模块，用于基于复制电路，根据所述目标传感信号的电压状态分布，将所述目标传感信号进行复制处理，在所述输出接口生成多个复制传感信号。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述传感信号复制方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述传感信号复制方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述传感信号复制方法。
本发明提供的传感信号复制方法及装置，利用触发电路确定输出接口，并利用复制电路对接收的目标传感信号的电压状态分布进行复制，能够精确地将多种类型的传感信号复制为多路相同的信号并输出，适用于多种传感信号类型，提高了方法的普适性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明提供的传感信号复制方法的流程示意图；
图2是本发明提供的第一接口子电路的结构示意图；
图3是本发明提供的第二接口子电路的结构示意图；
图4是本发明提供的第三接口子电路的结构示意图；
图5是本发明提供的触发电路的结构示意图；
图6是本发明提供的第一复制子电路的结构示意图；
图7是本发明提供的第二复制子电路的结构示意图；
图8是本发明提供的第三复制子电路的结构示意图；
图9是本发明提供的负电源产生电路的结构示意图；
图10是本发明提供的仿真实验的波形示意图之一；
图11是本发明提供的仿真实验的波形示意图之二；
图12是本发明提供的仿真实验的波形示意图之三；
图13是本发明提供的仿真实验的波形示意图之四；
图14是本发明提供的仿真实验的波形示意图之五；
图15是本发明提供的仿真实验的波形示意图之六；
图16是本发明提供的仿真实验的波形示意图之七；
图17是本发明提供的仿真实验的波形示意图之八；
图18是本发明提供的传感信号复制装置的结构示意图；
图19是本发明提供的电子设备的结构示意图。
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，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。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。
模拟电压、三角波、脉冲是一种常见的传感器输出信号形式，编码器、接近开关或者霍尔传感器输出不同类型的脉冲信号，表现为不同的频率或占空比；超声波传感器或位移传感器一般输出0至5V的模拟电压信号，代表不同的探测距离。
比如在智能农机上，角度传感器一方面需要将信号(0至5V)传递给自动导航系统，另一方面还需要将信号传递给农机物联网系统，但是传感器的输出信号强度比较弱，驱动能力较弱，采用直接并联的方式将导致信号衰减甚至消失，使得控制系统无法获取准确的传感信息。
现有的复制电路够准确地复制电流，但只针对单一的电流信号，不涉及其他类型的信号，起到传递电流信号的作用；
电压跟随电路主要采用了集成运放芯片实现对电压信号的准确传导，解决了现有的电压跟随器后端连接容性负载时，容易发生自激振荡的技术问题，但是集成运放芯片成本较高，而且在使用过程中需要匹配精确的正负电源。
驱动脉冲的复制产生电路能够将驱动脉冲整体电平一起上移，从而在所需电路中直接得到需要的驱动脉冲，然而该只能产生多路相同的驱动脉冲，无法实现对其他类型电压信号的复制。
采用升压模块根据电压控制信号生成跟随电压信号。
上述电路均不同程度采用了集成运放芯片或数据处理器，增加了电路的复杂程度。
下面结合图1至图19描述本发明的实施例所提供的传感信号复制方法及装置。
图1是本发明提供的传感信号复制方法的流程示意图，如图1所示，包括但不限于以下步骤：
首先，在步骤S1中，接收目标传感信号。
利用传感信号复制电路中的任一接口连接目标传感器接口，接收目标传感器发送的目标传感信号。
目标传感信号为待复制传感信号。
进一步地，在步骤S2中，基于触发电路，根据接收所述目标传感信号的接口确定输出接口。
在传感信号复制电路的接口中，确定接收目标传感信号的接口为输入接口，则利用传感信号复制电路中的触发电路确定除了输入接口之外的其他接口均为输出接口。
进一步地，在步骤S3中，基于复制电路，根据所述目标传感信号的电压状态分布，将所述目标传感信号进行复制处理，在所述输出接口生成多个复制传感信号。
利用传感信号复制电路中的复制电路对目标传感信号进行复制，得到的复制传感信号的电压状态分布与目标传感信号的电压状态分布相同。
本发明提供一种传感信号复制方法，利用触发电路确定输出接口，并利用复制电路对接收的目标传感信号的电压状态分布进行复制，能够精确地将多种类型的传感信号复制为多路相同的信号并输出，适用于多种传感信号类型，提高了方法的普适性。
