CN215642286U - 开关量采集电路、开关控制器、开关调试系统及电动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关量采集电路、开关控制器、开关调试系统及电动车。其中开关量采集电路包括：分压模块、钳位模块和保护模块；所述分压模块的第一端连接信号输入端，所述分压模块的第二端连接所述钳位模块的第三端，所述分压模块的第三端和所述钳位模块的第二端连接电源端，所述分压模块的第四端和所述钳位模块的第一端接地；所述保护模块的第一端连接所述分压模块的第二端，所述保护模块的第二端连接信号输出端。本实用新型提供技术方案，实现了开关量高电平、低电平和悬空的三态区分检测，提高了采集电路的稳定性和安全性。

Description

开关量采集电路、开关控制器、开关调试系统及电动车

技术领域

本实用新型实施例涉及电子检测技术，尤其涉及一种开关量采集电路、开关控制器、开关调试系统及电动车。

背景技术

开关量输出回路是自动控制系统的重要组成部分，为判断开关量输出是否正常，需要对开关量状态进行采集检测。

通常开关量采集电路采集导通或关断两种状态开关量，在特定应用环境中是不能满足检测需求的。

发明内容

本实用新型提供一种开关量采集电路、开关控制器、开关调试系统及电动车，实现开关量高电平、低电平和悬空的三态区分检测，提高采集电路的稳定性和安全性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种开关量采集电路，包括：分压模块、钳位模块和保护模块；

所述分压模块的第一端连接信号输入端，所述分压模块的第二端连接所述钳位模块的第三端，所述分压模块的第三端和所述钳位模块的第二端连接电源端，所述分压模块的第四端和所述钳位模块的第一端接地；所述保护模块的第一端连接所述分压模块的第二端，所述保护模块的第二端连接信号输出端；

所述分压模块用于对所述信号输入端提供的输入信号进行分压，所述钳位模块用于对所述输入信号进行钳位，所述保护模块用于限制输出信号电流。

可选的，所述钳位模块包括第一开关管和第二开关管，

所述第一开关管的正极端接地，所述第一开关管的正极端作为所述钳位模块的第一端；

所述第二开关管的负极端连接所述电源端，所述第二开关的负极端作为所述钳位模块的第二端；

所述第一开关管的负极端连接所述第二开关管的正极端，所述第一开关管的负极端与所述第二开关管的正极端的连接点作为所述钳位模块的第三端。

可选的，所述第一开关管和所述第二开关管为二极管。

可选的，所述二极管包括BAV99开关管。

可选的，所述分压模块包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻的第一端作为所述分压模块的第一端连接信号输入端；所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端作为所述分压模块的第二端连接所述钳位模块第三端；所述第二电阻的第一端作为所述分压模块的第三端连接所述电源端；所述第三电阻的第二端作为所述分压模块的第四端接地。

可选的，所述开关量采集电路，还包括第一滤波模块和第二滤波模块；

所述第一滤波模块第一端连接所述信号输入端；所述第一滤波模块用于滤除输入信号噪声；

所述第二滤波模块第一端连接所述信号输出端；所述第二滤波模块用于滤除输出信号噪声。

可选的，所述第一滤波模块包括第一电容；所述第二滤波模块包括第二电容；

所述第一电容的第一极连接所述信号输入端；所述第一电容的第二极连接地；所述第一电容用于滤除输入信号噪声；

所述第二电容的第一极连接所述信号输出端；所述第二电容的第二极连接地；所述第二电容用于滤除输出信号噪声。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种开关控制器，所述开关控制器包括如本实用新型实施例任一所述的开关量采集电路；其中，所述开关控制器还包括控制单元；

所述开关量采集电路与所述控制单元连接；所述开关量采集电路用于采集开关量信号并发送至所述控制单元；所述控制单元根据所述开关量信号判断开关状态。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种开关调试系统，包括如权本实用新型实施例任一所述的开关控制器；其中，所述开关调试系统还包括调试模块；

