专利名称：一种用于汽车的带有总线接口的转速传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车的带有总线接口的转速传感器，属于汽车电子控制技术领域。
背景技术：
传统汽车车身电气系统中，汽车的传感器输出信号直接与信号接收器连接，当同一 个传感信号要发送到多个接收器时，需要引出多根导线分别与这些接收器连接，这种连 接方式造成车内导线连接复杂，占用空间大、线束成本高。现代汽车车身电气系统中，总线技术越来越多地被应用。应用总线技术的汽车，其 传感器的输出信号不再与接收器直接连接，而是通过控制器将传感信号转换为数字信号 并向通讯总线发送，接收器从通讯总线监听所需传感信号。总线技术的应用使得一个传 感信号可以方便地被总线上的多个控制器接收和使用，车身线束大为简化，降低了线束 成本，为汽车留出更大空间。控制器局域互联网(Controller Area Network,以下简称 CAN)和汽车局域互联网(Local Interconnect Network,以下简称LIN)是其中两种价格 低廉、可靠性高、应用广泛的汽车总线技术。发明内容本发明的目的是提出一种用于汽车的带有总线接口的转速传感器，基于汽车总线技 术对汽车上的发出正弦电压信号的磁电式转速传感器进行设计，实时检测转速信号，将 结果转换为数字信号，并与车身总线连接，将转换后的结果发送至通讯总线，以简化车 内线束连接关系，节约车内空间和制造成本。本发明提出的用于汽车的带有总线接口的转速传感器，包括-传感器，用于将被测物理信号转换为正弦电压信号"■，并输出至滤波电路，传感器 为一个磁电式转速传感器，传感器的一端与地信号相连，另一端与滤波电路相连；滤波电路，用于接收传感器输出的电压信号"，并对电压信号"进行阻容滤波得到 电压信号C/;，并将电压信号C/;输出至限幅电路，滤波电路由电阻(R)和电容(d)组 成，电阻(Ri)的两端分别与接收的电压信号"和输出电压信号K相连接，电容(d) 的两端分别与输出电压信号V/和地信号相连接；限幅电路，用于接收滤波电路输出的电压信号并对接收的电压信号"/进行限压 后，输出电压信号[/2至放大电路，限幅电路由两个限压二极管(D!)和(D2)组成，限 压二极管(DO的正极同时与限压二极管(D2)的负极、接收的电压信号L/;以及输出电压信号"相连接，限压二极管(D!)的负极同时与限压二极管(D2)的正极和地信号相 连接；放大电路，用于接收限压电路输出的电压信号"，并对接收的电压信号"进行放大 后，输出电压信号^至滞回比较电路，放大电路由一个运算放大芯片(A。和三个电阻(R2) 、 (R3) 、 (R4)组成，运算放大芯片(A!)的同相输入端通过电阻(R2)与接 收的电压信号K相连接，运算放大芯片(AD的反相输入端同时与电阻(R3)和电阻R4 相连接，电阻(R3)的另一端与地信号相连接，电阻(R4)的另一端与运算放大芯片(A。的输出端相连接，运算放大芯片(A。的输出端输出电压信号"至滞回比较电 路；滞回比较电路，用于接收放大电路输出的电压信号W，并对接收的电压信号W进行 滞回比较后，输出信号"至方波生成电路；滞回比较电路由运算放大芯片(A2)和电阻(R5) 、 (R6) 、 (Rh) 、 (Rl)组成，运算放大芯片(A2)的反相输入端与接收的电 压信号f/3相连接，电阻(Rh)、电阻(Rl)和电阻(R5)的一端在同一点相连接，电阻(RH)的另一端与电源信号Vp相连接，电阻R^的另一端与地信号相连接，电阻(R5) 的另一端同时与运算放大芯片(A2)的同相输入端和电阻(R6)的一端相连接，电阻(R6)的另一端与运算放大芯片(A2)的输出端相连接，运算放大芯片(A2)的输出端 输出电压信号^至方波生成电路；方波生成电路，用于接收滞回比较电路输出的电压信号f^，并对接收的电压信号仏 转换成方波信号后，输出方波电压信号t/。