CN202548257U - 故障诊断电路及车载系统 - Google Patents
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Abstract
一种故障诊断电路及车载系统。所述故障诊断电路包括第一诊断单元，所述第一诊断单元包括连接待诊断电路的电源的第一端、连接所述待诊断电路的第二端，以及适于输出第一诊断信号的第一诊断信号输出端。所述故障诊断电路还包括第二诊断单元。本实用新型技术方案的故障诊断电路通过第一诊断单元和第二诊断单元结合判断待诊断电路正常工作、断路或对地短路。该故障诊断电路使用户能够通过输出信号及时地获知待诊断电路的实时工作状态，有效减少服务中断给行车带来的安全隐患。该故障诊断电路可以应用于如收音机天线电路、麦克风电路、低压差分信号电路、GPS天线电路等多种待诊断电路中。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车电子领域，特别涉及一种故障诊断电路及车载系统。
背景技术
车载系统中，信息娱乐系统是发展最为迅速的部分，它主要可分为三大类：音频、视频以及导航和远程信息服务。其性能受到越来越多用户的关注，最新的进展已经可以将USB、MP3、蓝牙、和iPod带入车内。新的车载系统中集成了GPS、影音娱乐、蓝牙通讯等多种功能，配有智能读卡器、CD/DVD驱动等多种电子模块。
这些电子模块和各种接口使车载系统面临诸多潜在危险，包括过电流、过电压以及会损坏敏感电子设备的静电释放，它们都有可能损坏电子线路。造成过流的原因主要有电压升高和负载异常；对于过电压情况相对复杂，车载环境中存在多种瞬间过压，这些瞬间过压有可能对电路造成永久的损坏，车载环境中电源电路中的瞬间过压包括：负载突降、跳变开始以及各种各样的电压噪声；而对于汽车的使用环境，静电释放防护等级要求远远高于在普通家用/商用电子设备中的相应要求，上述静电来源于物体间的相对运动和电荷积累，积聚的电荷通过一定的路径释放从而形成放电。
以车载系统中的导航系统为例，其GPS天线、电源、低压差分信号(LVDS，Low-Voltage Differential Signaling)电缆是否发生异常，都要立刻通知用户进行相应地处理，确保不会影响行车安全。图1是现有车载系统的结构示意图。如图1所示，车载系统100包括中央处理器40、GPS单元60、与GPS单元60连接的GPS天线电路20A。GPS天线电路20A接收到卫星信号后发送至GPS单元；GPS单元中的射频芯片和基带芯片将卫星信号进行解码处理，并计算汽车所处位置的坐标；中央处理器40用于控制车载系统100中的各种电子模块和接口。若GPS天线电路20A发生故障，则GPS单元不能正常接收卫星信号。此时用户如果不能尽快获知天线故障，则可能无法得到及时的导航服务，影响行车安全。
因此，对车载系统线路中的多数模块和接口都需要设计故障诊断电路。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是车载系统中电路模块和各种接口面临断路或短路等情况，有可能损坏车载系统线路而影响行车安全。
为解决上述问题，本实用新型实施例提供一种故障诊断电路，包括第一诊断单元，所述第一诊断单元包括连接待诊断电路的电源的第一端、连接所述待诊断电路的第二端，以及适于输出第一诊断信号的第一诊断信号输出端。
可选的，所述故障诊断电路还包括第二诊断单元，所述第二诊断单元包括连接所述第一诊断单元的第二端的信号输入端以及适于输出第二诊断信号的第二诊断信号输出端。
可选的，所述第一诊断单元包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻以及比较器；所述第一电阻串接于所述第一端和所述第二端之间；所述第二电阻和第三电阻串接在所述第一端和第一电压源之间；所述比较器的正输入端连接至所述第二电阻和所述第三电阻之间，负输入端连接所述第二端，输出端连接所述第一诊断信号输出端。
可选的，所述第二诊断单元包括反相器，所述反相器的输入端连接所述信号输入端，所述反相器的输出端连接所述第二诊断信号输出端。
