CN203287033U - 汽车电控单元自诊断传感器信号检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种汽车电控单元自诊断传感器信号检测电路，包括限流电路、滤波电路和嵌位电路，在外部传感器信号输入与限流电路之间串联有一个恒压电路，构成恒压电路的电阻R1和R2串联在电源VCC接入接入与接地GND之间，在外部传感器信号接入电控单元后，该恒压电路在信号输入端加一恒定电压，将传感器输入开路时的信号，固定在电控单元内模拟电源电压与传感器正常输入电压的最大值之间；串联电阻R1和R2连接点相连限流电阻R3、限流电阻R3输出端分别连接接地GND滤波电容C1与嵌位二极管D1组成自诊断检测电路。本实用新型通过电控单元中单片机采集到的不同电压值，不但能正确识别外部传感器输入的信号，还能快速判断传感器的故障状态。

Description

汽车电控单元自诊断传感器信号检测电路

技术领域

本实用新型涉及汽车电控单元中，带有故障诊断功能，用于读取外部传感器信号并通过该信号了解汽车不同工况的传感器信号检测电路。

技术背景

汽车传感器将汽车发动机运行中各种工作状况信息(非电量)转化成电信号(电量),并将其产生的模拟信号或数字信号输入到电控单元(ECU)的中,且随时间和工况变化而变化,使发动机处于最佳工作状态。从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号，输入电路中的模／数转换器可以将模拟信号转换为数字信号，然后传递给微机。微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理，并根据数据处理结果对执行部件进行控制。目前，汽车电控单元采集的传感器信号主要为电压和电阻信号。在该部分信号的处理电路上，首先将输入信号经上拉电阻接至电控单元内模拟电源或下拉电阻接至电控单元内模拟电源地，然后经限流、滤波后送入单片机的模数转换端口。当输入信号经上拉电阻接至电控单元内模拟电源时，在外部传感器输入信号开路和短接传感器电源的情况下，电控单元中单片机采集到的信号都为电控单元内模拟电源电压值；当输入信号经下拉电阻接至电控单元内模拟电源地时，在外部传感器输入信号开路和短接传感器电源地的情况下，电控单元中单片机采集到的信号都为0伏。因此，当传感器发生故障时,电控单元仅能识别传感器工作不正常，不能为传感器的开路、短接电源或短接电源地三种工作状态提供完整的故障诊断信息。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供一种电路不但能正确识别外部传感器输入的信号,还能快速判断传感器的故障状态。

本实用新型解决当前信号处理电路不足的方案是：采用一种汽车电控单元自诊断传感器信号检测电路，包括限流电路、滤波电路和嵌位电路，其特征在于，在外部传感器信号输入与限流电路之间串联有一个恒压电路，构成恒压电路的电阻R1和R2串联在电源VCC接入与接地GND之间，在外部传感器信号接入电控单元后，该恒压电路在信号输入端加一恒定电压，将传感器输入开路时的信号，固定在电控单元内模拟电源电压与传感器正常输入电压的最大值之间；串联电阻R1和R2连接点相连限流电阻R3、限流电阻R3输出端分别连接接地GND滤波电容C1与嵌位二极管D1组成自诊断检测电路。

本实用新型具有如下有益效果。

由于嵌位电路的存在，电控单元中单片机采集到的电压为电控单元内模拟电源电压值；当传感器输入信号与传感器电源地短路时，电控单元中单片机采集到的电压为0伏。传感器输入开路时的电压在单片机端口可承受的电压范围内，嵌位电路不起作用，当传感器输入信号与车上电源短路时才起作用，因此，当传感器正常工作时，可通过电控单元中单片机采集到传感器电压值；当传感器输入信号开路时，电控单元中单片机采集到的电压为一固定电压值，此电压值在电控单元内模拟电源电压与传感器正常输入电压的最大值之间；当传感器输入信号与传感器电源短路时，由于嵌位电路的存在，电控单元中单片机采集到的电压为电控单元内模拟电源电压值；当传感器输入信号与传感器电源地短路时，电控单元中单片机采集到的电压为0伏。

本实用新型通过电控单元中单片机采集到的不同电压值，自诊断电路不仅能正确的识别传感器的输入信号，而且能够完整诊断外部传感器在开路、与电源短路和与地短路三种状态，为传感器的故障诊断及检修提供方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型汽车电控单元自诊断传感器信号检测电路原理框图。