至带总线通讯模块的微处理单元，方波生成电 路由一个光电隔离芯片(T)和两个电阻(R7) 、 (R8)组成，光电隔离芯片(T)的控 制高端引脚通过电阻(R7)与接收的电压信号U4相连接，光电隔离芯片(T)的控制低 端引脚与地信号相连接，光电隔离芯片(T)的受控高端引脚与数字电信号Vcc相连接， 光电隔离芯片T的受控低端引脚通过电阻(R8)与数字地信号相连接，光电隔离芯片(T)的受控低端引脚输出方波电压信号f/。至带总线通讯模块的微处理单元；带总线通讯模块的微处理单元，用于对接收的方波电压信号t/。进行单位时间计数， 并将计数结果转换成相应被测物理信号的数值，然后按照传输协议将该数值进行消息帧 编码7按照汽车总线协议对消息帧编码的电平信号进行转换，将转换信号发送至总线接 □;总线接口，用于使上述带总线通讯模块的微处理单元与通讯总线建立通信关系。 本发明提出的用于汽车的带有总线接口的转速传感器，可用于汽车电气系统的电器 控制系统中，总线化的接口使得汽车上发出正弦电压信号的磁电式转速传感器方便地连 接到总线，提供相应设备和电器工作所需要的传感信号，使汽车电气系统控制简单、线 束优化、空间节省，为车载电器的智能化设计提供了一种易于实现的实施方案。本发明 的传感器可以制作成发动机转速传感器，能够实时检测发动机转速，将结果转换为数字 信号，并通过总线接口发送至通讯总线。
图1为本发明提出的用于汽车的带有总线接口的转速传感器的电路框图。图2为本发明传感器中的滤波电路的电路原理图。图3为本发明传感器中的限幅电路的电路原理图。图4为本发明传感器中的放大电路的电路原理图。图5为本发明传感器中的滞回比较电路的电路原理图。图6为本发明传感器中的方波生成电路的电路原理图。
具体实施方式
本发明提出的用于汽车的带有总线接口的转速传感器，其电路框图如图1所示，包括-传感器，用于将被测转速信号转换为正弦电压信号C/,输出至滤波电路。传感器由一 个磁电式转速传感器组成，传感器的一端与地信号相连，另一端与滤波电路相连，工作 时，传感器输出频率可变的正弦电压信号。滤波电路，用于接收传感器输出的电压信号"，并对电压信号K进行RC滤波处理 后，输出电压信号f/;至限幅电路。滤波电路的电路原理如图2所示，由电阻和电容 d组成。电阻R,的两端分别与接收的电压信号f/,和输出电压信号^相连接，电容d的 两端分别与输出电压信号W和地信号相连接。限幅电路，用于接收滤波电路输出的电压信号W，并对接收的电压信号C7/进行限压 处理后，输出电压信号^至放大电路。限幅电路的电路原理如图3所示，由两个限压二 极管D!和D2组成，限压二极管Di的正极同时与限压二极管D2的负极、接收的电压信号 K和输出电压信号^相连接，限压二极管D,的负极同时与限压二极管D2的正极和地信 号相连接。放大电路，用于接收限压电路输出的电压信号"，并对接收的电压信号"进行放大 处理后，输出电压信号"至滞回比较电路。放大电路的电路原理如图4所示，由一个运 算放大芯片Ai和三个电阻R2、 R3、 R4组成。运算放大芯片A由电源信号Vp和地信号 供电，运算放大芯片A,的同相输入端通过电阻R2与接收的电压信号"相连接，运算放 大芯片Ai的反相输入端同时与电阻R3和电阻R4相连接，电阻R3的另一端与地信号相连 接，电阻R4的另一端与运算放大芯片^的输出端相连接，运算放大芯片A,的输出端同 时输出电压信号"至滞回比较电路。