其中，本发明提供的传感信号复制方法可以将目标传感信号复制为多路复制传感信号，在本发明后续实施例中均以对将目标传感信号复制为两路复制传感信号为例进行说明，其不视为对本发明保护范围的限定。
可选地，确定所述根据接收所述目标传感信号的端口为输入接口，所述输入接口和输出接口位于接口电路，所述接口电路包括多个结构相同的接口子电路，所述接口子电路包括：
信号接口、供电端和接地端；
所述供电端连接电源正极；
所述接地端接地处理；
所述信号接口用于接收所述目标传感信号，或输出所述复制传感信号。
具体地，接口模块包括结构相同的第一接口子电路JK1、第二接口子电路JK2和第三接口子电路JK3。
图2是本发明提供的第一接口子电路的结构示意图，如图2所示，第一接口子电路JK1的1号引脚为第一供电端口，连接VCC(电源正极)；2号引脚为信号接口S1端；3号引脚为第一接地端口，连接GND(地线)。
图3是本发明提供的第二接口子电路的结构示意图，如图3所示，第二接口子电路JK2的1号引脚为第二供电端口，连接VCC；2号引脚为信号接口S2端；3号引脚为第二接地端口，连接GND。
图4是本发明提供的第三接口子电路的结构示意图，如图4所示，第三接口子电路JK3的1号引脚为第三供电端口，连接VCC；2号引脚为信号接口S3端；3号引脚为第三接地端口，连接GND。
S1端、S2端与S3端均可以为信号的输入接口，也可以为信号的输出接口，处于同等地位。
当一个信号接口作为信号的输入接口时，另外两个接口自动变为输出接口，并可以使用多个传感信号复制电路进行级联，能够无限扩展信号输出，在1个传感信号复制电路的输出接口分别连接2个传感信号复制电路的输入接口进行一级级联，一级级联后二变四，二级级联后四变八，通过多级级联扩展所需要的接口数量。
可选地，所述触发电路包括多个结构相同的触发子电路；
每个触发子电路的控制端口分别与其他触发子电路的控制端口连接，且每个触发子电路的信号端分别与对应的信号接口连接，以根据连接所述目标传感信号的输入触发子电路，与未连接所述目标传感信号的输出触发子电路进行互锁，确定所述输出触发子电路连接的信号接口为输出接口。
图5是本发明提供的触发电路的结构示意图，如图5所示，触发电路包括：第一触发子电路、第二触发子电路和第三触发子电路。在确定第一触发子电路为输入触发子电路的情况下，可选地，所述输入触发子电路包括第一滤波电路，所述第一滤波电路，包括：电阻R1、三极管P1、电容C2和电阻R5；
在确定信号接口S1端为输入接口的情况下，所述电阻R1的一端连接所述S1端，所述电阻R1的另一端连接所述三极管P1的e极(发射极)；
所述三极管P1的c极(集电极)同时连接所述电容C2的一端与所述电阻R5的一端；
所述电容C2的另一端与所述电阻R5另一端均接地。
电阻R1通过三极管P1与电容C2以及电阻R5组成RC充放电滤波电路，P1为PNP三极管，此处三极管P1起到开关的作用。
在确定第一触发子电路为输入触发子电路的情况下，确定第二触发子电路为输出触发子电路，第二触发子电路包括第二滤波电路，第二滤波电路包括：电阻R7、三极管P2、电容C4和电阻R11；
在确定信号接口S1端为输入接口的情况下，信号接口S2端为输出接口，电阻R7的一端连接所述S2端，所述电阻R7的另一端连接所述三极管P2的c极；
所述三极管P2的c极同时连接所述电容C4的一端与所述电阻R11的一端；
所述电容C4的另一端与所述电阻R11另一端均接地。
在确定第一触发子电路为输入触发子电路的情况下，确定第三触发子电路为输出触发子电路，第三触发子电路包括第三滤波电路，第三滤波电路包括：电阻R13、三极管P3、电容C6和电阻R17；
在确定信号接口S1端为输入接口的情况下，信号接口S3端为输出接口，电阻R13的一端连接所述S3端，所述电阻R13的另一端连接所述三极管P3的e极；
所述三极管P3的c极同时连接所述电容C6的一端与所述电阻R17的一端；
所述电容C6的另一端与所述电阻R17另一端均接地。
PE1端连接三极管P1的c极，PE2端连接三极管P2的c极，PE3端连接三极管P3的c极。
通过采用P1、P2和P3这类PNP三极管作为电路开关，起到接通和关闭输入信号电路的作用；通过RC充放电网络构建了滤波电路，实现对干扰信号或误操作信号的屏蔽。
可选地，在所述触发电路包括三个触发子电路的情况下，所述输入触发子电路还包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C1、三极管N1、三极管N2、二极管D1和晶闸管J1；
所述三极管P1的b极(基极)通过所述电阻R4与所述二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极连接控制端口cu1；
