宽电阻范围信号采集电路及相应的采集的方法技术

本发明专利技术涉及一种宽电阻范围信号采集电路及相应的采集的方法，其中，所述的电路结合所述的方法通过量程检测模块对所要检测的电阻信号的量程进行采样，由电阻选择模块根据所述的量程，确定所述的量程所属的范围，并根据所述的量程所属的范围控制所述的上拉电阻模块提供不同的阻值，从而选出与量程对应的电阻进行信号采集，以满足对更宽地电阻范围信号进行精确地采集。采用该宽电阻范围信号采集电路及相应的采集的方法，具备精准测量，适用范围广泛、成本较低的特点。

Wide resistance range signal acquisition circuit and corresponding acquisition method

【技术实现步骤摘要】
宽电阻范围信号采集电路及相应的采集的方法
本专利技术涉及汽车电子控制技术
，尤其涉及汽车组合仪表的硬件功能检测的
，具体是指一种宽电阻范围信号采集电路。
技术介绍
车载仪表电阻信号有很多，如传统信号有油量信号，其范围为0～180Ω，而在整车车中这种信号更多。传统的做法是使用一个上拉电阻采集信号，一般无法满足宽电阻范围的采集，遇到宽电阻范围信号只能精确采集报警点附近的电阻值无法精确采样全量程范围的电阻信号。当前许多主机厂及司机客户不再仅仅满足报警灯能够报警，还要求在屏上显示这些信号物理量，例如，环境温度、机油温度等，屏幕显示界面如图1所示，从图中可以看出，有需要进行温度显示的需求，而传统电路在量程极限位置分辨率很差，不能满足用户需求。以环境温度显示为例，假设客户要求显示-40～100摄氏度范围的数值，则结合下表1可知，相应的范围内的电阻值应为50k～210欧母左右，表1中第一列为温度，其单位为摄氏度，第二列为电阻值，第三列为电阻下限，第四列为电阻上限：表1而如果想要显示机油温度，机油温度需要在100度报警。但是同时小于-40度与大于等于140度均需要诊断，就需要将电阻范围按照功能定义为20欧姆与36K。由此可知，若要满足测试需求，所需要电阻的范围特别大。在非车载电子领域是有办法测量不同量程的电阻值。但方法往往是使用拨码开关或者继电器来实现甚至选择高成本的电子开关。这样做显然不符合车载仪表自动化、低价化的需求。如图2所示，现有技术中的采样电路包含了电阻R104、电阻R92及电容C45，通过在电阻R104与电阻R92连接处引出一端进行电阻信号采集，并将该信号输送至外部传感器，如图3所示，外部传感器可被认为是个变阻器。如果要求采用该电路进行油量信号的采集，若油量信号范围是0～180Ω那R104选择200欧姆就比较合适。如果传感器范围是1K～5K。R104选择2K会比较合适。但是如果遇到温度传感器范围是200Ω～50K。这个时候R104无论如何选择电阻值都会顾此失彼，理由如下：如果选择200欧姆，在小电阻范围内采集会比较准，以单片机常用的10位AD转换器为例，10位AD转换器最多会生出1024个AD值，实测电压与采样AD值之间的换算公式为：AD＝(实测电压值/AD转换器参考电压值)×1024。下面的计算中“AD转换器参考电压值”用5V代入，则具体计算如下：对于200欧姆的传感器信号采样到的电压值为对于201欧姆的传感器信号采样到的电压值为此阶段电阻值即便相差1欧姆，AD值已经有区别可以识别；对于40K的传感器信号采样到的电压值为对于38K的传感器信号采样到的电压值为此时传感器电阻值相差2K，AD都无法识别了。此时最小分辨率已经大于5％，客户无法接受。如果上拉电阻使用较大值，如10K那么可以预见到大电阻值的采样会准确很多，但小电阻值的采样分辨率会很差。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供一种可靠、精度高、可有效满足用户需求的宽电阻范围信号采集电路。为了实现上述目的，本专利技术的宽电阻范围信号采集电路具有如下构成：该宽电阻范围信号采集电路，其主要特点是，所述的电路包括量程检测模块、上拉电阻模块及电阻选择模块；所述的量程检测模块用于对所述的宽电阻范围信号采集电路所要检测的电阻信号的量程进行采样，并将采样到的所述的量程输送至所述的电阻选择模块，所述的电阻选择模块根据所述的量程，确定所述的量程所属的范围，并根据所述的量程所属的范围控制所述的上拉电阻模块提供不同的阻值。