滞回比较电路，用于接收放大电路输出的电压信号W，并对接收的电压信号"滞回 比较处理后，输出信号"至第二跟随电路。滞回比较电路的电路原理如图5所示，由运 算放大芯片A2和电阻R5、 R6、 RH、 Rl組成。运算放大芯片A2由电源信号Vp和地信号 供电，运算放大芯片A2的反相输入端与接收的电压信号"相连接，电阻RH、电阻R^和 电阻R5的一端在同一点相连接，电阻RH的另一端与电源信号Vp相连接，电阻I^的另6一端与地信号相连接，电阻R5的另一端与同时与运算放大芯片A2的同相输入端和电阻 R6的一端相连接，电阻Re的另一端与运算放大芯片A2的输出端相连接，运算放大芯片 A2的输出端输出电压信号仏至方波生成电路。方波生成电路，用于接收滞回比较电路输出的电压信号"，并对接收的电压信号" 转换成方波信号后，输出方波电压信号"。至带总线通讯模块的微处理单元。方波生成电 路的电路原理如图6所示，由一个光电隔离芯片T和两个电阻R7、 Rs组成。光电隔离芯 片T的控制高端引脚通过电阻R7与接收的电压信号U4相连接，光电隔离芯片T的控制 低端引脚与地信号相连接，光电隔离芯片T的受控高端引脚与数字电信号Vcc相连接， 光电隔离芯片T的受控低端引脚通过电阻R8与数字地信号相连接，同时光电隔离芯片T 的受控低端引脚输出方波电压信号f/。至带总线通讯模块的微处理单元。带总线通讯模块的微处理单元，用于对接收的方波电压信号f/。进行单位时间计数处 理，并将计数结果转换成相应被测物理信号的数值，然后按照传输协议将读取的信号进 行消息帧编码，按照汽车总线协议对消息帧编码的电平信号进行转换，将转换信号发送 至总线接口。总线接口，用于使上述带总线通讯模块的微处理单元与通讯总线建立通信关系，为 一种普通接插接口。本发明的用于汽车的带有总线接口的转速传感器，用于应用总线技术的汽车，尤其 适用于应用CAN总线、LIN总线技术的汽车，可以制作成发动机转速传感器。本发明的一个实施例中，转速传感器选用磁电式汽车发动机转速传感器，其型号为 DG6，由浙江正泰汽车零部件有限公司生产；运算放大芯片A!和A2选用双运放LM358 型号芯片实现其功能，由摩托罗拉公司生产；限压二极管Di和D2选用分别选用1N4001 型号二极管和1N5819型号二极管实现其功能，均由意法半导体公司生产；光电隔离芯片 选用TLP521型号芯片实现其功能，由日本东芝公司生产；电阻R!、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7、 Rs、 RH、 Ri^为普通电阻；电容d为普通电容；带总线通讯模块的微处理单元选 用带LIN功能的型号为MC68HC卯8QL4的单片机和型号为MC33399的LIN收发芯片， 均由飞思卡尔公司生产；总线接口为一普通接插接口，用于和通讯总线连接。
权利要求
1、一种用于汽车的带有总线接口的转速传感器，其特征在于，该传感器包括传感器，用于将被测物理信号转换为正弦电压信号Ui，并输出至滤波电路，传感器为一个磁电式转速传感器，传感器的一端与地信号相连，另一端与滤波电路相连；滤波电路，用于接收传感器输出的电压信号Ui，并对电压信号Ui进行阻容滤波得到电压信号U1，并将电压信号U1输出至限幅电路，滤波电路由电阻(R1)和电容(C1)组成，电阻(R1)的两端分别与接收的电压信号Ui和输出电压信号U1相连接，电容(C1)的两端分别与输出电压信号U1和地信号相连接；限幅电路，用于接收滤波电路输出的电压信号U1，并对接收的电压信号U1进行限压后，输出电压信号U2至放大电路，限幅电路由两个限压二极管(DI)和(D