所述三极管P1的e极同时连接所述三极管N1的c极和所述三极管N2的c极；
所述三极管N1的b极通过所述电阻R2连接控制端口cu2；
所述三极管N2的b极通过所述电阻R3连接控制端口cu3；
所述三极管N1的e极和所述三极管N2的e极均接地；
所述三极管P1的c极通过所述电容C1连接所述晶闸管J1的门极(JG1)；
所述晶闸管J1的阳极连接电源的正极；
所述晶闸管J1的阴极同时连接控制端口cu1和所述电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接地；
所述控制端口cu1、所述控制端口cu2和所述控制端口cu3均用于与每个触发子电路的控制端口连接。
第二触发子电路还包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电容C3、三极管N3、三极管N4、二极管D2和晶闸管J2；
所述三极管P2的b极通过所述电阻R10与所述二极管D1的正极连接，所述二极管D2的负极连接控制端口cu2；
所述三极管P2的e极同时连接所述三极管N3的c极和所述三极管N4的c极；
所述三极管N3的b极通过所述电阻R8连接控制端口cu1；
所述三极管N4的b极通过所述电阻R9连接控制端口cu3；
所述三极管N3的e极和所述三极管N4的e极均接地；
所述三极管P2的c极通过所述电容C3连接所述晶闸管J2的门极(JG2)；
所述晶闸管J2的阳极连接电源的正极；
所述晶闸管J2的阴极同时连接控制端口cu2和所述电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端接地。
第三触发子电路还包括电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R18、电容C5、三极管N5、三极管N6、二极管D3和晶闸管J3；
所述三极管P3的b极通过所述电阻R16与所述二极管D3的正极连接，所述二极管D3的负极连接控制端口cu3；
所述三极管P3的e极同时连接所述三极管N5的c极和所述三极管N6的c极；
所述三极管N5的b极通过所述电阻R14连接控制端口cu1；
所述三极管N6的b极通过所述电阻R15连接控制端口cu2；
所述三极管N5的e极和所述三极管N6的e极均接地；
所述三极管P3的c极通过所述电容C5连接所述晶闸管J3的门极(JG3)；
所述晶闸管J3的阳极连接电源的正极；
所述晶闸管J3的阴极同时连接控制端口cu3和所述电阻R18的一端，所述电阻R18的另一端接地。
在初始状态，控制端口cu1处于低电平，当目标传感信号通过S1端输入时，三极管P1的b极可以通过电阻R4、二极管D1以及电阻R6回到电源的负极形成电流回路，为三极管P1的导通创造条件，电路通过电阻R1分别给电容C1和电容C2充电，由于电容两侧的电压不能突变，电容C2两端的电压逐步升高，其中，电容C2连接PE1端的一端电压为正，当电容C2的电压升高超过晶闸管J1的门级触发电压，晶闸管J1被迅速触发导通。由于其导通特性，一旦导通，即使晶闸管J1的门级输入电平变为低电平，其依然维持导通状态。
同时电容C2以及电阻R1、电阻R5组成的电路又起到了滤波的作用，如果输入接口S1混入高频干扰信号，电容可以吸收存储该信号能量，而电阻R5可以消耗能量，从而起到抑制干扰信号的作用。
二极管D1起到抬升三极管P1导通电压的作用，如果S1端输入的信号的电压幅值较小，该信号将不足以触发电路工作，则被电路认定位干扰信号或误操作信号，从而起到屏蔽的作用。
当S1端的电压信号通过第一滤波电路触发晶闸管J1后，晶闸管J1迅速导通，此后晶闸管J1的门极失去触发作用。控制端口cu1处电位Vcu1变为电源的正极VCC电压1.2V(晶闸管导通后压降约为1.2V)，此时三极管P1的b极电位变为高电平，三极管截止，此后S1端的电压信号无法输入到第一滤波电路。三级管P1管要想导通，其c极电位需要≥(Vcu1+0.7V)，此处二极管D1起到了抬升三极管导通电位的作用。
晶闸管J1导通后，其门级电位接近为电源电压VCC，门级JG1通过电容C1、电容C2和电阻R5形成了充放电电路，最终通过对电容C1充电后，电容C1两端电压变为VCC，其中，电容C1连接晶闸管J1的门极的一端电压为正，而电容C2两端电压为0。
由于控制端口cu1又连接到电阻R8，当控制端口cu1处为高电平时，触发三极管N3饱和导通，三极管N3的集电极和发射极之间呈近似短路状态；当S1端有电压信号输入时，电流直接通过电阻R8接地，起到屏蔽信号的作用；同理。控制端口cu1又连接到电阻R14，当控制端口cu1处为高电平时，触发三极管N5饱和导通，起到屏蔽信号的作用；这样，即使S2端、S3端有电压信号输入，由于三极管P1的导通，三极管P2、三极管P3无法导通，晶闸管J2、晶闸管J3也无法导通，所以控制端口cu2与控制端口cu3电位为0。