所述调试模块，与开关控制器连接，所述调试模块用于向所述开关控制器发送控制模式指令；

所述开关控制器用于根据所述控制模式指令更改有效开关状态。

第四方面，本实用新型实施例提供了一种电动车，包括MCU控制器，其特征在于，所述MCU控制器包括如本实用新型实施例任一所述的开关控制器。

本实用新型实施例提供的技术方案，利用分压模块，将高电平、低电平和悬空的三态信号的输入电压分别进行分压，得到不同的采集电压，根据采集结果可以对开关量的高电平、低电平和悬空的三态区分检测。并通过钳位模块对信号输入端的信号进行钳位保护，利用保护模块的保护限流，可以避免过电压和过电流对采集端口的影响，提高了采集电路的安全性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种开关量采集电路的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的又一种开关量采集电路的结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的一种开关控制器结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的一种开关调试系统的结构示意图。

图5为本实用新型实施例提供的低电平控制模式示意图。

图6为本实用新型实施例提供的断路控制模式示意图。

图7为本实用新型实施例提供的低电平或断路控制模式示意图。

图8为本实用新型实施例提供的高电平控制模式示意图。

图9为本实用新型实施例提供的高电平或低电平控制模式示意图。

图10为本实用新型实施例提供的高电平或断路模式示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种开关量采集电路，图1为本实用新型实施例提供的一种开关量采集电路的结构示意图。参见图1，开关量采集电路包括：分压模块110、钳位模块120和保护模块130；

分压模块110的第一端111连接信号输入端140，所述分压模块110的第二端112连接钳位模块120的第三端123，分压模块110的第三端113和钳位模块120的第二端122连接电源端150，分压模块110的第四端114和钳位模块120的第一端121接地；保护模块130的第一端连接分压模块110的第二端112，保护模块130的第二端连接信号输出端160；

分压模块110用于对信号输入端140提供的输入信号进行分压，钳位模块120用于对输入信号进行钳位，保护模块130用于限制输出信号电流。

其中，钳位是指将某点的电位限制在规定电位的措施，是一种过压保护技术，通过钳位模块120可以将信号输入端输入的电压信号进行钳位限制，例如电源端VCC电压为3.3V，输入电压信号大于3.3V则被限制在3.3V以内，可以保护信号输出端后续连接的检测电路。保护模块130具有较高的内阻，当钳位模块120失效存在较大电压信号输入时，保护模块130可以起到限流限压作用，进一步起到保护作用。示例性的，开关量采集电路的工作原理为：当开关量输入信号为悬空时，分压模块110对输入电压信号进行分压，信号输出端160输出第一分压信号，第一分压信号即对应悬空状态。当开关量输入信号为高电平时，若超过电源端电压，则钳位模块120将电压钳位至电源端电压，分压模块110对钳位电压信号进行分压，信号输出端160输出第二分压信号，此时第二分压信号大于第一分压信号即对应高电平状态。当开关量输入信号为低电平时，分压模块110对输入电压信号进行分压，信号输出端160输出第三分压信号，此时第三分压信号小于第一分压信号即对应低电平状态。可以根据信号输出端160的输出信号对应识别高电平、低电平和悬空的三态，从而实现区别检测。

本实用新型实施例提供的技术方案，利用分压模块，将高电平、低电平和悬空的三态信号的输入电压分别进行分压，得到不同的采集电压，根据采集结果可以对开关量的高电平、低电平和悬空的三态区分检测。并通过钳位模块对信号输入端的信号进行钳位保护，利用保护模块的保护限流，可以避免过电压和过电流对采集端口的影响，提高了采集电路的安全性。

图2为本实用新型实施例提供的又一种开关量采集电路的结构示意图。参见图2，钳位模块包括第一开关管D1和第二开关管D2；第一开关管D1的正极端接地，第一开关管D1的正极端作为钳位模块的第一端121；第二开关管D2的负极端连接电源端，第二开关管D2的负极端作为钳位模块的第二端122；第一开关管D1的负极端连接第二开关管D2的正极端，第一开关管D1的负极端与第二开关管D2的正极端的连接点作为钳位模块的第三端133。

具体的，第一开关管D1与第二开关管D2串联连接，其中串联连接点可以作为钳位模块的第三端133连接分压模块，第一开关管D1的正极接地，第二开关管D2的负极连接电源端。示例性的，钳位模块的工作原理为：当信号输入电压大于电源端电压，则第二开关管D2导通，第一开关管D1截止因此钳位至电源端的电压。当信号输入电压小于接地电压，则第二开关管D2截止第一开关管D1导通因此钳位至接地电压。例如电源端电压VCC为3.3V，则当输入信号电压大于3.3V时，输入信号被钳位至电源端电压3.3V。则当输入信号电压等于0V时，输入信号被钳位至接地电压0V。因此通过钳位模块的钳位作用可以将输入信号的电压控制在规定电压内，从而保护采集电路以及信号输出端后需连接的电路。