2)组成，限压二极管(D1)的正极同时与限压二极管(D2)的负极、接收的电压信号U1以及输出电压信号U2相连接，限压二极管(D1)的负极同时与限压二极管(D2)的正极和地信号相连接；放大电路，用于接收限压电路输出的电压信号U2，并对接收的电压信号U2进行放大后，输出电压信号U3至滞回比较电路，放大电路由一个运算放大芯片(A1)和三个电阻(R2)、(R3)、(R4)组成，运算放大芯片(A1)的同相输入端通过电阻(R2)与接收的电压信号U2相连接，运算放大芯片(A1)的反相输入端同时与电阻(R3)和电阻R4相连接，电阻(R3)的另一端与地信号相连接，电阻(R4)的另一端与运算放大芯片(A1)的输出端相连接，运算放大芯片(A1)的输出端输出电压信号U3至滞回比较电路；滞回比较电路，用于接收放大电路输出的电压信号U3，并对接收的电压信号U3进行滞回比较后，输出信号U4至方波生成电路；滞回比较电路由运算放大芯片(A2)和电阻(R5)、(R6)、(RH)、(RL)组成，运算放大芯片(A2)的反相输入端与接收的电压信号U3相连接，电阻(RH)、电阻(RL)和电阻(R5)的一端在同一点相连接，电阻(RH)的另一端与电源信号Vp相连接，电阻RL的另一端与地信号相连接，电阻(R5)的另一端同时与运算放大芯片(A2)的同相输入端和电阻(R6)的一端相连接，电阻(R6)的另一端与运算放大芯片(A2)的输出端相连接，运算放大芯片(A2)的输出端输出电压信号U4至方波生成电路；方波生成电路，用于接收滞回比较电路输出的电压信号U4，并对接收的电压信号U4转换成方波信号后，输出方波电压信号Uo至带总线通讯模块的微处理单元，方波生成电路由一个光电隔离芯片(T)和两个电阻(R7)、(R8)组成，光电隔离芯片(T)的控制高端引脚通过电阻(R7)与接收的电压信号U4相连接，光电隔离芯片(T)的控制低端引脚与地信号相连接，光电隔离芯片(T)的受控高端引脚与数字电信号Vcc相连接，光电隔离芯片T的受控低端引脚通过电阻(R8)与数字地信号相连接，光电隔离芯片(T)的受控低端引脚输出方波电压信号Uo至带总线通讯模块的微处理单元；带总线通讯模块的微处理单元，用于对接收的方波电压信号Uo进行单位时间计数，并将计数结果转换成相应被测物理信号的数值，然后按照传输协议将该数值进行消息帧编码，按照汽车总线协议对消息帧编码的电平信号进行转换，将转换信号发送至总线接口；总线接口，用于使上述带总线通讯模块的微处理单元与通讯总线建立通信关系。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽车的带有总线接口的转速传感器，属于汽车电子控制技术领域。包括传感器，将被测物理信号转换为正弦电压信号；滤波电路，对正弦电压信号进行阻容滤波；限幅电路，对滤波信号进行限压；放大电路，对限压信号进行放大；滞回比较电路，对放大的电压信号进行滞回比较；方波生成电路，将电压信号转换成方波信号；带总线通讯模块的微处理单元，对方波电压信号进行单位时间计数，将结果转换成相应被测物理信号的数值，按照传输协议将该数值进行消息帧编码，按照汽车总线协议对消息帧编码的电平信号进行转换，将转换信号发送至总线接口。本发明的转速传感器，实时检测发动机转速，并使汽车电气系统控制简单、线束优化、空间节省。
文档编号H04L12/40GK101324633SQ20081011717
公开日2008年12月17日 申请日期2008年7月25日 优先权日2008年7月25日
发明者张新丰, 李克强, 杨殿阁, 王建强, 罗禹贡, 雯 薛, 连小珉, 郑四发, 良 陆 申请人:清华大学