一:汽车电子的输入电路简单介绍
目前在汽车电子模块组成中,其中很重要的一部分内容是:由输入电路以及输出电路构成的整体处理电路。从整车电气系统来说,开关、模块、执行器都是电气系统的组成部分。输入模块读取外部的输入信号,从而执行一定的逻辑算法,用来驱动对应的执行电器。其中主要围绕输入处理电路。
输入电路处理部分,整体大体可分为数字信号和模拟信号两类。数字信号可进一步划分,通过高低电平、输入的频率、占空比等不同的参数传递信息,将电平信号进一步细分可以得到多种的分类,如下图所示:
低电平有效信号示意图
高电平有效信号示意图如上图所示
① 高电平有效开关输入:当传感器模块检测到低电平时,就会认为外部开关或者模块没有动作;当传感器模块高电平时,认为外部信号有效并予以识别,即PNP类型传感器。
②低电平有效开关输入:当传感器模块检测到高电平时,就会认为外部开关或者模块没有动作;当传感器模块低电平时,认为外部信号有效并予以识别,即NPN类型传感器。
两者的根本区别:高电平有效信号在整车布局时不需要接地,仅仅需要从熔丝盒引出电源接至一端后,另一端引出即可;而低电平有效信号需要解决地线回路的问题,需设计两根线束。当然对于处理电路来说,前者需要一定的下拉电阻给开关配置合适的漏电流,而后者采用的是上拉电阻。模块间传递电平信号时与以上两类信号非常类似,不过由于输出端和输入端都可能上拉或下拉,需要非常注意两个电路之间的匹配,两种电路各有利弊,在后面的文章中,在和大家分享具体的内容,这里先不介绍了。
③频率信号和PWM信号:最为典型的应用就是车速测量,是数字传感器输出的信号。汽车在行驶的过程中,实际去检测轮胎行驶的转速,从而间接的测量出车速,虽然此类信号在处理过程中较为简单,但是由于在传递过程中可能存在耦合的干扰信号,因此需要注意滤波和处理。
④模拟信号:从传感器输出信号类型较多,有电阻型、电压型和电流型,处理传感器信号需要设计不同的信号调理电路,不过以转化为模拟电压信号的形式最为常见。对于模拟信号的读取来说,转换电路的精度是关键,如果出现精度过低导致错误结果是不可接受的。
二:说一说汽车输入电路其他部分的内容:
汽车电子中的输入电路负责接收和处理来自各种传感器和开关的信号,并将其转换为电子控制单元(ECU)能够处理的信号。以下是输入电路的主要类型和功能:
2.1:模拟输入电路
功能:处理连续变化的模拟信号,如室内温度、轮胎内的压力、节气门位置的进气量等等。
传感器:如温度传感器、压力传感器。
信号调理电路:包括放大、滤波和线性化处理。
模数转换器(ADC):将模拟信号转换为数字信号供ECU处理。
2.2:数字输入电路
功能:处理开关信号,如点火开关、车门开关等。
开关:如按钮、继电器。
去抖电路:消除开关抖动。
电平转换电路:将信号转换为ECU可接受的电压。
2.3:脉冲输入电路
功能:处理频率或脉冲宽度的信号,如转速传感器、车速传感器。
传感器:如霍尔效应传感器、磁电式传感器。
信号调理电路:需要放大、滤波处理电路。
计数器/定时器:测量频率或脉冲宽度。
2.4:通信输入电路
功能:处理来自其他ECU或模块的通信信号,如CAN、LIN总线。
通信接口:如CAN控制器、LIN收发器。
信号调理电路:确保信号完整性。
2.5: 保护电路
功能:防止过压、过流、静电放电等损害。
TVS二极管:吸收过压,保护内部电路。
保险丝:防止过流,当出现大电流是,瞬间熔断保护电路。
RC电路:主要作用是滤波和去噪。
2.6:电源管理电路
功能:为输入电路提供稳定电源。
稳压器:为汽车电子中提供提供稳定电压。
滤波电容:减少电源噪声,保护信号的真实性、稳定性等等。
2.7:诊断电路
功能:检测输入电路的故障。
比较器:检测信号异常。
诊断芯片:提供故障代码。
总结:输入电路在汽车电子中至关重要,确保传感器和开关信号准确传输到ECU,直接影响车辆性能和安全性。设计时需考虑信号类型、保护措施和电源管理。