專利名稱：一種用于汽車的帶有總線接口的轉(zhuǎn)速傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車的帶有總線接口的轉(zhuǎn)速傳感器，屬于汽車電子控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)汽車車身電氣系統(tǒng)中，汽車的傳感器輸出信號直接與信號接收器連接，當(dāng)同一 個傳感信號要發(fā)送到多個接收器時，需要引出多根導(dǎo)線分別與這些接收器連接，這種連 接方式造成車內(nèi)導(dǎo)線連接復(fù)雜，占用空間大、線束成本高?，F(xiàn)代汽車車身電氣系統(tǒng)中，總線技術(shù)越來越多地被應(yīng)用。應(yīng)用總線技術(shù)的汽車，其 傳感器的輸出信號不再與接收器直接連接，而是通過控制器將傳感信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 并向通訊總線發(fā)送，接收器從通訊總線監(jiān)聽所需傳感信號?？偩€技術(shù)的應(yīng)用使得一個傳 感信號可以方便地被總線上的多個控制器接收和使用，車身線束大為簡化，降低了線束 成本，為汽車留出更大空間?？刂破骶钟蚧ヂ?lián)網(wǎng)(Controller Area Network,以下簡稱 CAN)和汽車局域互聯(lián)網(wǎng)(Local Interconnect Network,以下簡稱LIN)是其中兩種價格 低廉、可靠性高、應(yīng)用廣泛的汽車總線技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種用于汽車的帶有總線接口的轉(zhuǎn)速傳感器，基于汽車總線技 術(shù)對汽車上的發(fā)出正弦電壓信號的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器進行設(shè)計，實時檢測轉(zhuǎn)速信號，將 結(jié)果轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并與車身總線連接，將轉(zhuǎn)換后的結(jié)果發(fā)送至通訊總線，以簡化車 內(nèi)線束連接關(guān)系，節(jié)約車內(nèi)空間和制造成本。本發(fā)明提出的用于汽車的帶有總線接口的轉(zhuǎn)速傳感器，包括-傳感器，用于將被測物理信號轉(zhuǎn)換為正弦電壓信號"■，并輸出至濾波電路，傳感器 為一個磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，傳感器的一端與地信號相連，另一端與濾波電路相連；濾波電路，用于接收傳感器輸出的電壓信號"，并對電壓信號"進行阻容濾波得到 電壓信號C/;，并將電壓信號C/;輸出至限幅電路，濾波電路由電阻(R)和電容(d)組 成，電阻(Ri)的兩端分別與接收的電壓信號"和輸出電壓信號K相連接，電容(d) 的兩端分別與輸出電壓信號V/和地信號相連接；限幅電路，用于接收濾波電路輸出的電壓信號并對接收的電壓信號"/進行限壓 后，輸出電壓信號[/2至放大電路，限幅電路由兩個限壓二極管(D!)和(D2)組成，限 壓二極管(DO的正極同時與限壓二極管(D2)的負極、接收的電壓信號L/;以及輸出電壓信號"相連接，限壓二極管(D!)的負極同時與限壓二極管(D2)的正極和地信號相 連接；放大電路，用于接收限壓電路輸出的電壓信號"，并對接收的電壓信號"進行放大 后，輸出電壓信號^至滯回比較電路，放大電路由一個運算放大芯片(A。和三個電阻(R2) 、 (R3) 、 (R4)組成，運算放大芯片(A!)的同相輸入端通過電阻(R2)與接 收的電壓信號K相連接，運算放大芯片(AD的反相輸入端同時與電阻(R3)和電阻R4 相連接，電阻(R3)的另一端與地信號相連接，電阻(R4)的另一端與運算放大芯片(A。的輸出端相連接，運算放大芯片(A。的輸出端輸出電壓信號"至滯回比較電 路；滯回比較電路，用于接收放大電路輸出的電壓信號W，并對接收的電壓信號W進行 滯回比較后，輸出信號"至方波生成電路；滯回比較電路由運算放大芯片(A2)和電阻(R5) 、 (R6) 、 (Rh) 、 (Rl)組成，運算放大芯片(A2)的反相輸入端與接收的電 壓信號f/3相連接，電阻(Rh)、電阻(Rl)和電阻(R5)的一端在同一點相連接，電阻(RH)的另一端與電源信號Vp相連接，電阻R^的另一端與地信號相連接，電阻(R5) 的另一端同時與運算放大芯片(A2)的同相輸入端和電阻(R6)的一端相連接，電阻(R6)的另一端與運算放大芯片(A2)的輸出端相連接，運算放大芯片(A2)的輸出端 輸出電壓信號^至方波生成電路；方波生成電路，用于接收滯回比較電路輸出的電壓信號f^，并對接收的電壓信號仏 轉(zhuǎn)換成方波信號后，輸出方波電壓信號t/。