CN210005893U - 传感器采集电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种传感器采集电路，其包括：传感器输入端，传感器输入端用以连接传感器的输出端；上拉单元，上拉单元的电源端连接上拉电源，上拉单元的上拉端与传感器输入端相连；信号采集单元，信号采集单元的输入端与传感器输入端相连，信号采集单元通过传感器输入端采集传感器的信号，以输出电压信号；控制器，控制器的采集管脚与信号采集单元的输出端相连，控制器的控制输出管脚与上拉单元的控制端相连，本实用新型的传感器采集电路可兼容电压型传感器和电阻型传感器的输出信号采集，不仅电路结构简单，而且可靠性强、所需成本低。

Description

传感器采集电路

技术领域

本实用新型涉及电路设计技术领域，特别涉及一种传感器采集电路。

背景技术

传感器采集电路是对传感器的输出信号进行采集的电路，由于车辆上安装有各种传感器，而这些传感器包括电阻型传感器和电压型传感器，电阻型传感器是根据参数的变化以输出相应的电阻值，电压型传感器则是直接输出模拟电压值；传统的传感器采集电路无法兼容这两类传感器，导致不同的传感器类型需要对应选择不同的采集电路，从而带来极大的不便。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种传感器采集电路，可兼容电压型传感器和电阻型传感器的输出信号采集，不仅电路结构简单，而且可靠性强、所需成本低。

为达到上述目的，本实用新型提出的一种传感器采集电路，包括：传感器输入端，所述传感器输入端用以连接传感器的输出端；上拉单元，所述上拉单元的电源端连接上拉电源，所述上拉单元的上拉端与所述传感器输入端相连；信号采集单元，所述信号采集单元的输入端与所述传感器输入端相连，所述信号采集单元通过所述传感器输入端采集所述传感器的信号，以输出电压信号；控制器，所述控制器的采集管脚与所述信号采集单元的输出端相连，所述控制器的控制输出管脚与所述上拉单元的控制端相连，所述控制器在所述传感器输入端连接电压型传感器时根据通过所述采集管脚采集所述电压信号以输出AD值，并在所述传感器输入端连接电阻型传感器时通过所述控制输出管脚输出上拉控制信号给所述上拉单元，以控制所述上拉单元对所述传感器输入端进行电压上拉，以便所述信号采集单元输出所述电压信号。

根据本实用新型提出的传感器采集电路，通过控制器、上拉单元和信号采集单元对传感器输入端的输入信号进行处理，从而采集到传感器的电压信号；当传感器输入端连接电压型传感器时可通过信号采集单元的采集管脚采集电压信号，当传感器输入端连接电阻型传感器时可通过控制输出管脚输出上拉控制信号给上拉单元，控制上拉单元对传感器输入端进行电压上拉，以便通过信号采集单元的采集管脚采集电压信号；使得控制器的采集管脚可兼容电压型传感器和电阻型传感器的输出信号采集，不仅电路结构简单，而且可靠性强、所需成本低。

另外，根据本实用新型上述提出的传感器采集电路还可以具有如下附加的技术特征：

具体地，所述上拉单元包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述控制器的控制输出管脚相连；第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极与所述上拉电源相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一三极管的基极相连，所述第二电阻的另一端与所述第一三极管的发射极相连；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一三极管的集电极相连，所述第三电阻的另一端与所述传感器输入端相连。

可选地，所述上拉单元还包括：第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一三极管的集电极相连，所述第一二极管的阴极与所述传感器输入端相连。

具体地，所述信号采集单元包括：第四电阻，所述第四电阻的一端与所述传感器输入端相连；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端相连；第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第五电阻的另一端相连且具有第一节点，所述第六电阻的另一端接地，所述第一节点与所述控制器的采集管脚相连。