可选的，第一开关管D1和第二开关管D2为。具体的，二极管结构简单，可以降低采集电路的硬件成本。

可选的，二极管包括BAV99开关管。具体的，BAV99是一种开关二极管,其由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短，可以提高采集电路的对输入信号的响应速度。

继续参见图2，基于上述实施例，分压模块包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；

第一电阻R1的第一端作为分压模块的第一端111连接信号输入端140；第一电阻R1的第二端分别与第二电阻R2的第二端和第三电阻R3的第一端连接，第一电阻R1的第二端作为分压模块的第二端112连接钳位模块第三端123；第二电阻的第一端作为分压模块的第三端113连接电源端；第三电阻的第二端作为分压模块的第四端114接地。

具体的，分压模块根据三态的输入信号进行分压，可以得到不同的电压信号进而区分三态。示例性的，分压模块工作原理为：当输入信号为悬空时，第一开关管D1与第二开关管D2均截止，此时信号输出端的采集信号为第二电阻R2和第三电阻R3的分压，即采集信号为第一电压信号。当输入信号为高电平时，第一开关管D1截止，第二开关管D2导通，此时信号输出端160的采集信号为第一电阻R1和第二电阻R2串联后与第三电阻R3的分压，即采集信号为第二电压信号，此时第二电压信号显然大于第一电压信号。当输入信号为低电平时，第一开关管D1导通，第二开关管D2截止此时信号输出端160的采集信号为第一电阻R1与第三电阻R3串联的分压，即采集信号为第三电压信号，此时第三电压信号显然小于第一电压信号。其中，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的阻值，可以根据需要进行调整，因此可以获得不同的三态电压判定区间，从而进行适配不同检测灵敏度的信号检测电路。

可选的，开关量采集电路，还包括第一滤波模块和第二滤波模块；

第一滤波模块第一端连接信号输入端140；第一滤波模块用于滤除输入信号噪声；

第二滤波模块第一端连接信号输出端160；第二滤波模块用于滤除输出信号噪声。

具体的，第一滤波模块设置在信号输入端140，第二滤波模块设置在信号输出端160，通过滤波模块可以滤除输入输出信号的尖峰噪声信号，提高信号质量。

可选的，第一滤波模块包括第一电容C1；第二滤波模块包括第二电容C2，第一电容C1的第一极连接所述信号输入端；第一电容C1的第二极连接地；第一电容C1用于滤除输入信号噪声；

第二电容C2的第一极连接所述信号输出端；第二电容C2的第二极连接地；第二电容C2用于滤除输出信号噪声。

具体的，通过设置电容对信号噪声进行滤波，简化电路结构，降低电路硬件成本。

图3为本实用新型实施例提供的一种开关控制器结构示意图，参见图3，开关控制器包括如本实用新型实施例任一的开关量采集电路310；其中，开关控制器还包括控制单元320；

开关量采集电路310与控制单元320连接；开关量采集电路310用于采集开关量信号并发送至控制单元320；控制单元320根据开关量信号判断开关状态。

具体的，开关状态包括接高电平、接低电平和断路状态，其中断路状态即为悬空状态。开关量采集电路310可以分别采集开关量三态状态的开关量信号，并将开关量信号发送给控制单元，控制单元320根据开关量信号可以对应匹配开关状态，并判断该开关量信号是否为开关控制器预先设置的有效开关量信号。

图4为本实用新型实施例提供的一种开关调试系统的结构示意图，参见图4，开关调试系统包括如本实用新型实施例任一的开关控制器410；其中，开关调试系统还包括调试模块420；