可选的，所述反相器为CMOS反相器。
可选的，所述故障诊断电路还包括串接在所述待诊断电路和所述第二端之间的磁珠。
可选的，所述故障诊断电路还包括串接在所述待诊断电路的电源和所述第一端之间的保险丝。
可选的，所述故障诊断电路还包括：并联在所述待诊断电路的电源和第二电压源之间的第一滤波电容和第二滤波电容。
本实用新型实施例还提供一种车载系统，包括待诊断电路，还包括上述故障诊断电路。
可选的，所述待诊断电路为GPS天线电路、收音机天线电路、麦克风电路或低压差分信号电路。
可选的，所述车载系统还包括中央处理器和显示单元；所述显示单元、所述第一诊断信号输出端、所述第二诊断信号输出端分别连接所述中央处理器。
与现有技术相比，本实用新型技术方案的故障诊断电路的技术效果在于利用了比较器和反相器的特性，通过第一诊断单元判断待诊断电路是否断路，通过第二诊断单元判断待诊断电路是否短路，通过第一诊断单元和第二诊断单元结合判断待诊断电路正常工作、断路或对地短路。该故障诊断电路使用户能够及时地获知待诊断电路的实时工作状态。当遇到待诊断电路发生故障的情况，故障诊断电路通过交互界面提醒用户及时维修，有效减少服务中断给行车带来的安全隐患。
另外，还可以通过调节本实用新型技术方案的故障诊断电路中第一电阻、第二电阻、第三电阻的阻值，使该故障诊断电路可以应用于如收音机天线电路、麦克风电路、低压差分信号电路、GPS天线电路等多种待诊断电路中。
附图说明
图1是现有车载系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例的包括故障诊断电路的车载系统的结构示意图；
图3是本实用新型实施例的故障诊断电路的电路图；
图4是本实用新型实施例的车载系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。
针对现有技术的问题，发明人经过研究，提供了一种故障诊断电路。请参考图2和图3，图2是本实用新型实施例的包括故障诊断电路的车载系统的结构示意图，图3是本实用新型实施例的故障诊断电路的电路图。
故障诊断电路30包括第一诊断单元31，所述第一诊断单元31包括连接待诊断电路的电源VCC的第一端31a、连接所述待诊断电路20的第二端31b，以及适于输出第一诊断信号的第一诊断信号输出端ANT_DET。
如图3所示，所述第一诊断单元31包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及比较器311；所述第一电阻R1串接于所述第一端31a和所述第二端31b之间；所述第二电阻R2和第三电阻R3串接在所述第一端31a和第一电压源U1之间，具体地，所述第二电阻R2的一端连接所述第一端31a，所述第二电阻R2的另一端连接所述第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端连接至第一电压源U1，本实施例中第三电阻R3的另一端接地；所述比较器311的正输入端连接至所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间，负输入端连接所述第二端31b，输出端连接所述第一诊断信号输出端ANT_DET。
本实施例的第一诊断单元31可以用于判断待诊断电路20是否断路。下面以GPS天线电路为例详细说明本实施例的故障诊断电路如何判定待诊断电路(即GPS天线电路)是否断路。
第一诊断单元31的第二端31b连接至GPS天线电路的待诊断电路接入端GPS_ANT，若GPS天线电路正常工作，其正常工作消耗的电流为50mA，电源电压VCC为5V。取第一电阻R1为33欧姆，第二电阻R2为1000欧姆，第三电阻R3为18000欧姆，第一电流源U1的电压为0。
比较器311的正输入端的电压为：
比较器311的负输入端的电压为：U311-＝5V-0.05A*R1＝3.35V，
可见，U311+＞U311-。比较器311的输出端输出高电平。
