專利名稱：一種冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路，用于對(duì)冷卻水溫度傳感器采集到的溫度信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，并輸入信號(hào)到控制器，其實(shí)踐應(yīng)用基于混合動(dòng)力客車的整車控制器。
背景技術(shù)：
混合動(dòng)力客車的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能、壽命、可靠性、油耗等有很大影響，溫度過低，能量損耗大，燃油經(jīng)濟(jì)性差；溫度過高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求又過高。因此必須對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫進(jìn)行精確檢測與控制，其中溫度信號(hào)的采集和處理顯得尤為重要。混合動(dòng)力客車中冷卻水溫度傳感器使用的是鉬熱敏電阻PT100，具有正溫度系數(shù)，其溫度與電阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。表1鉬熱電阻PT100溫度與阻值關(guān)系
"C-20-1001020 ·.50 ·.Ω92. 1696. 09100103. 90107. 79119.40鉬熱敏電阻的自加熱現(xiàn)象會(huì)影響檢測精度，因此必須盡量減小流過電阻的電流。 在使用中，鉬熱敏電阻不能直接加到MV電壓上，而是跨接在分壓電路兩端，并且串聯(lián)一個(gè)較大電阻，如圖1所示(圖中R4為熱敏電阻、R1、R2、R3為分壓電阻)。并且，溫度信號(hào)的輸入電壓必須被保持在控制器的可承受電壓范圍之內(nèi)，這里便要求處理信號(hào)調(diào)理的時(shí)候一方面要考慮到良好的電磁兼容特性，一方面還要保證控制器的接收信號(hào)和冷卻水溫度能維持穩(wěn)定的線性關(guān)系。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路，對(duì)冷卻水溫度信號(hào)電壓進(jìn)行提取和適當(dāng)處理，保證在工作溫度范圍內(nèi)，控制器接收到的電壓信號(hào)與冷卻水溫度成穩(wěn)定的線性關(guān)系，并具有良好的電磁兼容特性。為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型的解決方案是一種冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路，其包括依次相連的隔離電路、信號(hào)采集電路、信號(hào)放大電路和限流電路，溫度信號(hào)經(jīng)隔離電路濾波后輸出至信號(hào)采集電路，信號(hào)采集電路將采集到的電壓信號(hào)輸出至信號(hào)放大電路進(jìn)行比例放大，信號(hào)再經(jīng)限流電路送至微處理器芯片。進(jìn)一步，所述隔離電路采用低通濾波電容進(jìn)行旁路。所述信號(hào)采集電路采用運(yùn)算放大器作為電壓跟隨器，運(yùn)算放大器的同相輸入端與隔離電路相連，且還與并聯(lián)的電解電容和陶瓷電容連接。所述信號(hào)放大電路采用運(yùn)算放大器和電阻組成差動(dòng)放大電路，差動(dòng)放大電路的輸入輸出電壓比為100 1。
3[0013]所述運(yùn)算放大器的同相端接第一電阻和第二電阻，第一電阻的另一端接信號(hào)采集電路的輸出端，第二電阻的另一端接地，反相端接第三電阻和第四，第三電阻的另一端接信號(hào)放大電路的輸出端，第四電阻的另一端接提供參考電位的第五電阻和第六電阻的公共端，第六電阻的另一端接電壓VCC和第五電阻的另一端接地。所述限流電路采用限流電阻進(jìn)行過流保護(hù)，限流電阻與信號(hào)放大電路的輸出端相連。由于采用了以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下有益效果經(jīng)實(shí)車測試，溫度電壓信號(hào)采集準(zhǔn)確無誤，輸入溫度信號(hào)與輸出電壓信號(hào)有著良好的線性關(guān)系；在電磁兼容實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的CISPR25電流法傳導(dǎo)發(fā)射測試、CISra25輻射發(fā)射測試、IS011452輻射抗擾性測試、IS011452大電流注入抗擾性測試、IS010605靜電放電抗擾性測試和IS07637直接電容耦合(DCC)快/慢速抗擾性測試均能達(dá)到國際法規(guī)較高標(biāo)準(zhǔn)。其功能符合混合動(dòng)力客車整車控制器對(duì)冷卻水溫度信號(hào)的要求，性能符合國際法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，完全適合作為混合動(dòng)力客車?yán)鋮s水溫度信號(hào)調(diào)理電路。本實(shí)用新型還可以根據(jù)實(shí)際情況的不同進(jìn)行調(diào)節(jié)，適合作為各種用途的信號(hào)調(diào)理電路，應(yīng)用范圍廣泛。

圖1為混合動(dòng)力客車溫度信號(hào)輸出電路示意圖。圖2為本實(shí)用新型冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。本實(shí)用新型一種符合電磁兼容設(shè)計(jì)的用于新型混合動(dòng)力客車的冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路，包括隔離電路1、信號(hào)采集電路2、信號(hào)放大電路3和限流電路4。溫度信號(hào)經(jīng)隔離電路1濾波后輸出至信號(hào)采集電路2，信號(hào)采集電路2將采集到的電壓信號(hào)輸出至信號(hào)放大電路3進(jìn)行比例放大，最后信號(hào)經(jīng)限流電路4送至微處理器芯片相應(yīng)引腳。各電路間的關(guān)系如圖2所示。信號(hào)輸入端的隔離電路1使用了大小為IOnF的低通濾波電容C105來進(jìn)行旁路，抑制外界沿線束傳播的持續(xù)騷擾和瞬態(tài)騷擾，并且防止內(nèi)部噪聲沿線束傳播。信號(hào)采集電路2采用運(yùn)算放大器LM258作為電壓跟隨器，利用其輸入阻抗高、輸出阻抗低的特性對(duì)前后級(jí)電路進(jìn)行緩沖和隔離，保護(hù)后級(jí)電路；另外，溫度信號(hào)是一種變化緩慢的信號(hào)，而處理器的響應(yīng)速度非?？?