一种汽车接线故障检测装置的制作方法

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种汽车接线故障检测装置。

背景技术：

随着汽车工业日新月异的发展，控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线已经逐渐在汽车电子控制网络应用中取得了主导地位。应用CAN总线，模块之间的信号传递仅需要两条信号线，可以减少车身布线，节省了布线成本。CAN总线系统具有数据稳定可靠，实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强的特点，因此目前已经在汽车通信中广泛使用，并在汽车应用中起着重要作用。但是由于汽车上具有CAN总线接口的零部件数量较多，这就使得CAN总线在实际使用(特别是样车调试时)时经常容易出现接线故障(如CANH和CANL接反)，从而导致整车出现CAN通信异常的故障，此时如何快速定位到故障点并快速解决，是目前行业中技术人员非常渴望解决的问题。

现在当整车CAN总线上有节点出现CAN信号线束接反时，技术人员在现场无法快速定位到问题点，无法判断是硬件问题还是软件问题，即便使用万用表测量终端电阻值的方法也仍然不能检测出线束接反的故障，此时必须对整个相关的CAN总线电路进行逐一排查，非常耗时，经常需要在多人合作的情况下才能查出问题点，工作量大、人力成本高、效率低。

鉴于以上弊端，实有必要提供一种汽车接线故障检测装置以克服以上缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种汽车接线故障检测装置，能快速可靠检测出汽车控制器局域网络总线的接线故障。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种汽车接线故障检测装置，用于检测一个汽车控制器局域网络总线上出现的接线故障。该汽车接线故障检测装置包括一个检测端口及一个检测电路。该检测端口包括第一端及第二端。该检测电路包括第一检测单元及第二检测单元。该第一检测单元包括第一放大模块、第一驱动模块及第一指示模块。该第一放大模块包括第一运算放大器。该第一运算放大器的正向输入端与该第一端电连接，反向输入端与该第二端电连接。该第一驱动模块包括第一三极管。该第一三极管的基极与该第一运算放大器的输出端电连接，发射极接地，集电极通过该第一指示模块与一个固定电源电连接。该第二检测单元包括第二放大模块、第二驱动模块及第二指示模块。该第二放大模块包括第二运算放大器。该第二运算放大器的正向输入端与该第二端电连接，反向输入端与该第一端电连接。该第二驱动模块包括第二三极管。该第二三极管的基极与该第二运算放大器的输出端电连接，发射极接地，集电极通过该第二指示模块与该固定电源电连接。

在一个优选实施方式中，该第一检测单元还包括第一滤波模块。该第一滤波模块包括第一电阻及第一电容。该第一运算放大器的正向输入端通过该第一电阻与该第一端电连接。该第一电容的两端分别电连接该第一端及该第二端。

在一个优选实施方式中，该第一滤波模块还包括第一二极管及第二电阻。该第一电阻通过该第一二极管与第一端电连接。该第一二极管的正极与该第一端电连接，负极与该第一电阻电连接。该第二电阻与该第一电容并联。

在一个优选实施方式中，该第一放大模块还包括第三电阻、第四电阻、第五电阻及第六电阻。该第一运算放大器的正向输入端通过该第三电阻与该第一电阻电连接，且通过该第四电阻接地。该第一运算放大器的反向输入端通过该第五电阻与该第二端电连接，且通过该第六电阻与该第一运算放大器的输出端电连接。

在一个优选实施方式中，该第一驱动模块还包括第七电阻、第二电容、第八电阻、第九电阻及第十电阻。该第一三极管的基极依次通过该第八电阻及该第二电容接地，且通过该第九电阻接地。该第一三极管的集电极依次通过该第一指示模块及该第十电阻与该固定电源电连接。该第八电阻通过该第七电阻与该第一运算放大器的输出端电连接。

在一个优选实施方式中，该第二检测单元还包括第二滤波模块。该第二滤波模块包括第十一电阻及第二电容。该第一运算放大器的正向输入端通过该第十一电阻与该第二端电连接。该第一电容的两端分别电连接该第一端及该第二端。

在一个优选实施方式中，该第二滤波模块还包括第二二极管及第十二电阻。该第十一电阻通过该第二二极管与该第二端电连接。该第二二极管的正极与该第二端电连接，负极与该第十一电阻电连接。该第十二电阻与该第二电容并联。

在一个优选实施方式中，该第二放大模块还包括第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻及第十六电阻。该第二运算放大器的正向输入端通过该第十三电阻与该第十一电阻电连接，且通过该第十四电阻接地。该第二运算放大器的反向输入端通过该第十五电阻与该第一端电连接，且通过该第十六电阻与该第二运算放大器的输出端电连接。