图2是图1带自诊断检测电路的示意图。

具体实施方式

在图1中，带自诊断功能的汽车电控单元传感器信号检测电路，包括依次串联的恒压电路、限流电路、滤波电路和嵌位电路。恒压电路串联在外部传感器输入信号与限流电路之间，在外部传感器信号接入电控单元后，该恒压电路在信号输入端加一恒定电压，将输入开路时的信号，固定在电控单元内模拟电源电压与正常输入电压的最大值之间。恒压电路经限流电阻R3限流，接地GND滤波电容C1滤波和嵌位二极管D1嵌位后接入单片机模数转换端口，当传感器正常工作时，单片机采集电压值，辨别汽车的工作状况；当传感器输入信号开路时，单片机采集到的电压固定电压值，在电控单元内模拟电源电压与传感器正常输入电压的最大值之间；当传感器输入信号与传感器电源短路时，由于嵌位电路的存在，电控单元中单片机采集到的电压为电控单元内模拟电源电压值；当传感器输入信号与传感器电源地短路时，电控单元中单片机采集到的电压为0伏。

在图2所示的实施例中，自诊断检测电路包括相连在信号输入端接点两端串联的分压电阻R1和R2和信号输出端相连的限流电阻R3，以及分别位于限流电阻R3信号输出接点两端的滤波电容C1和嵌位二极管D1。分压电阻R1和分压电阻R2的另外两端分别接至电控单元内部模拟信号处理电源及电源地GND。限流电阻R3的一端接分压电阻R1和分压电阻R2的连接点，另一端接电容C1，电容C1为一端接电控单元内部模拟电源地的滤波电容。一信号输出端接滤波电容C1，滤波电容C1为一端接电控单元内部模拟电源地的滤波电容，该滤波电容的主要作用是让外部传感器输入信号中的交流成分通过该电容流向地，实现滤波功能。电容值可根据外部环境选取，以滤除输入信号中的交流噪声为目的。

由于电控单元中单片机的模数转换端口的输入阻抗都在10⁹欧姆左右，外部信号只需要纳安级的电流便能准确识别。为防止电流过大对单片机造成损坏，限流电阻串联在外部传感器输入信号与单片机之间，阻值可根据单片机电气参数选择。

为保证在外部传感器输入信号开路的情况下,电控单元中单片机采集到的电压在电控单元内模拟电源电压与传感器输入信号的最大值之间，分压电阻R1和分压电阻R2的阻值之比1/30为合理选择。嵌位二极管D1的第2脚接限流电阻R3和滤波电容C1的连接点，第1脚接电控单元内部的模拟电源地，第3脚接电控单元内部模拟电源，其主要作用是将输入信号的最大值固定在单片机模数转换端口可接受的电压范围内。当外部传感器输入信号短路至汽车上电气设备的电源或遭遇静电放电时，不会因输入电压过高对电控单元中的单片机造成损坏。

当输入为电压信号且外部传感器正常工作时，电控单元内的单片机能准确采集到输入电压，若外部传感器处于非正常工作状态，电控单元内的单片机也可根据输入信号的不同电压值分辨传感器输入信号的开路、短接电源和短接地的不同状态；当外部输入为电阻信号且传感器正常工作时，由于外部传感器输入电阻与分压电阻R2并联，外部传感器输入电阻的改变将引起单片机采集电压的改变，正确识别外部输入信号，若传感器处于非正常工作状态，电控单元内的单片机也可根据输入信号的不同电压值分辨传感器输入信号的开路、短接电源和短接地的不同状态。

本实用新型的实施例是以电阻分压的方式实现输入信号开路时恒定电压单元的功能，在实际的应用中，该单元的功能也可由其它电路实现。

Claims (6)

1.一种汽车电控单元自诊断传感器信号检测电路，包括限流电路、滤波电路和嵌位电路，其特征在于，在外部传感器信号输入与限流电路之间串联有一个恒压电路，构成恒压电路的分压电阻R1和R2串联在电源VCC接入与接地GND之间，串联电阻R1和R2连接点相连限流电阻R3、限流电阻R3输出端分别连接接地GND滤波电容C1与嵌位二极管D1组成自诊断检测电路。

2.如权利要求1所述的汽车电控单元自诊断传感器信号检测电路，其特征在于，恒压电路经限流电阻R3限流，接地GND滤波电容C1滤波和嵌位二极管D1嵌位接入单片机模数转换端口。

3.如权利要求1所述的汽车电控单元自诊断传感器信号检测电路，其特征在于，滤波电容C1和嵌位二极管D1分别位于限流电阻R3信号输出接点的两端。

4.如权利要求1所述的汽车电控单元自诊断传感器信号检测电路，其特征在于，分压电阻R1和分压电阻R2的阻值之比为1/30。

5.如权利要求1所述的汽车电控单元自诊断传感器信号检测电路，其特征在于，限流电阻R3的一端接分压电阻R1和分压电阻R2的连接点，另一端接电容C1，滤波电容C1为一端接电控单元内部模拟电源地。

6.如权利要求1所述的汽车电控单元自诊断传感器信号检测电路，其特征在于，嵌位二极管D1的第2脚接限流电阻R3和滤波电容C1的连接点，第1脚接电控单元内部的模拟电源地，第3脚接电控单元内部模拟电源。

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