若GPS天线电路断路，则没有电流流过待诊断电路20，电源电压VCC为5V。第一电阻R1为33欧姆，第二电阻R2为1000欧姆，第三电阻R3为18000欧姆，第一电流源U1的电压为0。
比较器311的正输入端的电压为：
比较器311的负输入端的电压与电源电压相同，即U311-＝5V，
可见，U311+＜U311-。比较器311的输出端输出低电平。
由于第一诊断信号输出端ANT_DET和比较器311的输出端相连，所以，通过在第一诊断信号输出端ANT_DET采集比较器311输出的电平即可判断待诊断电路是处于正常工作状态还是处于断路状态。
此外，在本实施例中，所述比较器311的输出端和所述第一诊断信号输出端ANT_DET之间还串接有第六电阻R6，也就是所述比较器311的输出端可以通过第六电阻R6连接至所述第一诊断信号输出端ANT_DET，第六电阻R6用于调试所述第一诊断单元31，在其他实施例中，所述比较器311的输出端也可以直接连接至所述第一诊断信号输出端ANT_DET。
需要说明的是，本实施例中第一诊断单元31可以用于诊断多种待诊断电路，如收音机天线电路、麦克风电路或低压差分信号电路等，而并不仅限于应用在GPS天线电路中。所述第一电阻R1、第二电阻R2、及第三电阻R3的阻值并不固定，可以根据各种待诊断电路的工作电流进行调整。所述第一电压源输出的电压可以为0，即所述第三电阻R3的一端接地。在其他实施例中，根据其他待诊断电路需要，第一电压源可以为正电压或者负电压。
本实施例中，所述故障诊断电路30还可以包括第二诊断单元32，所述第二诊断单元32包括连接所述第一诊断单元31的第二端31b的信号输入端32a以及适于输出第二诊断信号的第二诊断信号输出端ANT_SHORT。
请再参阅图3，所述第二诊断单元32可以包括反相器321，所述反相器321的输入端连接所述信号输入端32a，所述反相器321的输出端连接所述第二诊断信号输出端ANT_SHORT。
所述反相器可以为CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)反相器。所述反相器也可以为TTL(Transistor-Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑门电路)反相器。所述CMOS反相器或所述TTL反相器的结构可以参考现有技术，此不赘述。
本实施例的第二诊断单元32可以用于和第一诊断单元31结合判断待诊断电路20是否短路。下面以GPS天线电路为例详细说明本实施例的故障诊断电路如何判定待诊断电路(即GPS天线电路)是否短路。
当待诊断电路正常工作时，所述反相器321的输入端连接所述信号输入端32a。由前述第一诊断单元31正常工作状态中描述可知比较器311的负输入端的电压为：U311-＝5V-0.05A*R1＝3.35V，由于比较器311的负输入端的电压和第二诊断单元32的信号输入端32a的电压相等，故，第二诊断单元32的信号输入端32a的电压也是3.35V。因此，待诊断电路正常工作时，所述反相器321的输出端输出低电平，所述比较器311的输出端输出高电平。
当待诊断电路对地短路时，待诊断电路接入端GPS_ANT的电压为0V，故第二诊断单元32的信号输入端32a的电压也是0。因此，待诊断电路对地短路时，所述反相器321的输出端输出高电平，所述比较器311的输出端输出高电平。
由于第一诊断信号输出端ANT_DET和比较器311的输出端相连，第二诊断信号输出端ANT_SHORT和所述反相器321的输出端相连，所以，在第一诊断信号输出端ANT_DET采集所述比较器311输出的电平，在第二诊断信号输出端ANT_SHORT采集所述反相器321输出的电平，即可判断待诊断电路是否处于短路状态，例如，在第一诊断信号输出端ANT_DET输出高电平，且第二诊断信号输出端ANT_SHORT输出的电平由低变高时，待诊断电路对地短路。
需要说明的是，本实施例中第二诊断单元32可以用于诊断多种待诊断电路，如收音机天线电路、麦克风电路、低压差分信号电路等，而并不仅限于应用在GPS天线电路中。
综上，通过第一诊断单元和第二诊断单元结合，即可判断待诊断电路处于正常工作状态、断路状态或者对地短路状态。