当控制端口cu2与控制端口cu3为低电平时，三极管N1和三极管N2处于截止状态，S1端的电压信号输入不受影响。这样，三个触发子电路形成互锁电路，在同一时间内，晶闸管J1、晶闸管J2、晶闸管J3之中，只能有一个晶闸管能够导通，当其中一个晶闸管导通，其他两个晶闸管的门极无法获取触发电平，从而迫使另外两个晶闸管处于截止状态。
根据本发明提供的传感信号复制方法，通过对输入信号的连续采样，生成晶闸管的门级触发脉冲；利用晶闸管的一旦导通门级控制失效的特性，自动切断触发电路，避免RC网络形成震荡对复制电路产生影响，同时通过三极管的饱和导通来钳制其他两路的信号的输入实现对输入信号的屏蔽，在一路被触发作为输入接口后，另外两路自动变为输出接口。
可选地，所述复制电路包括多个结构相同的复制子电路；
每个复制子电路分别与所述触发电路中的每个触发子电路的控制端口连接，以利用所述触发电路中的每个触发子电路对所述每个复制子电路进行触发，并在所述复制电路中确定一个输入复制子电路和多个输出复制子电路；
所述输入复制子电路的信号端口与输入接口连接；
每个输出复制子电路的信号端口分别与对应的输出接口连接。
复制电路可以包括：第一复制子电路、第二子复制电路和第三复制子电路。
图6是本发明提供的第一复制子电路的结构示意图，如图6所示，在确定信号接口S1端为输入接口的情况下，第一复制子电路为输入复制子电路，可选地，所述输入复制子电路包括：电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、三极管P4、三极管P5、三极管P6、三极管P7、三极管N7和场效应管MOS-N1；
所述三极管N7的b极连接所述S1端，并同时通过所述电阻R20接地；
所述三极管N7的c极、所述三极管P4的e极和所述三极管P6的e极均与所述电源的正极连接；
所述三极管N7的e极同时连接所述三极管P5的b极和三极管P7的b极，且所述三极管N7的e极通过所述电阻R22与所述场效应管MOS-N1的D极(漏极)连接；
所述场效应管MOS-N1的G极(栅极)通过所述电阻R21连接所述控制端口cu1；
所述场效应管MOS-N1的S极(源极)、所述三极管P5的c极和所述三极管P7的c极同时与电源的负极连接；
所述场效应管MOS-N1的D极通过所述电阻R23连接所述三极管P4的b极；
所述三极管P4的c极通过所述电阻R24同时连接所述三极管P5的e极和信号接口S2端；
所述场效应管MOS-N1的D极通过所述电阻R25连接所述三极管P6的b极；
所述三极管P6的c极通过所述电阻R26同时连接是三极管P7的e极和信号接口S3端；
所述S2端和所述S3端均为输出接口。
三极管N7的e极还连接k1端，场效应管MOS-N1的D极连接ND1端。
电源的负极的电压为-1.25V。
图7是本发明提供的第二复制子电路的结构示意图，如图7所示，在确定信号接口S1端为输入接口的情况下，第二复制子电路为输出复制子电路，第二复制子电路包括：
电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、三极管P8、三极管P9、三极管P10、三极管P11、三极管N8和场效应管MOS-N2；
所述三极管N8的b极连接所述S2端，并同时通过所述电阻R27接地；
所述三极管N8的c极、所述三极管P8的e极和所述三极管P10的e极均与所述电源的正极连接；
所述三极管N8的e极同时连接所述三极管P9的b极和三极管P11的b极，且所述三极管N8的e极通过所述电阻R29与所述场效应管MOS-N2的D极连接；
所述场效应管MOS-N2的G极通过所述电阻R28连接所述控制端口cu2；
所述场效应管MOS-N2的S极、所述三极管P9的c极和所述三极管P11的c极同时与电源的负极连接；
所述场效应管MOS-N2的D极通过所述电阻R30连接所述三极管P8的b极；
所述三极管P8的c极通过所述电阻R31同时连接所述三极管P9的e极和S1端；
所述场效应管MOS-N2的D极通过所述电阻R32连接所述三极管P10的b极；
所述三极管P10的c极通过所述电阻R33同时连接是三极管P11的e极和S3端。
三极管N8的e极还连接k2端，场效应管MOS-N2的D极连接ND2端。
图8是本发明提供的第三复制子电路的结构示意图，如图8所示，在确定信号接口S1端为输入接口的情况下，第三复制子电路为输出复制子电路，第三复制子电路包括：
电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、三极管P12、三极管P13、三极管P14、三极管P15、三极管N9和场效应管MOS-N3；