，任何一個(gè)微弱的噪聲尖峰都可能被處理器當(dāng)作有用溫度信號(hào)進(jìn)行處理，因此，在跟隨電路的輸入端配置47uF的電解電容C99和IOOnF的陶瓷電容C106于運(yùn)算放大器LM258的同相輸入端，用來吸收瞬態(tài)浪涌和過濾連續(xù)噪聲。信號(hào)放大電路3中， 采集到的微弱溫度電壓信號(hào)傳輸?shù)接蛇\(yùn)算放大器LM258和電阻R119、R120、R122和R123組成差動(dòng)放大電路，其共模噪聲干擾很小，能夠從共模噪聲干擾下提取有用的信號(hào)成分并進(jìn)行放大，適合高精度的測量；其中，Rl 19和R122的阻值均為100 Ω，R120和R123的阻值均為10ΚΩ，該差動(dòng)放大電路實(shí)現(xiàn)的輸入輸出電壓比為100 1，運(yùn)算放大器LM258的同相端接輸入電阻R119和R120，R119的另一端接信號(hào)采集電路的輸出端，R120的另一端接地，反相端接反饋電阻R123和R122，R123的另一端接信號(hào)放大電路的輸出端，R122的另一端接提供參考電位的電阻R121和R125的公共端，R125的另一端接電壓VCC和R121的另一端接地。根據(jù)需要，熱敏電阻測量的溫度范圍是0 50°C，這意味著，在忽略熱敏電阻的非線性特性下，當(dāng)冷卻水溫度為0°C時(shí)輸出電壓為0V，溫度是50°C時(shí)輸出電壓是5V，其中R125 阻值大小為10ΚΩ，R121阻值大小為33Ω。另外，由于控制器A/D模塊的輸入電流不得超過其允許的最大值25mA，限流電路4采用了大小為觀Ω的限流電阻RlM來進(jìn)行過流保護(hù)。 本電路通過了電流法傳導(dǎo)發(fā)射測試、輻射發(fā)射測試、輻射抗擾性測試、大電流注入抗擾性測試、靜電放電抗擾性測試和直接電容耦合快/慢速抗擾性測試。結(jié)果證明，本電路采集的溫度電壓信號(hào)準(zhǔn)確無誤，輸入溫度信號(hào)與輸出電壓信號(hào)有著良好的線性關(guān)系；其功能符合混合動(dòng)力客車整車控制器對(duì)冷卻水溫度信號(hào)的要求，性能符合國際法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，完全適合作為混合動(dòng)力客車的冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路。改變R121和R125的阻值可以調(diào)節(jié)參考電位大小，從而根據(jù)輸入電壓確定合適的輸出電壓零點(diǎn)，改變R119、R120比例可以調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器電壓放大倍數(shù)，即輸出電壓與輸入電壓的比例關(guān)系。根據(jù)實(shí)際情況的不同進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以用于其他的信號(hào)調(diào)理電路，應(yīng)用范圍廣泛。 上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實(shí)用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)該裝置做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本實(shí)用新型不限于這里的說明例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的揭示，對(duì)于本實(shí)用新型做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路，其特征在于其包括依次相連的隔離電路、信號(hào)采集電路、信號(hào)放大電路和限流電路。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路，其特征在于所述隔離電路采用低通濾波電容進(jìn)行旁路。
3.如權(quán)利要求1所述的冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路，其特征在于所述信號(hào)采集電路采用運(yùn)算放大器作為電壓跟隨器，運(yùn)算放大器的同相輸入端與隔離電路相連，且還與并聯(lián)的電解電容和陶瓷電容連接。
4.如權(quán)利要求1所述的冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路，其特征在于所述信號(hào)放大電路采用運(yùn)算放大器和電阻組成差動(dòng)放大電路，差動(dòng)放大電路的輸入輸出電壓比為100 1。
5.如權(quán)利要求4所述的冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路，其特征在于所述運(yùn)算放大器的同相端接第一電阻和第二電阻，第一電阻的另一端接信號(hào)采集電路的輸出端，第二電阻的另一端接地，反相端接第三電阻和第四，第三電阻的另一端接信號(hào)放大電路的輸出端，第四電阻的另一端接提供參考電位的第五電阻和第六電阻的公共端，第六電阻的另一端接電壓 VCC和第五電阻的另一端接地。
6.如權(quán)利要求1所述的冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路，其特征在于所述限流電路采用限流電阻進(jìn)行過流保護(hù)，限流電阻與信號(hào)放大電路的輸出端相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種冷卻水溫度信號(hào)調(diào)理電路，其包括依次相連的隔離電路、信號(hào)采集電路、信號(hào)放大電路和限流電路，溫度信號(hào)經(jīng)隔離電路濾波后輸出至信號(hào)采集電路，信號(hào)采集電路將采集到的電壓信號(hào)輸出至信號(hào)放大電路進(jìn)行比例放大，信號(hào)再經(jīng)限流電路送至微處理器芯片。本電路通過了電流法傳導(dǎo)發(fā)射測試、輻射發(fā)射測試、輻射抗擾性測試、大電流注入抗擾性測試、靜電放電抗擾性測試和直接電容耦合快/慢速抗擾性測試，其功能滿足混合動(dòng)力客車應(yīng)用要求，可靠性符合國際相關(guān)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)G05D23/20GK201974715SQ20112001024
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者孫澤昌, 孫瑞, 張戟, 肖棣, 韓發(fā)娟 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)