较佳地，所述的上拉电阻模块包括至少两个不同阻值的上拉电阻；所述的电阻选择模块包括选择子模块及与所述的上拉电阻数量相等的可控开关；各个所述的上拉电阻分别通过对应的所述的可控开关与电源端相连接；所述的选择子模块通过控制各个所述的可控开关的通断，选择对应的阻值的上拉电阻进行应用。更佳地，所述的上拉电阻模块包括两个不同阻值的所述的上拉电阻，分别为第一上拉电阻和第二上拉电阻；所述的选择子模块包括单片机、取反单元及两个所述的可控开关，两个所述的可控开关分别为第一可控开关和第二可控开关；所述的第一上拉电阻的第一端通过所述的第一可控开关与所述的电源端相连接，所述的第二上拉电阻的第一端通过所述的第二可控开关与所述的电源端相连接；所述的单片机的输入端与所述的量程检测模块的输出端相连接；所述的第一可控开关的控制端直接与所述的单片机的输出端相连接，所述的第二可控开关的控制端通过所述的取反单元与所述的单片机的输出端相连接。进一步地，所述的取反单元包括第一电阻、第二电阻及第三可控开关；所述的单片机的输出端通过所述的第一电阻与所述的第三可控开关的控制端相连接；所述的第三可控开关的第一端通过所述的第二电阻与所述的电源端相连接，且所述的第三可控开关的第一端还与所述的第二可控开关的控制端相连接，所述的第三可控开关的第二端接地。更进一步地，所述的第一可控开关由第一PNP型三极管构成，所述的第二可控开关由第二PNP型三极管构成，所述的第三可控开关由第一NPN型三极管构成；所述的第一PNP型三极管的基极构成所述的第一可控开关的控制端，且所述的第一PNP型三极管的基极通过第三电阻R248与所述的单片机的输出端相连接，所述的第一PNP型三极管的发射极与所述的电源端相连接，所述的第一PNP型三极管的集电极与所述的第一上拉电阻的第一端相连接；所述的第二PNP型三极管的基极构成所述的第二可控开关的控制端，且所述的第二PNP型三极管的基极通过第四电阻与所述的第一NPN型三极管的集电极相连接，所述的第二PNP型三极管的发射极与所述的电源端相连接，所述的第二PNP型三极管的集电极与所述的第二上拉电阻的第一端相连接；所述的第一NPN型三极管的基极构成所述的第三可控开关的控制端，所述的第一NPN型三极管的集电极构成所述的第三可控开关的第一端，所述的第一NPN型三极管的发射极构成所述的第三可控开关的第二端。更佳地，所述的电路还包括第五电阻及电容；所述的第五电阻的第一端与各个所述的上拉电阻中不与所述的可控开关相连接的一端相连接，所述的第五电阻的第二端通过所述的电容接地，所述的第五电阻与所述的电容的连接处引出一端与所述的量程检测模块相连接，所述的第五电阻与各个所述的上拉电阻的连接处引出一端与所述的所要检测的电阻信号相连接。进一步地，所述的量程检测模块还与所述的上拉电阻模块中预选的各个上拉电阻中与所述的可控开关相连接的一端连接，其中，所述的预选的各个上拉电阻为所述的上拉电阻模块中所有的上拉电阻中阻值小于用户预设阻值的上拉电阻。一种基于上述电路实现宽电阻范围信号采集的方法，其主要特点是，所述的方法包括：(1)所述的量程检测模块对所述的宽电阻范围信号采集电路所要检测的电阻信号的量程进行采样，并将采样到的所述的量程输送本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽电阻范围信号采集电路，其特征在于，所述的电路包括量程检测模块、上拉电阻模块及电阻选择模块；/n所述的量程检测模块用于对所要检测的电阻信号的量程进行采样，并将采样到的所述的量程输送至所述的电阻选择模块，所述的电阻选择模块根据所述的量程，确定所述的量程所属的范围，并根据所述的量程所属的范围控制所述的上拉电阻模块提供不同的阻值。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽电阻范围信号采集电路，其特征在于，所述的电路包括量程检测模块、上拉电阻模块及电阻选择模块；
所述的量程检测模块用于对所要检测的电阻信号的量程进行采样，并将采样到的所述的量程输送至所述的电阻选择模块，所述的电阻选择模块根据所述的量程，确定所述的量程所属的范围，并根据所述的量程所属的范围控制所述的上拉电阻模块提供不同的阻值。