所述三极管N9的b极连接所述S3端，并同时通过所述电阻R34接地；
所述三极管N9的c极、所述三极管P12的c极和所述三极管P14的c极均与所述电源的正极连接；
所述三极管N9的e极同时连接所述三极管P13的b极和三极管P15的b极，且所述三极管N9的e极通过所述电阻R36与所述场效应管MOS-N3的D极连接；
所述场效应管MOS-N3的G极通过所述电阻R35连接所述控制端口cu2；
所述场效应管MOS-N1的S极、所述三极管P13的c极和所述三极管P15的c极同时与电源的负极连接；
所述场效应管MOS-N3的D极通过所述电阻R37连接所述三极管P12的b极；
所述三极管P12的c极通过所述电阻R38同时连接所述三极管P13的e极和S1端；
所述场效应管MOS-N3的D极通过所述电阻R39连接所述三极管P14的b极；
所述三极管P14的c极通过所述电阻R40同时连接是三极管P15的e极和S2端。
三极管N9的e极还连接k3端，场效应管MOS-N3的D极连接ND3端。
在第一复制子电路中，控制端口cu1通过电阻R21连接到场效应管MOS-N1的G极，当控制端口cu1为高电平时，场效应管MOS-N1的G极和S极之间电压为VGS，其中，VGS1＝VCC-1.2V+1.5V；VGS大于MOS-N1管的导通阀值(约2.5V)，故场效应管MOS-N1导通；同时控制端口cu2通过电阻R28连接到场效应管MOS-N2，控制端口cu3通过电阻R35连接到场效应管MOS-N3；控制端口cu2与控制端口cu3为低电平时，场效应管MOS-N2和场效应管MOS-N3的VGS2＝1.5V且VGS3＝1.5V，场效应管MOS-N2和场效应管MOS-N3的G极和S级之间电压均小于导通阀值，场效应管MOS-N2和场效应管MOS-N3均处于截止状态。这样S2端与S3端无法有效输入信号，第二接口子电路、第三接口子电路，以及第二复制子电路和第二复制子电路均无法工作，迫使S2端与S3端只能成为输出接口。
当场效应管MOS-N1处于导通状态时，为三极管N7提供了导通条件，三极管N7与电阻R22组成了射极跟随电路，k1端的电位为Vk1＝VS1-VbeN7，VbeN7为三极管N7的b极和e级之间的压降；三极管N7为NPN三极管，三极管P5和三极管P7为PNP三极管，他们之间为互补极性对管，性能参数一致，故基极与发射极之间的导通电压Vbe相同。
三极管P5、三极管P4、电阻R23与电阻R24构成了二级射极跟随电路，输出接口S2端的电位VS2＝Vk1+VbeP5＝Vk1+VbeN7＝VS1；其中，VbeP5为三极管P5的b极和e级之间的压降，NPN三极管P5与PNP三极管N7的b极和e级之间的导通电压相等；同时三极管P6、三极管P7、电阻R25与电阻R26也构成了二级射极跟随电路，输出接口S3端的电位VS3＝Vk1+VbeP7＝Vk1+VbeN7＝VS1；其中，VbeP7为三极管P7的b极和e级之间的压降，NPN三极管P7与PNP三极管N7的b极和e级之间的导通电压相等，故S2端和S3端的输出电压与S1端的输入电压保持一致，VS2＝VS3＝VS1。在复制子电路中，通过采用不同极性的晶体对管，有效消除了基极与发射极之间直流偏压对传感信号的影响。
PNP三极管P4和三极管P6起到开关的作用，三极管P4的b极通过电阻R23连接到场效应管MOS-N1管的D极，当场效应管MOS-N1处于导通状态时，D极的电位接近-1.25V，三极管P4饱和导通，从而保证射极跟随电路有效工作；同理，三极管P6的b极通过电阻R25连接到场效应管MOS-N1管的D极，当场效应管MOS-N1处于导通状态时，三极管P6饱和导通，从而保证射极跟随电路有效工作。由于传感器输出的信号强度往往比较弱，采用射极跟随电路可以有效提高输出信号的带负载的能力；当场效应管MOS-N1处于截止状态时，三极管P4、三极管P6均处于截止状态，同时三极管P5、三极管P7也处于截止状态，S2端、S3端输出的电压信号的电位为0。
电阻R20、电阻R27以及电阻R34为信号端的下拉电阻，其作用为在没有信号输入时，确保信号端口获得一个确定的低电平，而不是处于一种悬空状态。
当所有的接口断开时，电容C1放电通过晶闸管J1、电阻R6形成放电回路，电路回到初始状态正常。
初始状态下，本发明提供的传感信号复制电路的JI、J2和J3三个接口均为同等地位，当其中一个接口接入如模拟电压信号、三角波电压、脉冲信号等目标传感信号时，另外两路自动变为输出接口，且输出接口输出的信号与输入信号保持一致；如果需要4路输出信号时，可将2路输出信号再接一级电路，使得2路信号变为4路信号。如果需要较多的输出信号时，可以采用级联的方式，扩展输出接口。
根据本发明提供的传感信号复制方法，通过采用NPN三极管和PNP三极管形成的对管，形成了两极射极跟随器电路，将一路信号复制为两路信号输出，提高了输出信号的驱动能力。通过对本电路的接口进行级联，可以扩展很多路输出接口，同时降低了输出电阻。
