一種傳感器的信號(hào)調(diào)理電路和傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種傳感器的信號(hào)調(diào)理電路和傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)，所述電路包括短路保護(hù)電路，用于對(duì)傳感器信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行短路保護(hù)，電流采樣電路，用于將傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，差分放大電路，用于將電流采樣電路兩端的差分電壓信號(hào)的幅值進(jìn)行放大，電平轉(zhuǎn)換電路用于將放大后的差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字電壓信號(hào)并輸出。本實(shí)用新型降低了對(duì)運(yùn)算放大器性能的要求，同時(shí)擴(kuò)展了電源電壓輸入范圍，滿足傳感器的信號(hào)調(diào)理的精度、實(shí)時(shí)性的同時(shí)，達(dá)到性能和成本的最優(yōu)化，具有低成本、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高穩(wěn)定性和高可靠性的特點(diǎn)。
【專利說明】一種傳感器的信號(hào)調(diào)理電路和傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種傳感器的信號(hào)調(diào)理電路和傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車電子控制裝置的廣泛應(yīng)用和汽車配置的不斷提高，作為信息輸入單元的汽車傳感器也逐步發(fā)展完善，汽車傳感器的信號(hào)類型逐漸增多，對(duì)傳感器輸出級(jí)或者控制器輸入級(jí)的信號(hào)調(diào)理電路要求也不斷提高。
[0003]目前，常用的汽車方向盤力矩傳感器為電流占空比型傳感器，現(xiàn)有的汽車方向盤力矩傳感器的信號(hào)調(diào)理電路主要是在傳感器供電線上串聯(lián)采樣電阻獲得與電流對(duì)應(yīng)的模擬電壓，再通過差分放大電路把采樣電阻兩端的微小模擬電壓放大到后級(jí)電路可以接受的范圍，最后通過比較電路將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓，最終輸出給汽車控制器進(jìn)行運(yùn)算處理?，F(xiàn)有的汽車方向盤力矩傳感器的信號(hào)調(diào)理電路中采用傳感器高壓供電端串聯(lián)采樣電阻的方案，可以避免在汽車電池正極短路到汽車方向盤力矩傳感器低壓供電端時(shí)產(chǎn)生的過功率問題，但由于采樣電阻兩端的電壓接近汽車方向盤力矩傳感器供電的電壓，要求差分放大電路的運(yùn)算放大器有較高的共模輸入電壓，這樣會(huì)提高電路成本；同時(shí)在汽車方向盤力矩傳感器的信號(hào)調(diào)理電路系統(tǒng)輸入電壓降低時(shí)，仍然無法滿足差分放大電路運(yùn)算放大器的輸入壓差要求，最終體現(xiàn)為汽車方向盤力矩傳感器的信號(hào)調(diào)理電路在低系統(tǒng)電壓輸入時(shí)無法正常工作。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種傳感器的信號(hào)調(diào)理電路和傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)，以降低電路成本，同時(shí)擴(kuò)展電源電壓的輸入范圍，滿足傳感器的信號(hào)調(diào)理的精度和實(shí)時(shí)性的同時(shí)，提高傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
[0005]第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種傳感器的信號(hào)調(diào)理電路，所述電路包括短路保護(hù)電路、電流采樣電路、差分放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路，其中，
[0006]所述短路保護(hù)電路的輸入端與傳感器的輸出端連接，所述短路保護(hù)電路的第一輸出端與電流采樣電路的第一端連接，所述短路保護(hù)電路的第二輸出端與差分放大電路的第一輸入端連接，所述短路保護(hù)電路用于對(duì)所述傳感器的信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行短路保護(hù)；
[0007]所述電流采樣電路的第二端與地連接，所述電流采樣電路用于將所述傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；
[0008]所述差分放大電路的第二輸入端與所述電流采樣電路的第二端連接，所述差分放大電路的輸出端與所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述差分放大電路用于將所述電流采樣電路兩端的差分電壓信號(hào)的幅值進(jìn)行放大；
[0009]所述電平轉(zhuǎn)換電路用于將幅值放大后的差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)并輸出。
[0010]進(jìn)一步地，所述傳感器為力矩傳感器。
[0011]進(jìn)一步地，所述力矩傳感器為汽車方向盤的力矩傳感器。
