專利名稱：一種冷卻水溫度信號調(diào)理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種冷卻水溫度信號調(diào)理電路，用于對冷卻水溫度傳感器采集到的溫度信號進行調(diào)理，并輸入信號到控制器，其實踐應(yīng)用基于混合動力客車的整車控制器。
背景技術(shù)：
混合動力客車的發(fā)動機冷卻水溫度對發(fā)動機性能、壽命、可靠性、油耗等有很大影響，溫度過低，能量損耗大，燃油經(jīng)濟性差；溫度過高，對發(fā)動機性能要求又過高。因此必須對發(fā)動機冷卻水溫進行精確檢測與控制，其中溫度信號的采集和處理顯得尤為重要?；旌蟿恿蛙囍欣鋮s水溫度傳感器使用的是鉬熱敏電阻PT100，具有正溫度系數(shù)，其溫度與電阻的對應(yīng)關(guān)系見表1。表1鉬熱電阻PT100溫度與阻值關(guān)系
"C-20-1001020 ·.50 ·.Ω92. 1696. 09100103. 90107. 79119.40鉬熱敏電阻的自加熱現(xiàn)象會影響檢測精度，因此必須盡量減小流過電阻的電流。 在使用中，鉬熱敏電阻不能直接加到MV電壓上，而是跨接在分壓電路兩端，并且串聯(lián)一個較大電阻，如圖1所示(圖中R4為熱敏電阻、R1、R2、R3為分壓電阻)。并且，溫度信號的輸入電壓必須被保持在控制器的可承受電壓范圍之內(nèi)，這里便要求處理信號調(diào)理的時候一方面要考慮到良好的電磁兼容特性，一方面還要保證控制器的接收信號和冷卻水溫度能維持穩(wěn)定的線性關(guān)系。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種冷卻水溫度信號調(diào)理電路，對冷卻水溫度信號電壓進行提取和適當處理，保證在工作溫度范圍內(nèi)，控制器接收到的電壓信號與冷卻水溫度成穩(wěn)定的線性關(guān)系，并具有良好的電磁兼容特性。為達到以上目的，本實用新型的解決方案是一種冷卻水溫度信號調(diào)理電路，其包括依次相連的隔離電路、信號采集電路、信號放大電路和限流電路，溫度信號經(jīng)隔離電路濾波后輸出至信號采集電路，信號采集電路將采集到的電壓信號輸出至信號放大電路進行比例放大，信號再經(jīng)限流電路送至微處理器芯片。進一步，所述隔離電路采用低通濾波電容進行旁路。所述信號采集電路采用運算放大器作為電壓跟隨器，運算放大器的同相輸入端與隔離電路相連，且還與并聯(lián)的電解電容和陶瓷電容連接。所述信號放大電路采用運算放大器和電阻組成差動放大電路，差動放大電路的輸入輸出電壓比為100 1。
3[0013]所述運算放大器的同相端接第一電阻和第二電阻，第一電阻的另一端接信號采集電路的輸出端，第二電阻的另一端接地，反相端接第三電阻和第四，第三電阻的另一端接信號放大電路的輸出端，第四電阻的另一端接提供參考電位的第五電阻和第六電阻的公共端，第六電阻的另一端接電壓VCC和第五電阻的另一端接地。所述限流電路采用限流電阻進行過流保護，限流電阻與信號放大電路的輸出端相連。由于采用了以上技術(shù)方案，本實用新型具有以下有益效果經(jīng)實車測試，溫度電壓信號采集準確無誤，輸入溫度信號與輸出電壓信號有著良好的線性關(guān)系；在電磁兼容實驗室中進行的CISPR25電流法傳導發(fā)射測試、CISra25輻射發(fā)射測試、IS011452輻射抗擾性測試、IS011452大電流注入抗擾性測試、IS010605靜電放電抗擾性測試和IS07637直接電容耦合(DCC)快/慢速抗擾性測試均能達到國際法規(guī)較高標準。其功能符合混合動力客車整車控制器對冷卻水溫度信號的要求，性能符合國際法規(guī)標準，完全適合作為混合動力客車冷卻水溫度信號調(diào)理電路。本實用新型還可以根據(jù)實際情況的不同進行調(diào)節(jié)，適合作為各種用途的信號調(diào)理電路，應(yīng)用范圍廣泛。

圖1為混合動力客車溫度信號輸出電路示意圖。圖2為本實用新型冷卻水溫度信號調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為冷卻水溫度信號調(diào)理電路示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖所示實施例對本實用新型作進一步的說明。本實用新型一種符合電磁兼容設(shè)計的用于新型混合動力客車的冷卻水溫度信號調(diào)理電路，包括隔離電路1、信號采集電路2、信號放大電路3和限流電路4。溫度信號經(jīng)隔離電路1濾波后輸出至信號采集電路2，信號采集電路2將采集到的電壓信號輸出至信號放大電路3進行比例放大，最后信號經(jīng)限流電路4送至微處理器芯片相應(yīng)引腳。各電路間的關(guān)系如圖2所示。信號輸入端的隔離電路1使用了大小為IOnF的低通濾波電容C105來進行旁路，抑制外界沿線束傳播的持續(xù)騷擾和瞬態(tài)騷擾，并且防止內(nèi)部噪聲沿線束傳播。信號采集電路2采用運算放大器LM258作為電壓跟隨器，利用其輸入阻抗高、輸出阻抗低的特性對前后級電路進行緩沖和隔離，保護后級電路；另外，溫度信號是一種變化緩慢的信號，而處理器的響應(yīng)速度非常快，任何一個微弱的噪聲尖峰都可能被處理器當作有用溫度信號進行處理，因此，在跟隨電路的輸入端配置47uF的電解電容C99和IOOnF的陶瓷電容C106于運算放大器LM258的同相輸入端，用來吸收瞬態(tài)浪涌和過濾連續(xù)噪聲。