本實用新型屬于電動助力領(lǐng)域，具體地涉及一種用于電動助力轉(zhuǎn)向的接觸式扭矩傳感輸出電路。

背景技術(shù)：

電動助力轉(zhuǎn)向是利用扭矩傳感器來檢測駕駛員的動作，控制器通過采集扭矩傳感器的信號判斷駕駛員的意圖，并提供不同方向和不同大小的助力電流，使駕駛員輕松穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動方向盤。所以扭矩傳感器在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用。如果信號錯誤將導(dǎo)致控制器提供的助力電流錯誤，從而導(dǎo)致方向盤轉(zhuǎn)向錯誤。

扭矩傳感器分為兩種類型，一種為接觸式扭矩傳感器，另外一種為非接觸式扭矩傳感器。由于接觸式扭矩傳感器價格便宜，原理、結(jié)構(gòu)和安裝簡單，受到廣大廠家的喜愛。

接觸式扭矩傳感器的原理類似滑動變阻器，其長期使用會造成電刷與基板的接觸表面磨損，造成接觸電阻增加，使控制器采集到的信號將會有偏差，從而影響控制器的判斷，最終導(dǎo)致電動助力轉(zhuǎn)向失效。下面將具體說明：

圖1所示為接觸式扭矩傳感器的等效電路圖1和現(xiàn)有的信號采集電路2，其中電阻R1表示接觸電阻，理想狀態(tài)電阻R1=0，在方向盤在左右轉(zhuǎn)動時，電刷（即滑動變阻器RV1上的滑動觸頭）會左右滑動，傳輸給控制器的電壓會隨著變化，控制器根據(jù)采集到的不同電壓值做出相應(yīng)的動作。但是隨著電刷與基板長時間接觸滑動，會造成表面磨損，從而造成表面接觸電阻即電阻R1增大，由于電阻R1與電阻R3形成分壓，在電刷位于同個地方時，因為電阻R1阻值的遞增，電阻R1端輸出的電壓勢必遞減，造成控制器采集到的電壓變小，使控制器誤判，從而做出其他動作，當(dāng)接觸電阻繼續(xù)增大，甚至將造成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的在于為解決上述問題而提供一種可以避免接觸式扭矩傳感器長期使用磨損后造成接觸電阻增加對扭矩信號采集造成的干擾，使控制器采集的扭矩信號完全不受接觸電阻的干擾，可以穩(wěn)定正確地采集扭矩信號，有效地進(jìn)行電動助力轉(zhuǎn)向的用于電動助力轉(zhuǎn)向的接觸式扭矩傳感輸出電路。

為此，本實用新型公開了一種用于電動助力轉(zhuǎn)向的接觸式扭矩傳感輸出電路，包括接觸式扭矩傳感器和與之連接的信號采集電路，所述信號采集電路包括濾波電路、過壓保護(hù)電路、電壓跟隨電路和分壓采集電路，接觸式扭矩傳感器的信號輸出端經(jīng)過濾波電路和過壓保護(hù)電路后接電壓跟隨電路的輸入端，所述電壓跟隨電路的輸出端接分壓采集電路的輸入端，所述分壓采集電路的輸出端接控制器的輸入端。

進(jìn)一步的，所述濾波電路和過壓保護(hù)電路包括電容C1和開關(guān)二極管D1，所述開關(guān)二極管D1的型號為BAV99，接觸式扭矩傳感器的信號輸出端串聯(lián)電阻R4接電壓跟隨電路的輸入端，所述電容C1的第一端和開關(guān)二極管D1的公共端接在電阻R4與電壓跟隨電路的輸入端之間的節(jié)點上，所述電容C1的第二端和開關(guān)二極管D1的陽極接地，所述開關(guān)二極管D1的陰極接+5V電壓。

進(jìn)一步的，所述電壓跟隨電路包括運算放大器U1，所述運算放大器U1的同相輸入端經(jīng)過濾波電路和過壓保護(hù)電路接觸式扭矩傳感器的信號輸出端，所述運算放大器U1的反相輸入端接運算放大器U1的輸出端，所述運算放大器U1的輸出端接分壓采集電路的輸入端。

進(jìn)一步的，所述分壓采集電路包括電阻R2和R3，所述電阻R2和R3串聯(lián)后接在運算放大器U1的輸出端與地之間，所述電阻R2和R3之間的節(jié)點接控制器的輸入端。