[0012]第二方面，本實(shí)用新型提供了一種傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)，包括電池、系統(tǒng)電源、傳感器供電電源電路、傳感器、傳感器的信號(hào)調(diào)理電路和控制器，其中，所述傳感器的信號(hào)調(diào)理電路包括短路保護(hù)電路、電流采樣電路、差分放大電路、電平轉(zhuǎn)換電路和控制器，
[0013]所述電池的輸出端與所述系統(tǒng)電源的輸入端連接，所述電池用于為所述傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)提供第一電源電壓；
[0014]所述系統(tǒng)電源的輸出端與所述傳感器供電電源電路的輸入端以及與所述短路保護(hù)電路的第一輸入端、差分放大電路的第三輸入端、電平轉(zhuǎn)換電路的第二輸入端和控制器的第二輸入端連接，所述系統(tǒng)電源用于將所述第一電源電壓輸出到所述傳感器供電電源電路，還用于將所述第一電源電壓轉(zhuǎn)換為與所述短路保護(hù)電路、差分放大電路、電平轉(zhuǎn)換電路和控制器相匹配的第二電源電壓；
[0015]所述傳感器供電電源電路的輸出端與所述傳感器的輸入端連接，所述傳感器供電電源電路用于將所述第一電源電壓轉(zhuǎn)換為與所述傳感器相匹配的電壓；
[0016]所述傳感器的輸出端與所述短路保護(hù)電路的第二輸入端連接，所述傳感器用于感受被測(cè)量信息，將所述被測(cè)量信息轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)；
[0017]所述短路保護(hù)電路的第一輸出端與所述電流采樣電路的第一端連接，所述短路保護(hù)電路的第二輸出端與所述差分放大電路的第一輸入端連接，所述短路保護(hù)電路用于對(duì)所述傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)進(jìn)行短路保護(hù)；
[0018]所述電流采樣電路的第二端與地連接，所述電流采樣電路用于將所述傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；
[0019]所述差分放大電路的第二輸入端與所述電流采樣電路的第二端連接，所述差分放大電路的輸出端與所述電平轉(zhuǎn)換電路的第一輸入端連接，所述差分放大電路用于將所述電流采樣電路兩端的差分電壓信號(hào)的幅值進(jìn)行放大；
[0020]所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端與控制器的第一輸入端連接，用于將幅值放大后的差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)并輸出；
[0021 ] 所述控制器用于對(duì)接收到的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理。
[0022]進(jìn)一步地，所述傳感器為力矩傳感器。
[0023]進(jìn)一步地，所述力矩傳感器為汽車方向盤的力矩傳感器。
[0024]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的傳感器的信號(hào)調(diào)理電路和傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)，通過短路保護(hù)電路對(duì)傳感器的信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行短路保護(hù)，通過電流采樣電路將傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過差分放大電路將差分電壓信號(hào)放大為電平轉(zhuǎn)換電路需要的電壓信號(hào)，通過電平轉(zhuǎn)換電路實(shí)時(shí)地輸出數(shù)字電壓信號(hào)，由此，降低對(duì)運(yùn)算放大器性能的要求，同時(shí)擴(kuò)展了電源電壓輸入范圍，滿足傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)的精度、實(shí)時(shí)性的同時(shí)，達(dá)到性能和成本的最優(yōu)化，具有低成本、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高穩(wěn)定性和高可靠性的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本實(shí)用新型的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中:
[0026]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種傳感器的信號(hào)調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種傳感器的信號(hào)調(diào)理電路的原理圖；
[0028]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的一種傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本實(shí)用新型，而非對(duì)本實(shí)用新型的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。
[0030]實(shí)施例一
[0031]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種傳感器的信號(hào)調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，該傳感器的信號(hào)調(diào)理電路可用于對(duì)汽車方向盤力矩傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，所述傳感器的信號(hào)調(diào)理電路包括:短路保護(hù)電路11、電流采樣電路12、差分放大電路13和電平轉(zhuǎn)換電路14。