电源的负极是基于负电源产生电路产生的，图9是本发明提供的负电源产生电路的结构示意图，如图9所示，负电源产生电路包括：
MC34036芯片、电阻Rs、电容C01、电容C02、电阻Ro、稳压二极管D0、电感L1；
MC34036芯片的1号引脚、7号引脚和8号引脚同时连接电阻Rsc的一端；
电阻Rsc的另一端、MC34036芯片的6号引脚和电容C02的正极同时连接电源的正极；电容C02的负极接地；
MC34036芯片的2号引脚通过电感L1接地，MC34036芯片的2号引脚还连接稳压二极管D0的负极；
稳压二极管D0的正极连接电源的负极Vout；
MC34036芯片的3号引脚通过电容C01连接电源的负极；
MC34036芯片的4号引脚连接电源的负极；
MC34036芯片的5号引脚接地，且通过电阻Ro连接电源的负极。
负电源产生电路输出的-1.25V负电源可以保证三极管的持续导通，避免输入信号电压很低时出现三极管截止失真，即使输入信号的电压为0V时，复制电路也可以输出0V电压信号。
本发明整体结构简单，使用元器件少，便于实现；均采用通用元器件设计，成本较低；相对于采用集成运放电路，本发明无需提供高精度电源，对电源要求较低。
本发明在应用时，目标传感信号由接口电路输入，在触发电路中，经三极管后通过RC滤波电路产生触发脉冲，触发晶闸管导通，从而自动确定哪一个接口为输入接口，而另两个为输出接口；确立好输入输出接口后，在复制电路中，采用二级电压跟随电路，将输入的目标传感信号复制为两路相同的复制传感信号输出，具有输入阻抗高，输出阻抗低，带负载能力强的特点。
表1为本发明实施例提供的传感信号复制电路的元器件配置表。
表1元器件配置表
Figure BDA0003545794430000201
Figure BDA0003545794430000211
本发明实施例提供的传感信号复制电路具有低成本、低偏差以及低温漂的特点，有3个信号接口，在实际使用过程中，电路接口不用区分哪一路是输入接口或输出接口，最先输入目标传感信号的接口自动变为输入接口，其他两个接口自动变为输出接口，输出的复制传感信号与输入的目标传感信号保持一致，可以有效避免输入输出接口插错的问题。
图10是本发明提供的仿真实验的波形示意图之一，如图10所示，横坐标为时间，单位为毫秒(ms)，纵坐标为电压，单位为伏(V)；控制端口cu1的电压为VCU1，PE1端的电压为VPE1，S1端的电压为0VS1。当从S1端输入电压幅值5V，频率为200HZ，占空比为40％的脉冲信号时，第一滤波电路在约65ms处产生触发脉冲，触发晶闸管J1导通，从而使得晶闸管J2和J3只能处于关断状态，此时，S1端作为信号的输入接口，S2端和S3端自动成为信号的输出接口。经过复制电路后，图11是本发明提供的仿真实验的波形示意图之二，如图11所示，横坐标为时间，单位为ms，纵坐标为电压，单位为V，S1端的电压为VS1，S2端的电压为VS2，S3端的电压为VS3；S2以及S3输出与S1接口一致的脉冲信号。
图12是本发明提供的仿真实验的波形示意图之三，如图12所示，横坐标为时间，单位为ms，纵坐标为电压，单位为V；控制端口cu2的电压为Vcu2，PE2端的电压为VPE2，S2端的电压为VS2。当从S2端输入3V的模拟电压信号时，第二滤波电路在约57ms处产生触发脉冲，触发晶闸管J2导通，从而使得晶闸管J1和J3只能处于关断状态，这样S2端作为信号的输入接口，S1端和S3端自动成为信号的输出口。图13是本发明提供的仿真实验的波形示意图之四，如图13所示，横坐标为时间，单位为ms，纵坐标为电压，单位为V，S1端的电压为VS1，S2端的电压为VS2，S3端的电压为VS3；经过复制电路后，S1端以及S3端输出与S2端一致的模拟电压信号。
图14是本发明提供的仿真实验的波形示意图之五，如图14所示，横坐标为时间，单位为ms，纵坐标为电压，单位为V；控制端口cu3的电压为Vcu3，PE3端的电压为VPE3，S3端的电压为VS3；当从S3端输入电压幅值8V，频率为250HZ的三角波信号时，第三滤波电路在约38ms处产生触发脉冲，触发晶闸管J3导通，从而使得晶闸管J1和J2只能处于关断状态，这样S3端作为信号的输入接口，S1端、S2端自动成为信号的输出接口。图15是本发明提供的仿真实验的波形示意图之六，如图15所示，横坐标为时间，单位为ms，纵坐标为电压，单位为V，S1端的电压为VS1，S2端的电压为VS2，S3端的电压为VS3；经过复制电路后，S1端以及S2端输出与S3端一致的三角波信号。
