[發明專利]一種信號轉換器

在審

• 申請號: 201210533893.7
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103873060A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 楊中偉;何銀山;耿純潔;張志勇;許杰;侯斐;王太斌;耿向陽
• 申請（專利權）人: 東風汽車電子有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;H03M1/10
• 代理公司: 襄陽嘉琛知識產權事務所 42217
• 代理人: 嚴崇姚

技術領域

本發明屬于汽車電子控制技術領域。具體涉及一種用于將汽車傳感器模擬信號轉換成數字信號的信號轉換器。

背景技術

隨著電子技術的發展和進步，對整車智能化、可監控性要求越來越高，并要求具有故障實時診斷和在線記錄功能，使得整車電子控制信號越來越多，控制功能日益強大。這些控制信號大多數來自傳感器，由于傳感器受制于工作環境和安裝位置等要求的限制，目前大部分傳感器以模擬信號的方式輸出。但隨著汽車上電控模塊的增加及網絡化、智能化，電控模塊只能對數字量信號進行運算處理，這就需要將相關模擬量信號轉換成數字量信號，才能符合輸入要求。

在涉及到很多模擬控制信號輸入時，這個過程將增加控制模塊的電路設計復雜程度，同時還需要控制模塊對傳感器提供驅動電源，這又增加了控制模塊輸出帶驅動的要求。這將導致電子控制模塊功能過于集中，設計時間長，調試過程復雜，生產成本高，易發生故障，難于修復。

另外傳感器工作環境苛刻，工作狀態復雜，在某些特殊工況下會發生間斷性故障，甚至短路狀態等不可預測的故障，這些故障均會影響到控制器的正常工作，影響系統的安全可靠性。

鑒于上述情況，一種信號轉換器設計方案完成，在整個系統中起一個過渡作用，最終為電子控制系統服務。其過程是：信號轉換器采用獨立電源向傳感器和信號轉換器自身提供驅動，對傳感器輸出的模擬電壓信號進行采樣，后經A/D轉換成數字信號，然后轉換成CAN報文，最終通過CAN總線向電子控制器提供信息。這樣即使傳感器發生故障，信號轉換器也可以正常工作，及時反饋傳感器當前狀態。這樣就最大程度的降低了外界不可靠因素對電子控制器的影響，提高了電子控制器在整車控制過程中的可靠性，符合當前模塊化設計思想。

發明內容

本發明的目的就是針對上述問題而提供一種智能電子轉換裝置-信號轉換器。

本發明的技術解決方案是：一種信號轉換器，其特征是：包括微處理器和該微處理器連接的EEPROM存儲電路、晶振電路、電源處理電路、電源輸入電路、傳感器驅動電路、信號采樣電路、A/D轉換輸入端、CAN通信電路、復位電路組成；其中，電源輸入電路、電源處理電路和傳感器驅動電路組成雙電源電路；電源輸入電路接整車電源12V，輸出到電源處理電路和傳感器驅動電路，電源處理電路向信號轉換器提供電源，傳感器驅動電路向傳感器提供電源。信號轉換器的信號采樣電路對輸入的模擬電壓0—5V進行采樣，輸入到微處理器的A/D轉換端，A/D轉換端通過內部12位A/D轉換電路將模擬信號轉換成數字量信號，后經微處理器程序處理成報文數據再發送給CAN通信電路，CAN通信電路將報文信號發送到CAN總線上，以此方式完成信號轉換，并提供給整車電子控制系統和診斷系統使用。上述過程，采用雙電源電路設計方案可以減小信號轉換器系統故障的發生，即使在傳感器發生短路故障時，給傳感器供電的傳感器驅動電路的自恢復保險絲斷開，停止供電，傳感器停止工作；但此時信號轉換器仍可以正常繼續工作，并檢測到傳感器處于故障狀態，將故障狀態信息通過CAN通信電路發送到CAN總線上供其它電子設備使用。這樣就避免因為傳感器故障導致信號轉換器故障發生，增加可靠性，同時確保電子控制器和診斷儀可及時得到檢測系統的狀態信息。

本發明的技術解決方案中所述的電源輸入電路由防反接二極管、電源輸入濾波電路和電源輸入穩壓電路組成；所述的電源處理電路由第一集成電源芯片、電源處理濾波電路和電源處理穩壓電路組成；所述的傳感器驅動電路由第二集成電源芯片、傳感器驅動濾波電路和傳感器驅動穩壓電路組成；電源輸入電路輸出端分別經自恢復保險電路與電源處理電路和傳感器驅動電路的輸入端連接。電源輸入電路接整車電源12V，分支到電源處理電路和傳感器驅動電路；電源處理電路向A/D轉換提供5V參考電壓VCC，同時向微處理器提供復位信號和電源電壓監控信息；傳感器驅動電路向信號采樣電路提供5V上拉電壓，對輸入信號Sign提供上拉和放大作用。

本發明的技術解決方案中所述的信號采樣電路由信號輸入電路和電平上拉電路組成；信號輸入電路由濾波電容、分流電阻組成，輸入端接外部傳感器，輸出端接微處理器；電平上拉電路由電阻組成，一端與信號輸入電路輸入端連接，另一端與傳感器驅動電路電壓輸出端連接。信號輸入電路由濾波電路和分流電路組成，完成對輸入的模擬電壓0—5V的濾波和分流；電平上拉電路由上拉電阻和上拉參考電平VCC組成，完成對輸入模擬電壓電平的上拉和放大；同時，電平上拉電路接于濾波電路和分流電路之間。