在一个优选实施方式中，该第一驱动模块还包括第十七电阻、第四电容、第十八电阻、第十九电阻及第二十电阻。该第二三极管的基极依次通过该第十八电阻及该第四电容接地，且通过该第十九电阻接地。该第二三极管的集电极依次通过该第二指示模块及该第二十电阻与该固定电源电连接。该第十八电阻通过该第十七电阻与该第二运算放大器的输出端电连接。

在一个优选实施方式中，该第一指示模块为一个发光二极管。该第一指示模块的正极与该第十电阻电连接，负极与该第一三极管的集电极电连接。该第二指示模块为一个发光二极管。该第二指示模块的正极与该第二十电阻电连接，负极与该第二三极管的集电极电连接。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种汽车接线故障检测装置的有益效果在于：能快速可靠检测出汽车控制器局域网络总线的接线故障。

【附图说明】

图1为汽车的控制器局域网络总线的拓扑示意图。

图2为本实用新型汽车接线故障检测装置的结构示意图。

图3为图1所示的汽车接线故障检测装置的功能模块图。

图4为图1所示的汽车接线故障检测装置的电路图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型。

如图1和图2所示，本实用新型提供的一种汽车接线故障检测装置100，用于检测一个汽车的控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线上出现的接线故障。该CAN总线上有多个节点。每个节点均通过第一线束及第二线束与该CAN总线电连接。当该第一线束及该第二线束接反时就会导致CAN通信异常，使得整车发出故障信号。在本实施例中，该第一线束为CANH线束，该第二线束为CANL线束。该CAN总线的两个终端均电连接一个终端电阻R0。在本实施例中，该两个终端电阻R0的阻值均为120欧姆，则该两个终端电阻R0并联后的阻值即为60欧姆。

该汽车接线故障检测装置100包括一个中空的外壳10及容置在该外壳10内的检测电路20。该外壳10上开设一个检测端口11、一个第一通孔13及一个第二通孔14。该检测端口11包括第一端CANH及第二端CANL。该第一端CANH及该第二端CANL能够与该CAN总线电连接。在本实施例中，该第一端CANH及该第二端CANL均为插孔，分别通过一个检测探针与该CAN总线电连接。

如图3及图4所示，该检测电路20利用双差分电路同时检测该CAN总线的差分电压信号幅值，其包括第一检测单元21及第二检测单元22。该第一检测单元21包括第一滤波模块211、第一放大模块212、第一驱动模块213及第一指示模块214。该第二检测单元22包括第二滤波模块221、第二放大模块222、第二驱动模块223及该第二指示模块224。该第一指示模块214及该第二指示模块224用于显示该CAN总线的故障状态。该第一指示模块214容置在该第一通孔13内，该第二指示模块224容置在该第二通孔14内。

该第一滤波模块211包括第一二极管D1、第一电阻R1、第一电容C1及第二电阻R2。该第一二极管D1的正极与该第一端CANH电连接，该第一二极管D1的负极通过该第一电阻R1及该第一电容C1与该第二端CANL电连接。该第二电阻R2与该第一电容C1并联。在本实施例中，该第一滤波模块211为低通滤波模块，该第一二极管D1的型号为1N4148。

该第一放大模块212包括第一运算放大器U1A、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5及第六电阻R6。该第一运算放大器U1A的正向输入端通过该第三电阻R3与该第一电阻R1电连接，且通过该第四电阻R4接地。该第一运算放大器U1A的反向输入端通过该第五电阻R5与该第二端CANL电连接，且通过该第六电阻R6与该第一运算放大器U1A的输出端电连接。该第一运算放大器U1A的正电源端连接一个固定电压端U0，负电源端接地。该第一运算放大器U1A的输出端还与该第一驱动模块213电连接。在本实施例中，该固定电压端U0的电压为+3伏，该第一运算放大器U1A的型号为LMV842。

该第一驱动模块213包括第一三极管Q1、第七电阻R7、第八电阻R8、第二电容C2、第九电阻R9及第十电阻R10。该第一三极管Q1的基极通过该第八电阻R8及该第二电容C2接地，且通过该第九电阻R9接地。该第一三极管Q1的发射极接地。该第一三极管Q1的集电极通过该第一指示模块214及该第十电阻R10与该固定电压端U0电连接。该第八电阻R8通过该第七电阻R7与该第一运算放大器U1A的输出端电连接。在本实施例中，在本实施例中，该第一三极管Q1的型号为S8050；该第一指示模块214为绿色发光二极管，表示CAN线正接；该第一指示模块214的正极与该第十电阻R10电连接，该第一指示模块214的负极与该第一三极管Q1的集电极电连接。