图16是本发明提供的仿真实验的波形示意图之七，如图16所示，横坐标为时间，单位为ms，纵坐标为电压，单位为V，控制端口cu1的电压为Vcu1，PE1端的电压为VPE1，S1端的电压为VS1；当从S1端输入高频干扰信号时，第一滤波电路无法产生触发脉冲，使得晶闸管J1、J2和J3都处于关断状态，这样复制电路无法工作，图17是本发明提供的仿真实验的波形示意图之八，如图17所示，横坐标为时间，单位为ms，纵坐标为电压，单位为V，S1端的电压为VS1，S2端的电压为VS2，S3端的电压为VS3；尽管S1端输入了高频干扰脉冲信号，但由于电路屏蔽了该信号，S2端以及S3端接口均输出0V。
下面对本发明提供的传感信号复制装置进行描述，下文描述的传感信号复制装置与上文描述的传感信号复制方法可相互对应参照。
图18是本发明提供的传感信号复制装置的结构示意图，如图18所示，包括：
接收模块1801，用于接收目标传感信号；
确定模块1802，用于基于触发电路，根据接收所述目标传感信号的接口确定输出接口；
复制模块1803，用于基于复制电路，根据所述目标传感信号的电压状态分布，将所述目标传感信号进行复制处理，在所述输出接口生成多个复制传感信号。
首先，接收模块1801，接收目标传感信号。
利用传感信号复制电路中的任一接口连接目标传感器接口，接收目标传感器发送的目标传感信号。
目标传感信号为待复制传感信号。
进一步地，确定模块1802，基于触发电路，根据接收所述目标传感信号的接口确定输出接口。
在传感信号复制电路的接口中，确定接收目标传感信号的接口为输入接口，则利用传感信号复制电路中的触发电路确定除了输入接口之外的其他接口均为输出接口。
进一步地，复制模块1803，基于复制电路，根据所述目标传感信号的电压状态分布，将所述目标传感信号进行复制处理，在所述输出接口生成多个复制传感信号。
利用传感信号复制电路中的复制电路对目标传感信号进行复制，得到的复制传感信号的电压状态分布与目标传感信号的电压状态分布相同。
本发明提供一种传感信号复制装置，利用触发电路确定输出接口，并利用复制电路对接收的目标传感信号的电压状态分布进行复制，能够精确地将多种类型的传感信号复制为多路相同的信号并输出，适用于多种传感信号类型，提高了方法的普适性。
图19是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图19所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1910、通信接口(Communications Interface)1920、存储器(memory)1930和通信总线1940，其中，处理器1910，通信接口1920，存储器1930通过通信总线1940完成相互间的通信。处理器1910可以调用存储器1930中的逻辑指令，以执行传感信号复制方法，该方法包括：接收目标传感信号；基于触发电路，根据接收所述目标传感信号的接口确定输出接口；基于复制电路，根据所述目标传感信号的电压状态分布，将所述目标传感信号进行复制处理，在所述输出接口生成多个复制传感信号。
此外，上述的存储器1930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的传感信号复制方法，该方法包括：接收目标传感信号；基于触发电路，根据接收所述目标传感信号的接口确定输出接口；基于复制电路，根据所述目标传感信号的电压状态分布，将所述目标传感信号进行复制处理，在所述输出接口生成多个复制传感信号。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的传感信号复制方法，该方法包括：接收目标传感信号；基于触发电路，根据接收所述目标传感信号的接口确定输出接口；基于复制电路，根据所述目标传感信号的电压状态分布，将所述目标传感信号进行复制处理，在所述输出接口生成多个复制传感信号。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种传感信号复制方法，其特征在于，包括：
接收目标传感信号；
基于触发电路，根据接收所述目标传感信号的接口确定输出接口；
基于复制电路，根据所述目标传感信号的电压状态分布，将所述目标传感信号进行复制处理，在所述输出接口生成多个复制传感信号。
2.根据权利要求1所述的传感信号复制方法，其特征在于，确定所述根据接收所述目标传感信号的接口为输入接口，所述输入接口和输出接口位于接口电路，所述接口电路包括多个结构相同的接口子电路，所述接口子电路包括：
信号接口、供电端和接地端；
所述供电端连接电源正极；
所述接地端接地处理；
所述信号接口用于接收所述目标传感信号，或输出所述复制传感信号。
3.根据权利要求2所述的传感信号复制方法，其特征在于，所述触发电路包括多个结构相同的触发子电路；