调试模块420，与开关控制器410连接，调试模块420用于向开关控制器410发送控制模式指令；

开关控制器410用于根据控制模式指令更改有效开关状态。

具体的，调试模块420可以具备在线编程功能，向开关控制器410发送控制模式指令。开关控制器410接收控制模式指令后，根据指令信息实现更改有效开关状态，从而适应外部不同的开关设备430。其中，控制模式包括至少低电平模式、断路模式、低电平或断路模式、高电平模式、高电平或低电平模式以及高电平或断路模式中一种。图5为本实用新型实施例提供的低电平控制模式示意图，图6为本实用新型实施例提供的断路控制模式示意图，图7为本实用新型实施例提供的低电平或断路控制模式示意图，图8为本实用新型实施例提供的高电平控制模式示意图，图9为本实用新型实施例提供的高电平或低电平控制模式示意图，图10为本实用新型实施例提供的高电平或断路模式示意图，参见图5-图10，其中，断路状态开关未闭合即为悬空状态，B+代表高电平，0V代表低电平。示例性的，开关调试系统的工作原理为：在电动车开关控制时，若此时低电平刹车信号为有效信号，当需要更换有效开关状态时，通过调试模块420对开关控制器410的控制模式参数进行修改并发送给开关控制器410，开关控制器410根据控制模式指令适配之后，在不更换开关控制器410的前提下，即可实现高(低)电平刹车切换到低(高)电平刹的工作模式。

本实用新型实施例提供了一种电动车，包括MCU控制器，其特征在于，MCU控制器包括如本实用新型实施例任一的开关控制器。

具体的，电动车包括以电池为主要动力或次要动力的电动马达车辆，例如电动摩托车、电动自行车或助力电动车等。因其包括本实用新型实施例任一实施例提供的开关控制器，因而也具有相同的有益效果，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种开关量采集电路，其特征在于，包括：分压模块、钳位模块和保护模块；

所述分压模块的第一端连接信号输入端，所述分压模块的第二端连接所述钳位模块的第三端，所述分压模块的第三端和所述钳位模块的第二端连接电源端，所述分压模块的第四端和所述钳位模块的第一端接地；所述保护模块的第一端连接所述分压模块的第二端，所述保护模块的第二端连接信号输出端；

所述分压模块用于对所述信号输入端提供的输入信号进行分压，所述钳位模块用于对所述输入信号进行钳位，所述保护模块用于限制输出信号电流。

2.根据权利要求1所述的开关量采集电路，其特征在于，所述钳位模块包括第一开关管和第二开关管，

所述第一开关管的正极端接地，所述第一开关管的正极端作为所述钳位模块的第一端；

所述第二开关管的负极端连接所述电源端，所述第二开关的负极端作为所述钳位模块的第二端；

所述第一开关管的负极端连接所述第二开关管的正极端，所述第一开关管的负极端与所述第二开关管的正极端的连接点作为所述钳位模块的第三端。

3.根据权利要求2所述的开关量采集电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管为二极管。

4.根据权利要求3所述的开关量采集电路，其特征在于，所述二极管包括BAV99开关管。

5.根据权利要求1所述的开关量采集电路，其特征在于，所述分压模块包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻的第一端作为所述分压模块的第一端连接信号输入端；所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端作为所述分压模块的第二端连接所述钳位模块第三端；所述第二电阻的第一端作为所述分压模块的第三端连接所述电源端；所述第三电阻的第二端作为所述分压模块的第四端接地。

6.根据权利要求1所述的开关量采集电路，其特征在于，还包括第一滤波模块和第二滤波模块；

所述第一滤波模块第一端连接所述信号输入端；所述第一滤波模块用于滤除输入信号噪声；

所述第二滤波模块第一端连接所述信号输出端；所述第二滤波模块用于滤除输出信号噪声。

7.根据权利要求5所述的开关量采集电路，其特征在于，所述第一滤波模块包括第一电容；所述第二滤波模块包括第二电容；

所述第一电容的第一极连接所述信号输入端；所述第一电容的第二极连接地；所述第一电容用于滤除输入信号噪声；

所述第二电容的第一极连接所述信号输出端；所述第二电容的第二极连接地；所述第二电容用于滤除输出信号噪声。

8.一种开关控制器，其特征在于，包括控制单元和权利要求1-7任一所述的开关量采集电路；

所述开关量采集电路与所述控制单元连接；所述开关量采集电路用于采集开关量信号并发送至所述控制单元；所述控制单元根据所述开关量信号判断开关状态。

9.一种开关调试系统，其特征在于，包括如权利要求6所述的开关控制器；其中，所述开关调试系统还包括调试模块；

所述调试模块，与开关控制器连接，所述调试模块用于向所述开关控制器发送控制模式指令；

所述开关控制器用于根据所述控制模式指令更改有效开关状态。

10.一种电动车，包括MCU控制器，其特征在于，所述MCU控制器包括如权利要求6所述的开关控制器。

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