至帶總線通訊模塊的微處理單元，方波生成電 路由一個光電隔離芯片(T)和兩個電阻(R7) 、 (R8)組成，光電隔離芯片(T)的控 制高端引腳通過電阻(R7)與接收的電壓信號U4相連接，光電隔離芯片(T)的控制低 端引腳與地信號相連接，光電隔離芯片(T)的受控高端引腳與數(shù)字電信號Vcc相連接， 光電隔離芯片T的受控低端引腳通過電阻(R8)與數(shù)字地信號相連接，光電隔離芯片(T)的受控低端引腳輸出方波電壓信號f/。至帶總線通訊模塊的微處理單元；帶總線通訊模塊的微處理單元，用于對接收的方波電壓信號t/。進行單位時間計數(shù)， 并將計數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)換成相應(yīng)被測物理信號的數(shù)值，然后按照傳輸協(xié)議將該數(shù)值進行消息幀 編碼7按照汽車總線協(xié)議對消息幀編碼的電平信號進行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換信號發(fā)送至總線接 □;總線接口，用于使上述帶總線通訊模塊的微處理單元與通訊總線建立通信關(guān)系。 本發(fā)明提出的用于汽車的帶有總線接口的轉(zhuǎn)速傳感器，可用于汽車電氣系統(tǒng)的電器 控制系統(tǒng)中，總線化的接口使得汽車上發(fā)出正弦電壓信號的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器方便地連 接到總線，提供相應(yīng)設(shè)備和電器工作所需要的傳感信號，使汽車電氣系統(tǒng)控制簡單、線 束優(yōu)化、空間節(jié)省，為車載電器的智能化設(shè)計提供了一種易于實現(xiàn)的實施方案。本發(fā)明 的傳感器可以制作成發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器，能夠?qū)崟r檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速，將結(jié)果轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號，并通過總線接口發(fā)送至通訊總線。

圖1為本發(fā)明提出的用于汽車的帶有總線接口的轉(zhuǎn)速傳感器的電路框圖。圖2為本發(fā)明傳感器中的濾波電路的電路原理圖。圖3為本發(fā)明傳感器中的限幅電路的電路原理圖。圖4為本發(fā)明傳感器中的放大電路的電路原理圖。圖5為本發(fā)明傳感器中的滯回比較電路的電路原理圖。圖6為本發(fā)明傳感器中的方波生成電路的電路原理圖。
具體實施方式
本發(fā)明提出的用于汽車的帶有總線接口的轉(zhuǎn)速傳感器，其電路框圖如圖1所示，包括-傳感器，用于將被測轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為正弦電壓信號C/,輸出至濾波電路。傳感器由一 個磁電式轉(zhuǎn)速傳感器組成，傳感器的一端與地信號相連，另一端與濾波電路相連，工作 時，傳感器輸出頻率可變的正弦電壓信號。濾波電路，用于接收傳感器輸出的電壓信號"，并對電壓信號K進行RC濾波處理 后，輸出電壓信號f/;至限幅電路。濾波電路的電路原理如圖2所示，由電阻和電容 d組成。電阻R,的兩端分別與接收的電壓信號f/,和輸出電壓信號^相連接，電容d的 兩端分別與輸出電壓信號W和地信號相連接。限幅電路，用于接收濾波電路輸出的電壓信號W，并對接收的電壓信號C7/進行限壓 處理后，輸出電壓信號^至放大電路。限幅電路的電路原理如圖3所示，由兩個限壓二 極管D!和D2組成，限壓二極管Di的正極同時與限壓二極管D2的負極、接收的電壓信號 K和輸出電壓信號^相連接，限壓二極管D,的負極同時與限壓二極管D2的正極和地信 號相連接。放大電路，用于接收限壓電路輸出的電壓信號"，并對接收的電壓信號"進行放大 處理后，輸出電壓信號"至滯回比較電路。放大電路的電路原理如圖4所示，由一個運 算放大芯片Ai和三個電阻R2、 R3、 R4組成。