[0032]短路保護(hù)電路11的輸入端與傳感器的輸出端連接，短路保護(hù)電路11的第一輸出端與電流采樣電路12的第一端連接，短路保護(hù)電路11的第二輸出端與差分放大電路13的第一輸入端連接，短路保護(hù)電路11用于對(duì)所述傳感器的信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行短路保護(hù)。
[0033]汽車傳感器是汽車整車或局部控制系統(tǒng)的輸入裝置，它把諸如車速、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況、方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角、各種介質(zhì)流量溫度等汽車運(yùn)行中產(chǎn)生的信息，轉(zhuǎn)化為電訊號(hào)傳輸給汽車控制器，輔助完成車速控制、動(dòng)力分配和舒適性等各種功能，汽車傳感器作為輸入單元，其輸入的信號(hào)種類也從最初單一的電壓、電流和頻率等模擬信號(hào)擴(kuò)展為占空比和總線信息等數(shù)字信號(hào)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也從信號(hào)和電源通過線束獨(dú)立傳輸，發(fā)展為信號(hào)集成到電源線上的調(diào)制傳輸，在傳輸過程中，當(dāng)傳輸信號(hào)的線束由于時(shí)間較長變老化時(shí)，位于線束外面的絕緣層容易剝落而造成電路短路，發(fā)生過功率問題，采用短路保護(hù)電路能夠避免傳感器的Ih號(hào)調(diào)理電路短路。
[0034]電流采樣電路12的第二端與地連接，電流采樣電路12用于將所述傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
[0035]通過電流采樣電路12獲得與傳感器輸入的電流信號(hào)對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，優(yōu)選的，所述傳感器可以為力矩傳感器，更優(yōu)選的，所述傳感器為汽車方向盤力矩傳感器，所述傳感器輸出的電流信號(hào)可以為電流占空比型信號(hào)，所述電流占空比型信號(hào)為電流隨時(shí)間周期變化為最小值或最大值，最大值對(duì)應(yīng)整個(gè)周期的比例作為占空比，并與方向盤的力矩呈線性關(guān)系，汽車方向盤力矩傳感器屬于無信號(hào)線的傳感器，將電流占空比型信號(hào)集成到電源線上調(diào)制傳輸，可以節(jié)省信號(hào)線；同時(shí)電流占空比型信號(hào)具有較強(qiáng)的抗干擾性能，在汽車電磁兼容環(huán)境抗擾能力要求較高的應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)。由電流占空比型傳感器的信號(hào)特征，決定了對(duì)信號(hào)調(diào)理電路的需求，需要其在保證電路基本功能的同時(shí)，滿足汽車應(yīng)用的電壓范圍、調(diào)理精度、成本和端口保護(hù)等多個(gè)性能參數(shù)。
[0036]在本實(shí)施例中，由于電流采樣電路12的電壓接近地電壓，因此對(duì)差分放大電路13中運(yùn)算放大器的共模輸入要求較低，從而降低了傳感器信號(hào)調(diào)理電路的成本，同時(shí)較低的信號(hào)輸入電壓也可以適應(yīng)寬范圍的運(yùn)放供電，擴(kuò)展了電源電壓輸入范圍，可應(yīng)用于不同汽車電池電壓的情況下。
[0037]差分放大電路13的第二輸入端與電流采樣電路12的第二端連接，差分放大電路13的輸出端與電平轉(zhuǎn)換電路14的輸入端連接，差分放大電路13用于將電流采樣電路12兩端的差分電壓信號(hào)的幅值進(jìn)行放大。
[0038]差分放大電路13將電流采樣電路12兩端的差分電壓信號(hào)放大為幅值足夠的電壓信號(hào)輸出到電平轉(zhuǎn)換電路14。
[0039]由于電流采樣電路12兩端的差分電壓信號(hào)比較微弱，經(jīng)過差分放大電路13中的運(yùn)算放大器處理后將采樣電路12兩端微弱的差分電壓信號(hào)的幅值進(jìn)行放大后輸出到電平轉(zhuǎn)換電路14進(jìn)行處理，此外，差分放大電路13還能夠抑制由外界條件的變化帶給傳感器的信號(hào)調(diào)理電路的影響，如溫度噪聲等，從而提高傳感器的信號(hào)調(diào)理精度。
[0040]電平轉(zhuǎn)換電路14用于將所述放大后的差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)并輸出。
[0041]電平轉(zhuǎn)換電路14的功能是將差分放大電路13輸入的放大后的差分電壓信號(hào)與一個(gè)參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)放大后的差分電壓信號(hào)值大于參考電壓值時(shí)，按照需求輸出高電平或低電平，當(dāng)放大后的差分電壓信號(hào)值小于參考電壓值時(shí)，按照需求輸出低電平或高電平，由此，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠被控制器進(jìn)行運(yùn)算處理的數(shù)字電壓信號(hào)。