每个触发子电路的控制端口分别与其他触发子电路的控制端口连接，且每个触发子电路的信号端分别与对应的信号接口连接，以根据连接所述目标传感信号的输入触发子电路，与未连接所述目标传感信号的输出触发子电路进行互锁，确定所述输出触发子电路连接的信号接口为输出接口。
4.根据权利要求3所述的传感信号复制方法，其特征在于，所述复制电路包括多个结构相同的复制子电路；
每个复制子电路分别与所述触发电路中的每个触发子电路的控制端口连接，以利用所述触发电路中的每个触发子电路对所述每个复制子电路进行触发，并在所述复制电路中确定一个输入复制子电路和多个输出复制子电路；
所述输入复制子电路的信号端口与输入接口连接；
每个输出复制子电路的信号端口分别与对应的输出接口连接。
5.根据权利要求4所述的传感信号复制方法，其特征在于，所述输入触发子电路包括第一滤波电路，所述第一滤波电路，包括：电阻R1、三极管P1、电容C2和电阻R5；
在确定信号接口S1端为输入接口的情况下，所述电阻R1的一端连接所述S1端，所述电阻R1的另一端连接所述三极管P1的e极(发射极)；
所述三极管P1的c极(集电极)同时连接所述电容C2的一端与所述电阻R5的一端；
所述电容C2的另一端与所述电阻R5另一端均接地。
6.根据权利要求5所述的传感信号复制方法，其特征在于，在所述触发电路包括三个触发子电路的情况下，所述输入触发子电路还包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C1、三极管N1、三极管N2、二极管D1和晶闸管J1；
所述三极管P1的b极(基极)通过所述电阻R4与所述二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极连接控制端口cu1；
所述三极管P1的e极同时连接所述三极管N1的c极和所述三极管N2的c极；
所述三极管N1的b极通过所述电阻R2连接控制端口cu2；
所述三极管N2的b极通过所述电阻R3连接控制端口cu3；
所述三极管N1的e极和所述三极管N2的e极均接地；
所述三极管P1的c极通过所述电容C1连接所述晶闸管J1的门极(JG1)；
所述晶闸管J1的阳极连接电源的正极；
所述晶闸管J1的阴极同时连接控制端口cu1和所述电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接地；
所述控制端口cu1、所述控制端口cu2和所述控制端口cu3均用于与每个触发子电路的控制端口连接。
7.根据权利要求6所述的传感信号复制方法，其特征在于，所述输入复制子电路包括：电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、三极管P4、三极管P5、三极管P6、三极管P7、三极管N7和场效应管MOS-N1；
所述三极管N7的b极连接所述S1端，并同时通过所述电阻R20接地；
所述三极管N7的c极、所述三极管P4的e极和所述三极管P6的e极均与所述电源的正极连接；
所述三极管N7的e极同时连接所述三极管P5的b极和三极管P7的b极，且所述三极管N7的e极通过所述电阻R22与所述场效应管MOS-N1的D极(漏极)连接；
所述场效应管MOS-N1的G极(栅极)通过所述电阻R21连接所述控制端口cu1；
所述场效应管MOS-N1的S极(源极)、所述三极管P5的c极和所述三极管P7的c极同时与电源的负极连接；
所述场效应管MOS-N1的D极通过所述电阻R23连接所述三极管P4的b极；
所述三极管P4的c极通过所述电阻R24同时连接所述三极管P5的e极和信号接口S2端；
所述场效应管MOS-N1的D极通过所述电阻R25连接所述三极管P6的b极；
所述三极管P6的c极通过所述电阻R26同时连接是三极管P7的e极和信号接口S3端；
所述S2端和所述S3端均为输出接口。
8.一种传感信号复制装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收目标传感信号；
确定模块，用于基于触发电路，根据接收所述目标传感信号的接口确定输出接口；
复制模块，用于基于复制电路，根据所述目标传感信号的电压状态分布，将所述目标传感信号进行复制处理，在所述输出接口生成多个复制传感信号。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述传感信号复制方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述传感信号复制方法。
11.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述传感信号复制方法。
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