CN209541864U - 一种汽车液位诊断仪 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种汽车液位诊断仪，包括微控制单元、匹配电阻切换电路和测试调理电路，匹配电阻切换电路一端连接测试调理电路，另一端连接被测试传感器和微控制单元的数模转换引脚，测试调理电路的另一端连接微控制单元的输出引脚；匹配电阻切换电路包括匹配电阻、模拟开关芯片，匹配电阻一端与电源3.3V相接，另一端与模拟开关芯片的输入管脚连接；微控制单元的输入输出控制管脚连接模拟开关芯片的地址线管脚。通过改进匹配电阻侧电路结构，解决了目前测试过程中液位传感器测试结果不准确的问题，同时采用3.3V对传感器进行供电，传感器两端不需要再并联分压电阻，提高了测试精度和液位信息监测结果的准确性，并提高了电路工作时的可靠性。

Description

一种汽车液位诊断仪

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其是涉及一种汽车液位诊断仪。

背景技术

汽车液位监测实质就是通过液位传感器的磁性浮球在测试导管上随着液面的变化进行上下浮动，在外磁的作用下将被测液位信号按照某种关系转换为电阻信号。通过外界施加相应的激励通过特定的电路将电阻信号转化成电压信号，随后通过诊断仪的MCU(微控制单元)计算出来，再通过某种通讯协议将结果发送到ECU(电子控制单元)，ECU随后将测得结果在汽车仪表盘上将液位信息实时显示出来，以达到对车辆液位信息实时掌握目的。

当汽车液位传感器出现故障时，为方便快捷的检测出传感器是否发生故障，在汽车诊断仪中有专门电路对传感器进行测试，快速定位传感器是否发生故障。现有的诊断仪对液位传感器测试方法比较单一，并且传感器种类繁多，传感器阻值最小几十欧姆，最大几百千欧姆甚至几兆欧姆，由于阻值变化范围比较大，现有的液位传感器测试方法无法在这种大范围内保证每个传感器测试的结果准确性。并且在测试过程中传感器的供电电压为5V，这样送入MCU的信号可能因电压过高对MCU造成损坏。其主要结构如图1所示。

如图2所示为现有测试调理电路技术方案：图2中电路左端接入MCU的输入输出管脚IO4，当需要测试传感器的时候，MCU的IO4管脚输出高电平，当不需要测试传感器时，MCU的IO4管脚输出低电平。图2中电路右侧接入MCU的AD管脚，用于采集被测传感器两端的电压，采集到电压后传送给上位机，上位机可以计算出被测传感器的阻值，随后通过阻值与液位的关系算出液位的实际位置。

由于此电路中采用的5V电压给传感器供电，所以在传感器两端并联两个阻值相同的电阻(R6、R7)，用于将传感器两端的电压分压成0～2.5V(MCU的AD管脚承受电压最大3.3V)。这样导致MCU测试时分辨率降低。在测试调理电路中R5为330Ω固定阻值电阻。在实际应用中，由于R5阻值固定，当传感器的阻值几十千欧姆或者更大时，5V电压相当于全部加在传感器两端，此时传感器阻值无论变大还是变小，其两端的电压几乎不变化，诊断仪测得的电压基本不变，这样电压传送给上位机后，计算出来的传感器阻值与实际阻值相差很大。

因此，采用这种电路结构的诊断仪在实际使用中对液位的检测结果往往是不准确的，不能实时反映出车内液位的信息。

实用新型内容

为了克服现有的缺陷，本实用新型提出一种汽车液位诊断仪，包括微控制单元、匹配电阻切换电路和测试调理电路，匹配电阻切换电路的一端连接测试调理电路的一端，另一端连接被测试传感器和微控制单元的数模转换引脚，测试调理电路的另一端连接微控制单元的输出引脚；其中，

匹配电阻切换电路包括匹配电阻、模拟开关芯片，匹配电阻的一端与电源3.3V相接，匹配电阻的另一端与模拟开关芯片的输入管脚连接；微控制单元(MCU)的输入输出控制管脚连接模拟开关芯片的地址线管脚；模拟开关芯片连接电源和地以及诊断仪所提供的5V电源。