信號放大電路3中， 采集到的微弱溫度電壓信號傳輸?shù)接蛇\算放大器LM258和電阻R119、R120、R122和R123組成差動放大電路，其共模噪聲干擾很小，能夠從共模噪聲干擾下提取有用的信號成分并進行放大，適合高精度的測量；其中，Rl 19和R122的阻值均為100 Ω，R120和R123的阻值均為10ΚΩ，該差動放大電路實現(xiàn)的輸入輸出電壓比為100 1，運算放大器LM258的同相端接輸入電阻R119和R120，R119的另一端接信號采集電路的輸出端，R120的另一端接地，反相端接反饋電阻R123和R122，R123的另一端接信號放大電路的輸出端，R122的另一端接提供參考電位的電阻R121和R125的公共端，R125的另一端接電壓VCC和R121的另一端接地。根據(jù)需要，熱敏電阻測量的溫度范圍是0 50°C，這意味著，在忽略熱敏電阻的非線性特性下，當冷卻水溫度為0°C時輸出電壓為0V，溫度是50°C時輸出電壓是5V，其中R125 阻值大小為10ΚΩ，R121阻值大小為33Ω。另外，由于控制器A/D模塊的輸入電流不得超過其允許的最大值25mA，限流電路4采用了大小為觀Ω的限流電阻RlM來進行過流保護。 本電路通過了電流法傳導發(fā)射測試、輻射發(fā)射測試、輻射抗擾性測試、大電流注入抗擾性測試、靜電放電抗擾性測試和直接電容耦合快/慢速抗擾性測試。結(jié)果證明，本電路采集的溫度電壓信號準確無誤，輸入溫度信號與輸出電壓信號有著良好的線性關(guān)系；其功能符合混合動力客車整車控制器對冷卻水溫度信號的要求，性能符合國際法規(guī)標準，完全適合作為混合動力客車的冷卻水溫度信號調(diào)理電路。改變R121和R125的阻值可以調(diào)節(jié)參考電位大小，從而根據(jù)輸入電壓確定合適的輸出電壓零點，改變R119、R120比例可以調(diào)節(jié)差動放大器電壓放大倍數(shù)，即輸出電壓與輸入電壓的比例關(guān)系。根據(jù)實際情況的不同進行調(diào)節(jié)，可以用于其他的信號調(diào)理電路，應(yīng)用范圍廣泛。 上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對該裝置做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本實用新型不限于這里的說明例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的揭示，對于本實用新型做出的改進和修改都應(yīng)該在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種冷卻水溫度信號調(diào)理電路，其特征在于其包括依次相連的隔離電路、信號采集電路、信號放大電路和限流電路。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻水溫度信號調(diào)理電路，其特征在于所述隔離電路采用低通濾波電容進行旁路。
3.如權(quán)利要求1所述的冷卻水溫度信號調(diào)理電路，其特征在于所述信號采集電路采用運算放大器作為電壓跟隨器，運算放大器的同相輸入端與隔離電路相連，且還與并聯(lián)的電解電容和陶瓷電容連接。
4.如權(quán)利要求1所述的冷卻水溫度信號調(diào)理電路，其特征在于所述信號放大電路采用運算放大器和電阻組成差動放大電路，差動放大電路的輸入輸出電壓比為100 1。
5.如權(quán)利要求4所述的冷卻水溫度信號調(diào)理電路，其特征在于所述運算放大器的同相端接第一電阻和第二電阻，第一電阻的另一端接信號采集電路的輸出端，第二電阻的另一端接地，反相端接第三電阻和第四，第三電阻的另一端接信號放大電路的輸出端，第四電阻的另一端接提供參考電位的第五電阻和第六電阻的公共端，第六電阻的另一端接電壓 VCC和第五電阻的另一端接地。
6.如權(quán)利要求1所述的冷卻水溫度信號調(diào)理電路，其特征在于所述限流電路采用限流電阻進行過流保護，限流電阻與信號放大電路的輸出端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種冷卻水溫度信號調(diào)理電路，其包括依次相連的隔離電路、信號采集電路、信號放大電路和限流電路，溫度信號經(jīng)隔離電路濾波后輸出至信號采集電路，信號采集電路將采集到的電壓信號輸出至信號放大電路進行比例放大，信號再經(jīng)限流電路送至微處理器芯片。本電路通過了電流法傳導發(fā)射測試、輻射發(fā)射測試、輻射抗擾性測試、大電流注入抗擾性測試、靜電放電抗擾性測試和直接電容耦合快/慢速抗擾性測試，其功能滿足混合動力客車應(yīng)用要求，可靠性符合國際相關(guān)的法規(guī)標準。
文檔編號G05D23/20GK201974715SQ20112001024
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者孫澤昌, 孫瑞, 張戟, 肖棣, 韓發(fā)娟 申請人:同濟大學