CN203133188U

CN203133188U - 一种汽车开关量信号三态检测的电路

Info

Publication number: CN203133188U
Application number: CN 201220590361
Authority: CN
Inventors: 陆协和; 杨昆明; 周琦; 耿建涛; 魏长河
Original assignee: SUZHOU HAIGE NEW ENERGY AUTO ELECTRIC CONTROL SYSTEM TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU HAIGE NEW ENERGY AUTO ELECTRIC CONTROL SYSTEM TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2022-11-09

Abstract

本实用新型公开了一种汽车开关信号的检测电路，包括由第一、第二、第三分压电阻器依次串联构成的分压电路，所述第二分压电阻器的一端为开关信号输入端，另一端通过一限流电阻器连接单片机的输入端；还包括一由第一、第二瞬态电压抑制器串联构成的瞬态电压抑制电路，所述第二分压电阻器与所述限流电阻器的连接处和所述第一瞬态电压抑制器与所述第二瞬态电压抑制器的连接处连接；所述第二分压电阻器和所述限流电阻器之间通过一滤波电容器接地。本实用新型实现起来比较简单，实际产生的费用不高，但实现了较好的汽车开关信号质量，增大了信号的可测范围，极大地降低了由于开关信号质量问题而导致检测结果不准确，保护了检测用单片机芯片。

Description

一种汽车开关量信号三态检测的电路

技术领域

本实用新型涉及汽车电子信号检测系统，特别涉及一种汽车开关信号的检测电路。

背景技术

开关信号作为一种触发信号，主要监测汽车控制系统工作条件或工作状态，当工作条件或状态改变时提供信号给ECU(汽车电子集成)，使之作出反应。开关信号主要分为正触发信号和负触发信号两种。

正触发信号通过开关将汽车电源正极电压(高电平信号)传送给ECU，如挡位开关信号、制动开关信号、动力转向开关信号、空调控制电源开关信号；与此相反，负触发信号就是利用开关将汽车电源负极电压(搭铁信号)传送给ECU，如后舱门开关信号、雨刮开关量信号、远光灯开关信号。

开关信号作为ECU的控制或触发条件将影响相关ECU的决策和判断。一般汽车上的开关检测电路只能检测两种工作状态：正常工作状态和非工作状态。这样一来对于开关信号输入端的外接负载处于非正常工作状态(例如短路)时就无法及时的检测到，如果继续工作的话会对外接负载造成损坏，严重时会造成整个系统的瘫痪。因此设计一种汽车开关信号三态检测的电路是十分必须的。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的以上问题，本实用新型提供一种汽车开关信号的检测电路，能检测开关信号高电压、低电压、悬空三种状态，及时消除干扰并具有保护功能。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种汽车开关信号的检测电路，包括由第一、第二、第三分压电阻器依次串联构成的分压电路，所述第二分压电阻器的一端为开关信号输入端，另一端通过一限流电阻器连接单片机的输入端；还包括一由第一、第二瞬态电压抑制器串联构成的瞬态电压抑制电路，所述第二分压电阻器与所述限流电阻器的连接处和所述第一瞬态电压抑制器与所述第二瞬态电压抑制器的连接处连接；所述第二分压电阻器和所述限流电阻器之间通过一滤波电容器接地；

开关信号从所述开关信号输入端进入，依次通过所述第一、第二、第三分压电阻器、所述滤波电容器以及所述第一、第二瞬态电压抑制器，后再通过所述限流电阻器直接输入所述单片机。

本实用新型的工作原理是：

根据电路原理，首先要保证VCC1的值要大于等于开关信号输入的值，为了方便说明，以下的工作原理说明中VCC1的值等于正触发开关信号的值以及汽车上电源的电压值。

当输入端无汽车开关信号输入时，VCC1电源信号进入第一、第二、第三分压电阻器分压。分压的大小可以根据第一、第二、第三分压电阻器的大小比例来调整。根据电阻分压原理，分压后得到的信号电压为第三分压电阻器上的电压。输入信号经过分压之后，经过滤波电容器。滤波电容器主要是用来滤除开关信号中的低频噪声信号以及直流信号，提供比较干净、质量较高的开关信号。由于汽车工作的复杂性以及汽车中大功率器件的间歇性工作，可能导致电路中产生较大的瞬态能量噪声。第一、第二瞬态电压抑制器用来滤除开关信号里的瞬态能量噪声，防止瞬态能量噪声进入单片机或相关器件，进而损坏单片机或相关器件。超过第一瞬态电压抑制器接入的VCC2电平的瞬态能量噪声经过第二瞬态电压抑制器之后被泄放到地线，也就使得开关信号里的的瞬态能量噪声被滤除。限流电阻器是为了限制信号中较大的电流。汽车开关信号中本身就会带有较大电流的信号，而且当稳压管两端电压超过稳压值时，很小的电压变化在管内产生很大的电流，泄放不及时，就会对单片机造成影响。因此限流电阻器起的是限流作用，保护了单片机。这样得到一个电压A。

A = \frac{R_{3}}{R_{1} + R_{2} + R_{3}} \times VCC 1

当正触发开关信号对电源负极短路时，由于该信号的值与VCC1相等，根据电路原理可以等效为信号进入第二、第三分压电阻器进行分压。分压的大小可以根据第二、第三分压电阻器的大小比例来调整。根据电阻分压原理，分压后得到的信号电压为第三分压电阻器上的电压。由于增加了第二、第三分压电阻器，增大了输入检测的汽车开关信号的范围。输入信号经过分压之后，通过滤波电容器以及第一、第二瞬态电压抑制器，最后通过限流电阻器进入单片机得到一个电压值B1。