[0042]在本實(shí)施例中，由于采樣電路12的電壓接近地電壓，因此對(duì)差分放大電路13中運(yùn)算放大器的共模輸入要求較低，從而降低了傳感器信號(hào)調(diào)理電路的成本，擴(kuò)展了電源電壓的輸入范圍，再配合短路保護(hù)電路，滿足傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)的精度、實(shí)時(shí)性的同時(shí)，達(dá)到性能和成本的最優(yōu)化，具有低成本、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高穩(wěn)定性和高可靠性的特點(diǎn)。
[0043]具體地，圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種傳感器信號(hào)調(diào)理電路的原理圖，如圖2所示，短路保護(hù)電路11可包括第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一 NPN型三極管Ql和第二 NPN型三極管Q2，電流采樣電路12可包括第五電阻R5，差分放大電路13可包括第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9和第一運(yùn)算放大器U1，電平轉(zhuǎn)換電路14可包括第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第一電容Cl和第二運(yùn)算放大器U2。
[0044]在短路保護(hù)電路11中，其輸入端與傳感器接插件的地連接，當(dāng)所述傳感器的信號(hào)調(diào)理電路正常工作時(shí)，短路保護(hù)電路11的輸入端為低電平，第一 NPN型三極管Ql斷開，第二 NPN型三極管Q2導(dǎo)通，當(dāng)所述傳感器的信號(hào)調(diào)理電路短路時(shí)，短路保護(hù)電路11的輸入端變?yōu)楦唠娖?，第一NPN型三極管Ql導(dǎo)通，由于第一NPN型三極管Ql的發(fā)射極接地，使得第二NPN型三極管Q2的基極也處于低電平，因此第二NPN型三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，使得傳感器的信號(hào)調(diào)理電路斷開與傳感器的連接，從而保護(hù)傳感器的信號(hào)調(diào)理電路避免發(fā)生過功率的問題，電流采樣電路12將傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，將電流采樣電路12中第五電阻R5兩端的電壓信號(hào)分別經(jīng)過第六電阻R6和第七電阻R7后輸入到第一運(yùn)算放大器Ul的正輸入端和負(fù)輸入端，經(jīng)過第一運(yùn)算放大器Ul后將第五電阻R5兩端的差分電壓信號(hào)的幅值放大為幅值足夠的電壓信號(hào)輸出到電平轉(zhuǎn)換電路14，在差分放大電路13中，第一運(yùn)算放大器Ul的正輸入端和輸出端之間連接有第九電阻R9，形成一負(fù)反饋形態(tài)，在第一運(yùn)算放大器Ul的負(fù)輸入端和地之間連接有第八電阻R8，保證差分放大電路運(yùn)行穩(wěn)定，差分放大電路13將放大后的差分電壓信號(hào)輸出到電平轉(zhuǎn)換電路14中第二運(yùn)算放大器U2的負(fù)輸入端，該放大后的差分電壓信號(hào)與第二運(yùn)算放大器U2的正輸入端中的第十電阻RlO和第十一電阻Rll產(chǎn)生的參考電壓值相比較，從而將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字電壓信號(hào)，在電平轉(zhuǎn)換電路14中，第二運(yùn)算放大器U2的正輸入端和輸出端之間連接有第十二電阻R12，能夠輸出的數(shù)字電壓信號(hào)的穩(wěn)定性，經(jīng)過第十三電阻R13和第一電容Cl濾波處理后輸出數(shù)字電壓信號(hào)。
[0045]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的傳感器的信號(hào)調(diào)理電路能夠?qū)鞲衅鬏敵龅碾娏餍盘?hào)，實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)換為適合控制器運(yùn)算處理的數(shù)字電壓信號(hào)，通過將電流采樣電路的一端與短路保護(hù)電路連接，將電流采樣電路的另一端接地，從而降低對(duì)差分放大電路中運(yùn)算放大器性能的要求，該傳感器調(diào)理電路可應(yīng)用于不同的電源電壓，擴(kuò)展了電源電壓的輸入范圍，滿足控制系統(tǒng)的精度和實(shí)時(shí)性的同時(shí)，達(dá)到性能和成本的最優(yōu)化，具有成本低、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高穩(wěn)定性和高可靠性的特點(diǎn)。
[0046]實(shí)施例二
[0047]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的一種傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，該傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)包括:電池21、系統(tǒng)電源22、傳感器供電電源電路23、傳感器24、信號(hào)調(diào)理電路25和控制器26，其中，所述信號(hào)調(diào)理電路25包括短路保護(hù)電路251、電流采樣電路252、差分放大電路253和電平轉(zhuǎn)換電路254。
[0048]該傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)可應(yīng)用于汽車傳感器中進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，所述電池21可以為汽車電池，電池21的輸出端與系統(tǒng)電源22的輸入端連接，電池21用于為傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)提供第一電源電壓。通常汽車電池為傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)提供的第一電源電壓可包括12V和24V，所述12V汽車電池可用于小汽車中，所述24V汽車電池可用于卡車中，在本實(shí)施例中，所述第一電源電壓可以為12V。