该第二滤波模块221包括第二二极管D2、第十一电阻R11、第二电容C2及第十二电阻R12。该第二二极管D2的正极与该第二端CANL电连接，该第二二极D2管的负极通过该第十一电阻R11及该第二电容C2与该第一端CA NH电连接。该第十二电阻R12与该第二电容C2并联。在本实施例中，该第二滤波模块221为低通滤波模块,该第二二极管D2的型号为1N4148。

该第二放大模块222包括第二运算放大器U1B、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15及第十六电阻R16。该第二运算放大器U1B的正向输入端通过该第十三电阻R13与该第十一电阻R11电连接，且通过该第十四电阻R14接地。该第二运算放大器U1B的反向输入端通过该第十五电阻R15与该第一端CANH电连接，且通过该第十六电阻R16与该第二运算放大器U1B的输出端电连接。该第二运算放大器U1B的正电源端连接该固定电压端U0，负电源端接地。该第二运算放大器U1B的输出端还与该第二驱动模块223电连接。在本实施例中，该第二运算放大器U1B的型号为LMV842

该第二驱动模块223包括第二三极管Q2、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第四电容C4、第十九电阻R19及第二十电阻R20。该第二三极管Q2的基极通过该第十八电阻R18及该第四电容C4接地，且通过该第十九电阻R19接地。该第二三极管Q2的发射极接地。该第二三极管Q2的集电极通过该第二指示模块224及该第二十电阻R20与该固定电压端U0电连接。该第十八电阻R18与该第十七电阻R17与该第二运算放大器U1B的输出端电连接。在本实施例中，该第二三极管Q2的型号为S8050；该第二指示模块224为红色发光二极管，表示CAN线反接；该第二指示模块224的正极通过该第二十电阻R20与该固定电压源U0电连接，该第二指示模块224的负极与该第二三极管Q2的集电极电连接。

该汽车接线故障检测装置100的工作过程如下：该第一滤波模块211及该第二滤波模块221均对该第一端CANH及该第二端CANL的差分信号进行滤波处理，再经过第一放大模块212及该第二放大模块222进行放大后，使得该第一驱动模块213或/及该第二驱动模块223根据需要驱动该第一指示模块214或/及第二指示模块224点亮，以显示该CAN总线的接线状态。

具体的，(1)当该CAN总线接线正确时，该第一端CANH的电压比该第二端CANL的电压要高，此时该第一二极管D1正向导通，该第二二极管D2反向截止，该检测端口11处的差分信号幅值为+2V左右，经该第一滤波模块211进行滤波后，在第一电容C1上的电压值约为0.2V左右，再经第一运算放大器U1A进行差分放大后得到约2V的电压值，此信号可使第一三极管Q1饱和导通，从而点亮该第一指示模块214，显示该CAN总线的接线正确；由于该第二二极管D2处于反向截止状态，使得差分信号无法进入该第十一电阻R3和该第二电容C2组成的滤波电路，故该第二电容C2上的电压为0，该第二运算放大器U1B的输出为0，该第二指示模块224不亮。(2)当CAN总线线束接反时，该第二端CANL的电压比该第一端CANH的电压要高，此时该第二二极管D2正向导通，而该第一二极管D1反向截止，该检测端口11处的差分信号幅值为-2V左右，经该第二滤波模块212进行滤波后，在该第二电容C2上的电压值约为0.2V左右，再经该第二运算放大器U1B进行差分放大后得到约2V的电压值，此信号可使该第二三极管Q2饱和导通，从而点亮该第二指示模块224，显示该CAN总线上存在CAN信号线束接反的故障；由于该第一二极管D1处于反向截止状态，使得差分信号无法进入该第一滤波模块211，故该第一电容C1上的电压为0，该第一运算放大器U1A的输出为0，该第一指示模块214不亮。

进一步的，(1)由于整车CAN总线上存在多个节点，当任一节点的CAN信号线束接反时，该第二指示模块224被点亮；同时由于其他节点的CAN信号线束接线正确，所以该第一指示模块214也被点亮；(2)当任一节点的CAN信号线束出现短路时，该第二指示模块224和该第一指示模块214都不亮；(3)当对单个节点进行检测时，若CAN信号线束出现开路时，该第一指示模块214和该第二指示模块224都不亮；(4)当CAN总线上所有节点的CAN信号线束接线正确时，该第一指示模块214被点亮。

在另一实施例中，该第一指示模块214及该第二指示模块224也可为蜂鸣器等。

本实用新型提供的一种汽车接线故障检测装置，能快速检测出CAN总线中是否存在CAN信号线束接反的故障问题，辅助技术人员有效检测出CAN总线中存在的短路或开路的线束故障问题，从而极大地缩短故障处理时间和大大降低人力成本。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。