B_{1} = \frac{R_{3}}{R_{2} + R_{3}} \times VCC 1

当输入端有负触发汽车开关信号输入时，根据电路原理，接地信号直接经过第二分压电阻器和限流电阻器进入单片机，得到一个电压B2＝0。

由电路分压的原理可知，B1＞A＞B2，这样就能够通过单片机对正触发开关信号的三种状态进行判断。

当输入端有负触发汽车开关信号输入时，信号直接经过第二分压电阻器和限流电阻器进入单片机，得到一个电压C1＝0。

当负触发开关信号对电源正极短路时，根据电路原理，由于该信号的值与VCC1相等，根据电路原理可以等效为信号进入第二、第三分压电阻器进行分压。分压的大小可以根据第二、第三分压电阻器的大小比例来调整。根据电阻分压原理，分压后得到的信号电压为第三分压电阻器上的电压。输入信号经过分压之后，通过滤波电容器以及第一、第二瞬态电压抑制器，最后通过限流电阻器进入单片机得到一个电压值C2。

C_{2} = \frac{R_{3}}{R_{2} + R_{3}} \times VCC 1

由电路分压的原理可知，C2＞A＞C1。这样就能够通过单片机对负触发开关信号的三种状态进行判断。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型实现起来比较简单，只需要在控制器的电路板上增加几颗电子元器件并做相应的连接即可，实际增加的费用不高，但实现了较好的汽车开关信号质量，增大了信号的可测范围，极大地降低了由于开关信号质量问题而导致检测结果不准确，保护了检测用单片机芯片。

最主要的增益是能够将输入端负载的工作状态及时的进行检测，发现非正常工作状态可以及时控制做处理，保护了外接输入负载，并且可以检测出问题的原因。

比如新能源汽车的开关信号检测，混合动力汽车和纯电动汽车中的电气信号大多数都是开关信号。首先需要确定电路中分压电阻的比值，以确定检测信号的幅值范围。实际测试过程中只需将汽车上开关信号输出端接入检测电路的输入端即可。此外需要一台电脑及上位机测试软件以便可以方便的进行数据分析及相关的数据显示。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施侧及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的电路示意图。

图中标号说明：1、第一分压电阻器，2、第二分压电阻器，3、第三分压电阻器，4、滤波电容器，5、第一瞬态电压抑制器，6、第二瞬态电压抑制器，7、限流电阻器，8、单片机。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。

参见图1所示，一种汽车开关信号的检测电路，包括由第一、第二、第三分压电阻器1，2，3依次串联构成的分压电路，所述第二分压电阻器2的一端为开关信号输入端，另一端通过一限流电阻器7连接单片机8的输入端；还包括一由第一、第二瞬态电压抑制器5，6串联构成的瞬态电压抑制电路，所述第二分压电阻器2与所述限流电阻器7的连接处和所述第一瞬态电压抑制器5与所述第二瞬态电压抑制器6的连接处连接；所述第二分压电阻器2和所述限流电阻器7之间通过一滤波电容器4接地；

开关信号从所述开关信号输入端进入，依次通过所述第一、第二、第三分压电阻器1，2，3、所述滤波电容器4以及所述第一、第二瞬态电压抑制器5，6，后再通过所述限流电阻器7直接输入所述单片机8。

当输入端无汽车开关信号输入时，VCC1电源信号进入第一、第二、第三分压电阻器分压。分压的大小可以根据第一、第二、第三分压电阻器的大小比例来调整。根据电阻分压原理，分压后得到的信号电压为第三分压电阻器上的电压。输入信号经过分压之后，经过滤波电容器。滤波电容器主要是用来滤除开关信号中的低频噪声信号以及直流信号，提供比较干净、质量较高的开关信号。由于汽车工作的复杂性以及汽车中大功率器件的间歇性工作，可能导致电路中产生较大的瞬态能量噪声。第一、第二瞬态电压抑制器用来滤除开关信号里的瞬态能量噪声，防止瞬态能量噪声进入单片机或相关器件，进而损坏单片机或相关器件。第一超过瞬态电压抑制器接入的VCC2电平的瞬态能量噪声经过第二瞬态电压抑制器之后被泄放到地线，也就使得开关信号里的的瞬态能量噪声被滤除。限流电阻器是为了限制信号中较大的电流。汽车开关信号中本身就会带有较大电流的信号，而且当稳压管两端电压超过稳压值时，很小的电压变化在管内产生很大的电流，泄放不及时，就会对单片机造成影响。因此限流电阻器起的是限流作用，保护了单片机。这样得到一个电压A。

A = \frac{R_{3}}{R_{1} + R_{2} + R_{3}} \times VCC 1

B_{1} = \frac{R_{3}}{R_{2} + R_{3}} \times VCC 1

C_{2} = \frac{R_{3}}{R_{2} + R_{3}} \times VCC 1

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种汽车开关信号的检测电路，其特征在于：包括由第一、第二、第三分压电阻器(1，2，3)依次串联构成的分压电路，所述第二分压电阻器(2)的一端为开关信号输入端，另一端通过一限流电阻器(7)连接单片机(8)的输入端；还包括一由第一、第二瞬态电压抑制器(5，6)串联构成的瞬态电压抑制电路，所述第二分压电阻器(2)与所述限流电阻器(7)的连接处和所述第一瞬态电压抑制器(5)与所述第二瞬态电压抑制器(6)的连接处连接；所述第二分压电阻器(2)和所述限流电阻器(7)之间通过一滤波电容器(4)接地；

开关信号从所述开关信号输入端进入，依次通过所述第一、第二、第三分压电阻器(1，2，3)、所述滤波电容器(4)以及所述第一、第二瞬态电压抑制器(5，6)，后再通过所述限流电阻器(7)直接输入所述单片机(8)。