[0049]所述系統(tǒng)電源22的輸出端與傳感器供電電源電路23的輸入端以及與短路保護(hù)電路251的第一輸入端、差分放大電路253的第三輸入端、電平轉(zhuǎn)換電路254的第二輸入端和控制器26的第二輸入端連接，系統(tǒng)電源22用于將所述第一電源電壓轉(zhuǎn)換為與短路保護(hù)電路251、差分放大電路253、電平轉(zhuǎn)換電路254和控制器26相匹配的第二電源電壓，還用于將所述第一電源電壓輸出到傳感器供電電源電路23。
[0050]在汽車傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)中，汽車方向盤的力矩傳感器與傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)中的邏輯電路(短路保護(hù)電路251、差分放大電路253和電平轉(zhuǎn)換電路254)以及控制器26所需要的工作電壓不同，因此，通過系統(tǒng)電源22將汽車電池提供的12V電壓轉(zhuǎn)換為短路保護(hù)電路251、差分放大電路253和電平轉(zhuǎn)換電路254以及控制器26相匹配的第二電源電壓，該第二電源電壓的大小可以為5V，同時(shí)通過系統(tǒng)電源22將第一電源電壓(12V)輸出到傳感器供電電源電路23。
[0051]所述傳感器供電電源電路23的輸出端與傳感器24的輸入端連接，傳感器供電電源電路23用于將所述第一電源電壓轉(zhuǎn)換為與傳感器相匹配的電壓。
[0052]優(yōu)選的，所述傳感器為力矩傳感器，更為優(yōu)選的，所述力矩傳感器為汽車方向盤的力矩傳感器，所述傳感器供電電源電路23將第一電源電壓(12V)轉(zhuǎn)換為與傳感器24匹配的電壓(5.6V) ο
[0053]所述傳感器24的輸出端與短路保護(hù)電路251的第二輸入端連接，傳感器24用于感受被測(cè)量信號(hào)，將所述被測(cè)量信息轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，所述被測(cè)量信息可以是汽車車速、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況、方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角、各種介質(zhì)流量溫度等汽車運(yùn)行中產(chǎn)生的信息。由于傳感器24采集到的信息往往比較微弱或波形不當(dāng)或信號(hào)形式不合適，因此需要對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。
[0054]信號(hào)調(diào)理電路25連接于傳感器24的輸出端和控制器26的輸入端之間,用于將傳感器24輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合控制器26進(jìn)行運(yùn)算處理的數(shù)字信號(hào)。具體地，所述信號(hào)調(diào)理電路25包括:短路保護(hù)電路251、電流采樣電路252、差分放大電路253和電平轉(zhuǎn)換電路254。
[0055]所述短路保護(hù)電路251的第一輸出端與電流采樣電路252的第一端連接，短路保護(hù)電路251的第二輸出端與差分放大電路253的第一輸入端連接，短路保護(hù)電路251用于對(duì)所述傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)進(jìn)行短路保護(hù)。
[0056]電流采樣電路252的第二端與地連接，電流采樣電路252用于將傳感器24輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
[0057]在本實(shí)施例中，由于電流采樣電路252的電壓接近地電壓，因此對(duì)差分放大電路253中運(yùn)算放大器的共模輸入要求較低，從而降低了傳感器信號(hào)調(diào)理電路25的成本，同時(shí)較低的信號(hào)輸入電壓也可以適應(yīng)寬范圍的運(yùn)放供電，擴(kuò)展了電源電壓輸入范圍，可適用于不同電源型號(hào)的車型。
[0058]差分放大電路253的第二輸入端與電流采樣電路252的第二端連接，差分放大電路253的輸出端與電平轉(zhuǎn)換電路254的第一輸入端連接，所述差分放大電路用于將電流采樣電路兩端的差分電壓信號(hào)的幅值進(jìn)行放大。
[0059]電平轉(zhuǎn)換電路254的輸出端與控制器26的第一輸入端連接,用于將幅值放大后的差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)并輸出。
[0060]控制器26用于對(duì)接收到的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，根據(jù)所述運(yùn)算處理的結(jié)果輔助完成汽車車身控制、動(dòng)力分配和舒適性等各種功能。