若待诊断电路处于正常工作状态，第一诊断单元31的第一诊断信号输出端ANT_DET输出高电平，第二诊断单元32的第二诊断信号输出端ANT_SHORT输出低电平。
若待诊断电路处于断路状态，第一诊断单元31的第一诊断信号输出端ANT_DET输出低电平，第二诊断单元32的第二诊断信号输出端ANT_SHORT输出低电平。
若待诊断电路处于对地短路状态，第一诊断单元31的第一诊断信号输出端ANT_DET输出高电平，第二诊断单元32的第二诊断信号输出端ANT_SHORT输出高电平。
本实施例中，所述故障诊断电路还包括串接在所述待诊断电路20和所述第二端32b之间的磁珠L，也就是说，所述第一诊断单元31的第二端31b可以通过磁珠L连接至所述待诊断电路20。磁珠L的特性是，在低频时，表现为低阻抗；在100MHz以上表现为高阻抗。在待诊断电路20上串接磁珠能够减小高频干扰、尖峰干扰和静电放电脉冲干扰对待诊断电路的影响。在其他实施例中，所述第一诊断单元31的第二端31b也可以直接连接至所述待诊断电路20。
所述故障诊断电路还可以包括并联在所述待诊断电路的电源VCC和第二电压源U2之间的第一滤波电容C1和第二滤波电容C2。所述第二电压源U2的电压可以为0，即所述第一滤波电容C1的一端接电源VCC，另一端接地；第二滤波电容C2的一端接电源VCC，另一端接地。在其他实施例中，也可以不包括第一滤波电容C1和第二滤波电容C2。
所述故障诊断电路还可以包括串接在所述待诊断电路20的电源VCC和所述第一端31a之间的保险丝F，也就是说，所述第一诊断单元31的第一端31a通过保险丝F连接至所述待诊断电路20的电源VCC。所述保险丝F用于防止所述待诊断电路短路出现大电流。所述保险丝F可以采用熔断电流为100mA的可恢复性熔断保险丝。在其他实施例中，所述第一诊断单元31的第一端31a也可以直接连接至所述待诊断电路20的电源VCC。
需要说明的是，上述实施例是以结合第一诊断单元31和第二诊断单元32为例进行说明，由此判断待诊断电路20是否正常工作。在其他实施例中，所述故障诊断电路也可以仅包括第一诊断单元31，即仅用于判断待诊断电路20是否断路。
本实用新型实施例还提供一种车载系统，请再参阅图2，所述车载系统包括待诊断电路20和所述故障诊断电路30。所述待诊断电路20可以为GPS天线电路、收音机天线电路、麦克风电路或低压差分信号电路。所述故障诊断电路30包括第一诊断单元31和第二诊断单元32。
进一步地，所述车载系统还可以包括显示单元50。显示单元50用于通过友好的界面交互，向用户显示待诊断电路20的工作状态。所述显示单元50、所述第一诊断单元31、所述第二诊断单元32分别连接所述中央处理器40。具体地，所述第一诊断单元31通过第一诊断信号输出端连接至中央处理器40，所述第二诊断单元32通过第二诊断信号输出端连接至所述中央处理器40。
以待诊断电路为GPS天线电路为例，请参阅图4，所述车载系统100A包括中央处理器40、GPS单元60、与所述GPS单元60连接的GPS天线电路20A和故障诊断电路30。GPS天线电路20A作为待诊断电路，故障诊断电路30用于判断所述GPS天线电路20A是否处于正常工作状态。所述待诊断电路也可以是收音机天线电路、麦克风电路、低压差分信号电路等。请结合图1所述现有的车载系统结构示意图。本实施例所述车载系统与现有的车载系统的区别在于：本实施例所述车载系统100A在中央处理器40和GPS天线电路20A之间增加了故障诊断电路30。若天线发生故障，结合图2，故障诊断电路30通过第一诊断单元31和第二诊断单元32向所述中央处理器40发送相应的信号。若待诊断电路处于正常工作状态，第一诊断单元31的第一诊断信号输出端输出高电平，第二诊断单元32的第二诊断信号输出端输出低电平。若待诊断电路处于断路状态，第一诊断单元31的第一诊断信号输出端输出低电平，第二诊断单元32的第二诊断信号输出端输出低电平。若待诊断电路处于对地短路状态，第一诊断单元31的第一诊断信号输出端输出高电平，第二诊断单元32的第二诊断信号输出端输出高电平。采用本实施例所述车载系统100A，用户能够获知GPS天线的实时工作状态，便于在遇到GPS天线发生故障时，及时维修，避免导航服务的中断。