本實用新型的有益技術(shù)效果：

本實用新型通過插入電壓跟隨電路，可以避免接觸式扭矩傳感器長期使用磨損后造成接觸電阻增加對扭矩信號采集造成的干擾，使控制器采集的扭矩信號完全不受接觸電阻的干擾，可以穩(wěn)定正確地采集扭矩信號，有效地進(jìn)行電動助力轉(zhuǎn)向，且電路結(jié)構(gòu)簡單。

附圖說明

圖1為接觸式扭矩傳感器的等效電路圖和現(xiàn)有的信號采集電路圖；

圖2為本實用新型具體實施例的電路原理圖及接觸電阻R1為近似0K的Proteus仿真結(jié)果圖；

圖3為本實用新型的接觸電阻R1為5K的Proteus仿真結(jié)果圖；

圖4為本實用新型的接觸電阻R1為50K的Proteus仿真結(jié)果圖。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型進(jìn)一步說明。

如圖2所示，一種用于電動助力轉(zhuǎn)向的接觸式扭矩傳感輸出電路，包括接觸式扭矩傳感器和與之連接的信號采集電路，所述信號采集電路包括濾波電路、過壓保護(hù)電路、電壓跟隨電路和分壓采集電路，接觸式扭矩傳感器的信號輸出端經(jīng)過濾波電路和過壓保護(hù)電路后接電壓跟隨電路的輸入端，所述電壓跟隨電路的輸出端接分壓采集電路的輸入端，所述分壓采集電路的輸出端接控制器的輸入端。

本具體實施例中，所述濾波電路和過壓保護(hù)電路包括電容C1和開關(guān)二極管D1，所述開關(guān)二極管D1的型號為BAV99，，所述電壓跟隨電路包括運算放大器U1，所述分壓采集電路包括電阻R2和R3。

接觸式扭矩傳感器（在圖2中等效為滑動變阻器RV1，電阻R1表示電刷與基板的接觸電阻）的信號輸出端R4（1）串聯(lián)電阻R4接運算放大器U1的同相輸入端，所述電容C1的第一端和開關(guān)二極管D1的公共端接在電阻R4與運算放大器U1的同相輸入端之間的節(jié)點上，所述電容C1的第二端和開關(guān)二極管D1的陽極接地，所述開關(guān)二極管D1的陰極接+5V電壓。所述運算放大器U1的反相輸入端接運算放大器U1的輸出端，所述運算放大器U1的輸出端依次串聯(lián)電阻R2和R3接地，所述電阻R2和R3之間的節(jié)點R3（2）接控制器（圖中未示出，可以是單片機(jī)或MCU處理器）的輸入端。

根據(jù)運放的虛短虛斷特性，由于運算放大器U1輸入的高阻抗，相當(dāng)于起到隔離作用，將接觸電阻R1與電阻R3隔開，避免接觸電阻R1與電阻R3形成分壓，造成接觸式扭矩傳感器傳輸給信號采集電路的輸入端的電壓降低。由于運算放大器U1的反相輸入端（2腳）與輸出端（1腳）短路，形成1比1輸出，所以電阻R2端的電壓等于接觸式扭矩傳感器輸出的真實電壓，保證控制器采集得到正確的電壓。

下面利用Proteus軟件對不同接觸電阻R1的阻值進(jìn)行電路仿真，接觸式扭矩傳感器RV1的電源輸入+5V，電刷處于中間點位置（50%），接觸電阻R1為近似0K的仿真結(jié)果如圖2所示，接觸電阻R1輸出端的電壓為2.5V，與理論值相等，電阻R2端采集到電壓的也是2.5V。

當(dāng)接觸電阻R1增大到5K時，其仿真結(jié)果如圖3所示，接觸電阻R1輸出端和電阻R2端的電壓仍然為2.5V。

即使接觸電阻R1增大到50K時，其仿真結(jié)果如圖4所示，接觸電阻R1輸出端和電阻R2端的電壓仍然為2.5V，控制器采集到的電壓不受接觸R1變化的干擾，能正確采集。

綜上所述，本實用新型通過插入電壓跟隨電路，可以避免接觸式扭矩傳感器長期使用磨損后造成接觸電阻增加對扭矩信號采集造成的干擾，使控制器采集的扭矩信號完全不受接觸電阻變化的干擾，可以穩(wěn)定正確地采集扭矩信號，有效地進(jìn)行電動助力轉(zhuǎn)向。

盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本實用新型做出各種變化，均為本實用新型的保護(hù)范圍。