进一步的，匹配电阻切换电路还包含设置在模拟开关芯片的使能管脚和诊断仪提供的3.3V电压之间的分压电路。

进一步的，匹配电阻切换电路在5V电源与地之间并联电容。

优选的，匹配电阻为精密电阻。

进一步的，测试调理电路包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第一三极管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3，其中MCU的输入输出管脚与第十二电阻R12相连接，第十二电阻R12的另一端与第十三电阻R13的一端和第一三极管Q1的基极连接，第十三电阻R13的另一端与第一三极管Q1发射极接地，第十一电阻R11一端接入电源5V，第十一电阻R11另一端连接第一三极管Q1的集电极与第二场效应管Q2的栅极，第二场效应管Q2的源极连接5V电源，第二场效应管Q2的漏极与第十四电阻R14的一端和第三场效应管Q3的栅极连接，第十四电阻R14的另一端和第三场效应管Q3的源极接地，第三场效应管Q3的漏极与模拟开关芯片的输出管脚连接，并连接被测传感器的正极以及微控制单元的数模转换管脚；被测传感器的负极接地。

通过本实用新型，改进了现有液位测试方法的电路结构，消除电路结构存在的缺陷，使得所有诊断仪测试过程中的数据准确。使用3.3V电压给传感器供电，确保了电路的可靠性，大大降低了微控制单元损坏的概率。

附图说明

图1是测试液压的结构示意图；

图2是液位传感器测试调理电路的结构示意图；

图3是本实用新型一个实施例的诊断仪电路结构的示意图。

如图所示，为了能明确实现本实用新型实施例结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本实用新型限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图3和具体实施例对本实用新型提供的液位传感器测试调理电路进行详细描述。

在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本实用新型进行具体的限定。

如图3所示，本实用新型提出一种汽车液位诊断仪，包括微控制单元、匹配电阻切换电路和测试调理电路，匹配电阻切换电路的一端连接测试调理电路的一端，另一端连接被测试传感器和微控制单元的数模转换引脚，测试调理电路的另一端连接微控制单元的输出引脚；具体来说，匹配电阻切换电路包括第一匹配电阻R1、第二匹配电阻R2、第三匹配电阻R3、第四匹配电阻R4、第五匹配电阻R5、第六匹配电阻R6、第七匹配电阻R7、第八匹配电阻R8、第一模拟开关芯片U1组成。其中模拟开关芯片主要是完成信号链路中的信号切换功能。采用MOS管的开关方式实现了对信号链路关断或者打开；市场中常见的模拟开关由亚德诺半导体生产的ADG508、ADG509、ADG708。由于模拟开关种类繁多，所以型号也比较多。本实用新型所用的是以ADG708为例进行说明。

其中，8个匹配电阻一端连接在一起与电源3.3V相接，8个匹配电阻的另一端分别与模拟开关芯片U1的8路输入管脚(4脚、5脚、6脚、7脚、12脚、11脚、10脚、9脚)相连接。其中诊断仪的MCU三个输入输出控制管脚(IO1、IO2、IO3)分别连接U1的地址线管脚(1脚、16脚、15脚)。U1的VSS管脚和GND管脚(3脚和14脚)连接电源地，VDD管脚(13脚)连接到诊断仪所提供的5V电源，在一个实施例中，在电源5V与地之间并联一个100nf的电容C1,滤除高频对供电端的干扰。在U1的是使能管脚(2脚)连接到R9与R10公共端，R9另一端连接到诊断仪提供的3.3V，R10的另一端连接地。U1的公共输出管脚(8脚)连接到传感器测试调理电路中。

R1-R8的阻值根据初测传感器R的大小确定，R1-R8的取值原则是尽可能的接近被测传感器R的阻值或与被测传感器R的阻值在同一个数量级。目前已了解的被测液位传感器R的电阻值范围最小为100欧，最大为500K欧，所以R1-R8均匀分布在此范围内。

工作时，U1被R9与R10两个电阻组成的分压电路使能，此时模拟开关芯片可以正常工作，随后诊断仪的MCU根据不同的被测传感器阻值来控制U1的A0、A1、A2三个管脚选择匹配电阻，匹配电阻的选择与三个管脚的真值表如下：