可选地，所述信号采集单元还包括：滤波电容，所述滤波电容的一端分别与所述传感器输入端和所述第四电阻的一端相连，所述滤波电容的另一端接地。

可选地，所述信号采集单元还包括：瞬变二极管，所述瞬变二极管的一端分别与所述第四电阻的另一端和所述第五电阻的一端相连，所述瞬变二极管的另一端接地。

可选地，所述信号采集单元还包括：第二二极管，所述第二二极管的阳极接地，所述第二二极管的阴极与所述第一节点相连。

附图说明

图1为根据本实用新型一个实施例的传感器采集电路的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

现有传感器采集电路无法兼容不同类型传感器的输出电压采集，导致不同的传感器类型需要对应选择不同的采集电路，从而带来极大的不便；为了克服这些缺陷，本实用新型提出的传感器采集电路通过控制器、上拉单元和信号采集单元对传感器输入端的输入信号进行处理，使得控制器的采集管脚可兼容不同类型传感器的输出信号采集，不仅电路结构简单，而且可靠性强、所需成本低。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参考图1所示，本实用新型实施例提出的传感器采集电路，包括传感器输入端A、上拉单元10、信号采集单元20和控制器(图未示)。

其中，传感器输入端A用以连接传感器的输出端。

也就是说，传感器输入端A与传感器的输出端相连，传感器的输出信号通过传感器的输出端输入到传感器输入端A。

上拉单元10的电源端连接上拉电源V1，上拉单元10的上拉端与传感器输入端A相连。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，该上拉单元10包括第一电阻R1、第一三极管Q1、第二电阻R2,以及第三电阻R3，第一电阻R1的一端与控制器的控制输出管脚B相连，第一三极管Q1的基极(1号管脚)与第一电阻R1的另一端相连，第一三极管Q1的发射极(2号管脚)与上拉电源V1相连，第二电阻R2的一端与第一三极管Q1的基极(1号管脚)相连，第二电阻R2的另一端与第一三极管的发射极(2号管脚)相连，第三电阻R3的一端与第一三极管Q1的集电极(3号管脚)相连，第三电阻R3的另一端与传感器输入端A相连。

也就是说，通过控制器的控制输出管脚B以及第一电阻R1和第二电阻R2控制上拉单元10中的第一三极管Q1导通，以控制上拉单元10对传感器输入端A进行电压上拉，从而使得传感器输入端A通过第三电阻R3得到上拉电源V1；同时通过控制器的控制输出管脚B以及第一电阻R1和第二电阻R2控制上拉单元10中的第一三极管Q1截止，以控制上拉单元10对传感器输入端A不进行电压上拉。

在本实用新型的实施例中，如图1所示，信号采集单元20的输入端与传感器输入端A相连，信号采集单元20通过传感器输入端A采集传感器的信号，以输出电压信号。

具体地，如图1所示，信号采集单元20包括第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6，第四电阻R4的一端与传感器输入端A相连；第五电阻R5的一端与第四电阻R4的另一端相连；第六电阻R6的一端与第五电阻R5的另一端相连且具有第一节点C，第六电阻的另一端接地，第一节点C与控制器的采集管脚相连。

也就是说，信号采集单元20通过与传感器输入端A相连以采集传感器的输出信号，当采集到的传感器为电压型传感器时，则传感器的输出电压直接通过第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6分压之后，以给控制器的采集管脚进行电压信号采集；当采集到的传感器为电阻型传感器时，则通过第三电阻R3得到上拉电源V1，再经过第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6分压之后，以给控制器的采集管脚进行电压信号采集。

在本实用新型的实施例中，如图1所示，控制器的采集管脚与信号采集单元的输出端相连，控制器的控制输出管脚B与上拉单元的控制端相连，控制器在传感器输入端A连接电压型传感器时根据通过采集管脚采集电压信号以输出AD值，并在传感器输入端A连接电阻型传感器时通过控制输出管脚B输出上拉控制信号给上拉单元10，以控制上拉单元10对传感器输入端A进行电压上拉，以便信号采集单元20输出电压信号。

其中，控制器40可以是MCU，采集管脚为MCU的AD采集脚。

具体地，当传感器输入端A连接电压型传感器时，传感器的输出电压通过第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6连接到地GND，从而C点的电压值U_C值通过如下公式计算：

U_C＝U/(R4+R5+R6)*R6。

当传感器输入端A连接电阻型传感器时，由于传感器输出的电阻值随各参数的变化而变化，所以假设传感器的电阻值为Rx，第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6串联后与Rx并联，然后再与第三电阻R3串联，从而C点的电压值U_C值通过如下公式计算：