運算放大芯片A由電源信號Vp和地信號 供電，運算放大芯片A,的同相輸入端通過電阻R2與接收的電壓信號"相連接，運算放 大芯片Ai的反相輸入端同時與電阻R3和電阻R4相連接，電阻R3的另一端與地信號相連 接，電阻R4的另一端與運算放大芯片^的輸出端相連接，運算放大芯片A,的輸出端同 時輸出電壓信號"至滯回比較電路。滯回比較電路，用于接收放大電路輸出的電壓信號W，并對接收的電壓信號"滯回 比較處理后，輸出信號"至第二跟隨電路。滯回比較電路的電路原理如圖5所示，由運 算放大芯片A2和電阻R5、 R6、 RH、 Rl組成。運算放大芯片A2由電源信號Vp和地信號 供電，運算放大芯片A2的反相輸入端與接收的電壓信號"相連接，電阻RH、電阻R^和 電阻R5的一端在同一點相連接，電阻RH的另一端與電源信號Vp相連接，電阻I^的另6一端與地信號相連接，電阻R5的另一端與同時與運算放大芯片A2的同相輸入端和電阻 R6的一端相連接，電阻Re的另一端與運算放大芯片A2的輸出端相連接，運算放大芯片 A2的輸出端輸出電壓信號仏至方波生成電路。方波生成電路，用于接收滯回比較電路輸出的電壓信號"，并對接收的電壓信號" 轉(zhuǎn)換成方波信號后，輸出方波電壓信號"。至帶總線通訊模塊的微處理單元。方波生成電 路的電路原理如圖6所示，由一個光電隔離芯片T和兩個電阻R7、 Rs組成。光電隔離芯 片T的控制高端引腳通過電阻R7與接收的電壓信號U4相連接，光電隔離芯片T的控制 低端引腳與地信號相連接，光電隔離芯片T的受控高端引腳與數(shù)字電信號Vcc相連接， 光電隔離芯片T的受控低端引腳通過電阻R8與數(shù)字地信號相連接，同時光電隔離芯片T 的受控低端引腳輸出方波電壓信號f/。至帶總線通訊模塊的微處理單元。帶總線通訊模塊的微處理單元，用于對接收的方波電壓信號f/。進行單位時間計數(shù)處 理，并將計數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)換成相應(yīng)被測物理信號的數(shù)值，然后按照傳輸協(xié)議將讀取的信號進 行消息幀編碼，按照汽車總線協(xié)議對消息幀編碼的電平信號進行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換信號發(fā)送 至總線接口?？偩€接口，用于使上述帶總線通訊模塊的微處理單元與通訊總線建立通信關(guān)系，為 一種普通接插接口。本發(fā)明的用于汽車的帶有總線接口的轉(zhuǎn)速傳感器，用于應(yīng)用總線技術(shù)的汽車，尤其 適用于應(yīng)用CAN總線、LIN總線技術(shù)的汽車，可以制作成發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器。本發(fā)明的一個實施例中，轉(zhuǎn)速傳感器選用磁電式汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器，其型號為 DG6，由浙江正泰汽車零部件有限公司生產(chǎn)；運算放大芯片A!和A2選用雙運放LM358 型號芯片實現(xiàn)其功能，由摩托羅拉公司生產(chǎn)；限壓二極管Di和D2選用分別選用1N4001 型號二極管和1N5819型號二極管實現(xiàn)其功能，均由意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)；光電隔離芯片 選用TLP521型號芯片實現(xiàn)其功能，由日本東芝公司生產(chǎn)；電阻R!、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7、 Rs、 RH、 Ri^為普通電阻；電容d為普通電容；帶總線通訊模塊的微處理單元選 用帶LIN功能的型號為MC68HC卯8QL4的單片機和型號為MC33399的LIN收發(fā)芯片， 均由飛思卡爾公司生產(chǎn)；總線接口為一普通接插接口，用于和通訊總線連接。
權(quán)利要求
1、一種用于汽車的帶有總線接口的轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，該傳感器包括傳感器，用于將被測物理信號轉(zhuǎn)換為正弦電壓信號Ui，并輸出至濾波電路，傳感器為一個磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，傳感器的一端與地信號相連，另一端與濾波電路相連；濾波電路，用于接收傳感器輸出的電壓信號Ui，并對電壓信號Ui進行阻容濾波得到電壓信號U1，并將電壓信號U1輸出至限幅電路，濾波電路由電阻(R1)和電容(C1)組成，電阻(R1)的兩端分別與接收的電壓信號Ui和輸出電壓信號U1相連接，電容(