综上，本实用新型技术方案的故障诊断电路利用了比较器和反相器的特性，通过第一诊断单元判断待诊断电路是否断路，通过第二诊断单元判断待诊断电路是否短路，通过第一诊断单元和第一诊断单元结合判断待诊断电路正常工作、断路或对地短路。该故障诊断电路使用户能够通过输出信号及时地获知待诊断电路的实时工作状态。当遇到待诊断电路发生故障的情况，故障诊断电路通过交互界面提醒用户及时维修，有效减少服务中断给行车带来的安全隐患。另外，还可以通过调节故障诊断电路中第一电阻、第二电阻、第三电阻的阻值，使该故障诊断电路可以应用于如收音机天线电路、麦克风电路、低压差分信号电路、GPS天线电路等多种待诊断电路中。
本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (11)
1.一种故障诊断电路，其特征在于，包括第一诊断单元，所述第一诊断单元包括连接待诊断电路的电源的第一端、连接所述待诊断电路的第二端，以及适于输出第一诊断信号的第一诊断信号输出端。
2.根据权利要求1所述的故障诊断电路，其特征在于，所述故障诊断电路还包括第二诊断单元，所述第二诊断单元包括连接所述第一诊断单元的第二端的信号输入端以及适于输出第二诊断信号的第二诊断信号输出端。
3.根据权利要求1所述的故障诊断电路，其特征在于，所述第一诊断单元包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻以及比较器；
所述第一电阻串接于所述第一端和所述第二端之间；
所述第二电阻和第三电阻串接在所述第一端和第一电压源之间；
所述比较器的正输入端连接至所述第二电阻和所述第三电阻之间，负输入端连接所述第二端，输出端连接所述第一诊断信号输出端。
4.根据权利要求2所述的故障诊断电路，其特征在于，所述第二诊断单元包括反相器，所述反相器的输入端连接所述信号输入端，所述反相器的输出端连接所述第二诊断信号输出端。
5.根据权利要求4所述的故障诊断电路，其特征在于，所述反相器为CMOS反相器。
6.根据权利要求1所述的故障诊断电路，其特征在于，还包括串接在所述待诊断电路和所述第二端之间的磁珠。
7.根据权利要求1所述的故障诊断电路，其特征在于，还包括串接在所述待诊断电路的电源和所述第一端之间的保险丝。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的故障诊断电路，其特征在于，还包括：并联在所述待诊断电路的电源和第二电压源之间的第一滤波电容和第二滤波电容。
9.一种车载系统，包括待诊断电路，其特征在于，还包括权利要求1至8中任一项所述的故障诊断电路。
10.根据权利要求9所述的车载系统，其特征在于，所述待诊断电路为GPS天线电路、收音机天线电路、麦克风电路或低压差分信号电路。
11.根据权利要求9所述的车载系统，其特征在于，还包括中央处理器和显示单元；
所述显示单元、所述第一诊断信号输出端、所述第二诊断信号输出端分别连接所述中央处理器。
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|---|---|---|---|---|
| CN102967793A (zh) * | 2012-11-23 | 2013-03-13 | 深圳市航盛电子股份有限公司 | 一种车载终端天线开路短路检测电路 |
| CN105841776A (zh) * | 2015-01-15 | 2016-08-10 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 水位检测电路及其自检方法和烹饪器具 |
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2012
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