U_C＝U_A/(R4+R5+R6)*R6，U_A＝U/(R3+R_A)*R_A，R_A＝Rx*(R4+R5+R6)/(R4+R5+R6+Rx)。

因此，通过控制器的控制输出管脚B输出上拉控制信号对上拉单元10进行控制，使得信号采集单元20可以根据不同传感器的输出信号进行处理，并将处理后的电压信号输出给控制器的采集管脚进行信号采集。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，上述的上拉单元还包括第一二极管D1，第一二极管D1的阳极与第一三极管Q1的集电极(3号管脚)相连，第一二极管D1的阴极与传感器输入端A相连。

需要说明的是，第一二极管D1起到隔离电源的作用，通过第一二极管D1的单向导通从而防止传感器输入端A的反向冲击。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，上述的信号采集单元20还包括滤波电容C1，滤波电容C1的一端分别与传感器输入端A和第四电阻R4的一端相连，滤波电容C1的另一端接地，滤波电容C1可以滤除杂波的影响。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，上述信号采集单元还包括瞬变二极管D2，瞬变二极管D2的一端分别与第四电阻R4的另一端和第五电阻R5的一端相连，瞬变二极管D2的另一端接地，瞬变二极管D2可以有效保护电路，防止过压冲击。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，上述信号采集单元还包括第二二极管D3，第二二极管D3的阳极接地，第二二极管D3的阴极与第一节点C相连，第二二极管D3可以有效保护电路，防止过压冲击。

综上所述，根据本实用新型提出的传感器采集电路，通过控制器、上拉单元和信号采集单元对传感器输入端的输入信号进行处理，从而采集到传感器的电压信号；当传感器输入端连接电压型传感器时可通过信号采集单元的采集管脚采集电压信号，当传感器输入端连接电阻型传感器时可通过控制输出管脚输出上拉控制信号给上拉单元，控制上拉单元对传感器输入端进行电压上拉，以便通过信号采集单元的采集管脚采集电压信号；使得控制器的采集管脚可兼容电压型传感器和电阻型传感器的输出信号采集，不仅电路结构简单，而且可靠性强、所需成本低。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种传感器采集电路，其特征在于，包括：

传感器输入端，所述传感器输入端用以连接传感器的输出端；

上拉单元，所述上拉单元的电源端连接上拉电源，所述上拉单元的上拉端与所述传感器输入端相连；

信号采集单元，所述信号采集单元的输入端与所述传感器输入端相连，所述信号采集单元通过所述传感器输入端采集所述传感器的信号，以输出电压信号；

控制器，所述控制器的采集管脚与所述信号采集单元的输出端相连，所述控制器的控制输出管脚与所述上拉单元的控制端相连，所述控制器在所述传感器输入端连接电压型传感器时根据通过所述采集管脚采集所述电压信号以输出AD值，并在所述传感器输入端连接电阻型传感器时通过所述控制输出管脚输出上拉控制信号给所述上拉单元，以控制所述上拉单元对所述传感器输入端进行电压上拉，以便所述信号采集单元输出所述电压信号。

2.如权利要求1所述的传感器采集电路，其特征在于，所述上拉单元包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述控制器的控制输出管脚相连；

第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极与所述上拉电源相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一三极管的基极相连，所述第二电阻的另一端与所述第一三极管的发射极相连；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一三极管的集电极相连，所述第三电阻的另一端与所述传感器输入端相连。

3.如权利要求2所述的传感器采集电路，其特征在于，所述上拉单元还包括：

第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一三极管的集电极相连，所述第一二极管的阴极与所述传感器输入端相连。

4.如权利要求1-3中任一项所述的传感器采集电路，其特征在于，所述信号采集单元包括：

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述传感器输入端相连；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端相连；

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第五电阻的另一端相连且具有第一节点，所述第六电阻的另一端接地，所述第一节点与所述控制器的采集管脚相连。

5.如权利要求4所述的传感器采集电路，其特征在于，所述信号采集单元还包括：

滤波电容，所述滤波电容的一端分别与所述传感器输入端和所述第四电阻的一端相连，所述滤波电容的另一端接地。

6.如权利要求5所述的传感器采集电路，其特征在于，所述信号采集单元还包括：

瞬变二极管，所述瞬变二极管的一端分别与所述第四电阻的另一端和所述第五电阻的一端相连，所述瞬变二极管的另一端接地。

7.如权利要求6所述的传感器采集电路，其特征在于，所述信号采集单元还包括：

第二二极管，所述第二二极管的阳极接地，所述第二二极管的阴极与所述第一节点相连。

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