C1)的兩端分別與輸出電壓信號U1和地信號相連接；限幅電路，用于接收濾波電路輸出的電壓信號U1，并對接收的電壓信號U1進行限壓后，輸出電壓信號U2至放大電路，限幅電路由兩個限壓二極管(DI)和(D2)組成，限壓二極管(D1)的正極同時與限壓二極管(D2)的負極、接收的電壓信號U1以及輸出電壓信號U2相連接，限壓二極管(D1)的負極同時與限壓二極管(D2)的正極和地信號相連接；放大電路，用于接收限壓電路輸出的電壓信號U2，并對接收的電壓信號U2進行放大后，輸出電壓信號U3至滯回比較電路，放大電路由一個運算放大芯片(A1)和三個電阻(R2)、(R3)、(R4)組成，運算放大芯片(A1)的同相輸入端通過電阻(R2)與接收的電壓信號U2相連接，運算放大芯片(A1)的反相輸入端同時與電阻(R3)和電阻R4相連接，電阻(R3)的另一端與地信號相連接，電阻(R4)的另一端與運算放大芯片(A1)的輸出端相連接，運算放大芯片(A1)的輸出端輸出電壓信號U3至滯回比較電路；滯回比較電路，用于接收放大電路輸出的電壓信號U3，并對接收的電壓信號U3進行滯回比較后，輸出信號U4至方波生成電路；滯回比較電路由運算放大芯片(A2)和電阻(R5)、(R6)、(RH)、(RL)組成，運算放大芯片(A2)的反相輸入端與接收的電壓信號U3相連接，電阻(RH)、電阻(RL)和電阻(R5)的一端在同一點相連接，電阻(RH)的另一端與電源信號Vp相連接，電阻RL的另一端與地信號相連接，電阻(R5)的另一端同時與運算放大芯片(A2)的同相輸入端和電阻(R6)的一端相連接，電阻(R6)的另一端與運算放大芯片(A2)的輸出端相連接，運算放大芯片(A2)的輸出端輸出電壓信號U4至方波生成電路；方波生成電路，用于接收滯回比較電路輸出的電壓信號U4，并對接收的電壓信號U4轉(zhuǎn)換成方波信號后，輸出方波電壓信號Uo至帶總線通訊模塊的微處理單元，方波生成電路由一個光電隔離芯片(T)和兩個電阻(R7)、(R8)組成，光電隔離芯片(T)的控制高端引腳通過電阻(R7)與接收的電壓信號U4相連接，光電隔離芯片(T)的控制低端引腳與地信號相連接，光電隔離芯片(T)的受控高端引腳與數(shù)字電信號Vcc相連接，光電隔離芯片T的受控低端引腳通過電阻(R8)與數(shù)字地信號相連接，光電隔離芯片(T)的受控低端引腳輸出方波電壓信號Uo至帶總線通訊模塊的微處理單元；帶總線通訊模塊的微處理單元，用于對接收的方波電壓信號Uo進行單位時間計數(shù)，并將計數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)換成相應(yīng)被測物理信號的數(shù)值，然后按照傳輸協(xié)議將該數(shù)值進行消息幀編碼，按照汽車總線協(xié)議對消息幀編碼的電平信號進行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換信號發(fā)送至總線接口；總線接口，用于使上述帶總線通訊模塊的微處理單元與通訊總線建立通信關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于汽車的帶有總線接口的轉(zhuǎn)速傳感器，屬于汽車電子控制技術(shù)領(lǐng)域。包括傳感器，將被測物理信號轉(zhuǎn)換為正弦電壓信號；濾波電路，對正弦電壓信號進行阻容濾波；限幅電路，對濾波信號進行限壓；放大電路，對限壓信號進行放大；滯回比較電路，對放大的電壓信號進行滯回比較；方波生成電路，將電壓信號轉(zhuǎn)換成方波信號；帶總線通訊模塊的微處理單元，對方波電壓信號進行單位時間計數(shù)，將結(jié)果轉(zhuǎn)換成相應(yīng)被測物理信號的數(shù)值，按照傳輸協(xié)議將該數(shù)值進行消息幀編碼，按照汽車總線協(xié)議對消息幀編碼的電平信號進行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換信號發(fā)送至總線接口。本發(fā)明的轉(zhuǎn)速傳感器，實時檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速，并使汽車電氣系統(tǒng)控制簡單、線束優(yōu)化、空間節(jié)省。
文檔編號H04L12/40GK101324633SQ20081011717
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者張新豐, 李克強, 楊殿閣, 王建強, 羅禹貢, 雯 薛, 連小珉, 鄭四發(fā), 良 陸 申請人:清華大學(xué)