[0061]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)能夠?qū)鞲衅鬏敵龅碾娏餍盘?hào)，實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)換為適合控制器運(yùn)算處理的數(shù)字電壓信號(hào)，通過將電流采樣電路的一端與短路保護(hù)電路連接，將電流采樣電路的另一端接地，從而降低對(duì)差分放大電路中運(yùn)算放大器性能的要求，該傳感器調(diào)理電路可應(yīng)用于不同的電源電壓，擴(kuò)展了電源電壓的輸入范圍，滿足控制系統(tǒng)的精度和實(shí)時(shí)性的同時(shí)，達(dá)到性能和成本的最優(yōu)化，具有成本低、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高穩(wěn)定性和高可靠性的特點(diǎn)。
[0062]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本實(shí)用新型可以有各種改動(dòng)和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種傳感器的信號(hào)調(diào)理電路，其特征在于，所述電路包括短路保護(hù)電路、電流采樣電路、差分放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路，其中， 所述短路保護(hù)電路的輸入端與傳感器的輸出端連接，所述短路保護(hù)電路的第一輸出端與電流采樣電路的第一端連接，所述短路保護(hù)電路的第二輸出端與差分放大電路的第一輸入端連接，所述短路保護(hù)電路用于對(duì)所述傳感器的信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行短路保護(hù)； 所述電流采樣電路的第二端與地連接，所述電流采樣電路用于將所述傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)； 所述差分放大電路的第二輸入端與所述電流采樣電路的第二端連接，所述差分放大電路的輸出端與所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述差分放大電路用于將所述電流采樣電路兩端的差分電壓信號(hào)的幅值進(jìn)行放大； 所述電平轉(zhuǎn)換電路用于將幅值放大后的差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器的信號(hào)調(diào)理電路，其特征在于，所述傳感器為力矩傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器的信號(hào)調(diào)理電路，其特征在于，所述力矩傳感器為汽車方向盤的力矩傳感器。
4.一種傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng),其特征在于,包括電池、系統(tǒng)電源、傳感器供電電源電路、傳感器、傳感器的信號(hào)調(diào)理電路和控制器，其中，所述傳感器的信號(hào)調(diào)理電路包括短路保護(hù)電路、電流采樣電路、差分放大電路、電平轉(zhuǎn)換電路和控制器， 所述電池的輸出端與所述系統(tǒng)電源的輸入端連接，所述電池用于為所述傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)提供第一電源電壓； 所述系統(tǒng)電源的輸出端與所述傳感器供電電源電路的輸入端以及與所述短路保護(hù)電路的第一輸入端、差分放大電路的第三輸入端、電平轉(zhuǎn)換電路的第二輸入端和控制器的第二輸入端連接，所述系統(tǒng)電源用于將所述第一電源電壓輸出到所述傳感器供電電源電路，還用于將所述第一電源電壓轉(zhuǎn)換為與所述短路保護(hù)電路、差分放大電路、電平轉(zhuǎn)換電路和控制器相匹配的第二電源電壓； 所述傳感器供電電源電路的輸出端與所述傳感器的輸入端連接，所述傳感器供電電源電路用于將所述第一電源電壓轉(zhuǎn)換為與所述傳感器相匹配的電壓； 所述傳感器的輸出端與所述短路保護(hù)電路的第二輸入端連接，所述傳感器用于感受被測(cè)量信息，將所述被測(cè)量信息轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)； 所述短路保護(hù)電路的第一輸出端與所述電流采樣電路的第一端連接，所述短路保護(hù)電路的第二輸出端與所述差分放大電路的第一輸入端連接，所述短路保護(hù)電路用于對(duì)所述傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)進(jìn)行短路保護(hù)； 所述電流采樣電路的第二端與地連接，所述電流采樣電路用于將所述傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)； 所述差分放大電路的第二輸入端與所述電流采樣電路的第二端連接，所述差分放大電路的輸出端與所述電平轉(zhuǎn)換電路的第一輸入端連接，所述差分放大電路用于將所述電流采樣電路兩端的差分電壓信號(hào)的幅值進(jìn)行放大； 所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端與控制器的第一輸入端連接，用于將幅值放大后的差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)并輸出； 所述控制器用于對(duì)接收到的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器為力矩傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器的信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，所述力矩傳感器為汽車方向盤的力矩傳感器。
【文檔編號(hào)】G01L3/00GK204007964SQ201420438215
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月5日
【發(fā)明者】王猛 申請(qǐng)人:北京經(jīng)緯恒潤科技有限公司