A0	A1	A2	对应选择匹配电阻
				0	0	0	R1
0	0	1	R2
				0	1	0	R3
0	1	1	R4
				1	0	0	R5
1	0	1	R6
				1	1	0	R7
1	1	1	R8

因此本电路采用模拟开关芯片解决匹配电阻单一，针对不同传感器测试结果不准确的问题。

传感器测试调理电路包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第一三极管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3组成。其中传感器测试调理电路主要是将诊断仪提供的3.3V电源经过此电路供给外部被测传感器，随后将被测传感器两端的电压变化送至诊断仪MCU的AD采集管脚。

其中MCU的输入输出管脚IO4用于表示是否对传感器进行测试。它与R12相连接，R12另一端与R13的一端和Q1的基极连接，R13另一端与Q1发射极接地。R11一端接入电源5V另一端连接Q1的集电极与Q2的栅极。Q2的源极接电源5V，漏极分别于R14的一端和Q3的栅极连接。R14的另一端和Q3的源极接地。Q3的漏极与U1的8脚连接，并输出到传感器的正极，并且与MCU的数模转换管脚(即AD管脚))相连接。传感器的负极接地。

工作时，诊断仪中的MCU的输入输出管脚IO4输出高电平，Q1基极为高电平，Q1导通，5V经过R11与Q1输出到地，Q2栅极的电压被拉低，小于开启电压，因此Q2关断。Q3的栅极电压经过R14被拉到地，小于开启电压，Q3被关断。此时3.3V进过匹配电阻、U1输出到传感器的正极，经过传感器到地。同时MCU的AD管脚检测传感器正极的电压变化，并将电压传送到上位机。上位机再据此计算被测传感器R的阻值，并将结果显示给用户，供检修人员判断被测传感器是否发生故障。

优选的，上述的电阻为精密电阻。

当然，本实用新型还有多种其他实施例，在不背离本实用新型精神和实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型做出各种相应的改变，但这种改变都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种汽车液位诊断仪，包括微控制单元、匹配电阻切换电路和测试调理电路，所述匹配电阻切换电路的一端连接所述测试调理电路的一端，所述匹配电阻切换电路的另一端连接被测试传感器和所述微控制单元的数模转换引脚，所述测试调理电路的另一端连接所述微控制单元的输出引脚，其中：

所述匹配电阻切换电路包括匹配电阻和模拟开关芯片，所述匹配电阻的一端与电源3.3V相连接，所述匹配电阻的另一端与所述模拟开关芯片的输入管脚连接；所述微控制单元的输入输出控制管脚连接所述模拟开关芯片的地址线管脚；以及

所述模拟开关芯片连接电源和地线以及诊断仪所提供的5V电源。

2.根据权利要求1所述的汽车液位诊断仪，其特征在于，所述匹配电阻切换电路还包括设置在所述模拟开关芯片的使能管脚和所述诊断仪提供的3.3V电压之间的分压电路。

3.根据权利要求1所述的汽车液位诊断仪，其特征在于，所述匹配电阻切换电路在5V电源与地之间并联电容。

4.根据权利要求1所述的汽车液位诊断仪，其特征在于，所述匹配电阻为精密电阻。

5.根据权利要求1所述的汽车液位诊断仪，其特征在于，所述测试调理电路包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第一三极管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3，其中MCU的输入输出管脚与所述第十二电阻R12相连接，所述第十二电阻R12的另一端与所述第十三电阻R13的一端和所述第一三极管Q1的基极连接，所述第十三电阻R13的另一端与所述第一三极管Q1的发射极接地，所述第十一电阻R11的一端接入电源5V，所述第十一电阻R11的另一端连接所述第一三极管Q1的集电极与所述第二场效应管Q2的栅极，所述第二场效应管Q2的源极连接5V电源，所述第二场效应管Q2的漏极与所述第十四电阻R14的一端和所述第三场效应管Q3的栅极连接，所述第十四电阻R14的另一端和所述第三场效应管Q3的源极接地，所述第三场效应管Q3的漏极与所述模拟开关芯片的输出管脚连接，并连接被测传感器的正极以及所述微控制单元的所述数模转换管脚，被测传感器的负极接地。