2.根据权利要求1所述的宽电阻范围信号采集电路，其特征在于，
所述的上拉电阻模块包括至少两个不同阻值的上拉电阻；
所述的电阻选择模块包括选择子模块及与所述的上拉电阻数量相等的可控开关；
各个所述的上拉电阻分别通过对应的所述的可控开关与电源端相连接；
所述的选择子模块通过控制各个所述的可控开关的通断，选择对应的阻值的上拉电阻进行应用。


3.根据权利要求2所述的宽电阻范围信号采集电路，其特征在于，所述的上拉电阻模块包括两个不同阻值的所述的上拉电阻，分别为第一上拉电阻和第二上拉电阻；
所述的选择子模块包括单片机、取反单元及两个所述的可控开关，两个所述的可控开关分别为第一可控开关和第二可控开关；
所述的第一上拉电阻的第一端通过所述的第一可控开关与所述的电源端相连接，所述的第二上拉电阻的第一端通过所述的第二可控开关与所述的电源端相连接；
所述的单片机的输入端与所述的量程检测模块的输出端相连接；
所述的第一可控开关的控制端直接与所述的单片机的输出端相连接，所述的第二可控开关的控制端通过所述的取反单元与所述的单片机的输出端相连接。


4.根据权利要求3所述的宽电阻范围信号采集电路，其特征在于，所述的取反单元包括第一电阻、第二电阻及第三可控开关；
所述的单片机的输出端通过所述的第一电阻与所述的第三可控开关的控制端相连接；
所述的第三可控开关的第一端通过所述的第二电阻与所述的电源端相连接，且所述的第三可控开关的第一端还与所述的第二可控开关的控制端相连接，所述的第三可控开关的第二端接地。


5.根据权利要求4所述的宽电阻范围信号采集电路，其特征在于，
所述的第一可控开关由第一PNP型三极管构成，所述的第二可控开关由第二PNP型三极管构成，所述的第三可控开关由第一NPN型三极管构成；
所述的第一PNP型三极管的基极构成所述的第一可控开关的控制端，且所述的第一PNP型三极管的基极通过第三电阻R248与所述的单片机的输出端相连接，所述的第一PNP型三极管的发射极与所述的电源端相连接，所述的第一PNP型三极管的集电极与所述的第一上拉电阻的第一端相连接；
所述的第二PNP型三极管的基极构成所述的第二可控开关的控制端，且所述的第二PNP型三极管的基极通过第四电阻与所述的第一NPN型三极管的集电极相连接，所述的第二PNP型三极管的发射极与所述的电源端相连接，所述的第二PNP型三极管的集电极与所述的第二上拉电阻的第一端相连接；
所述的第一NPN型三极管的基极构成所述的第三可控开关的控制端，所述的第一NPN型三极管的集电极构成所述的第三可控开关的第一端，所述的第一NPN型三极管的发射极构成所述的第三可控开关的第二端。


6.根据权利要求2所述的宽电阻范围信号采集电路，其特征在于，所述的电路还包括第五电阻及电容；
所述的第五电阻的第一端与各个所述的上拉电阻中不与所述的可控开关相连接的一端相连接，所述的第五电阻的第二端通过所述的电容接地，所述的第五电阻与所述的电容的连接处引出一端与所述的量程检测模块相连接，所述的第五电阻与各个所述的上拉电阻的连接处引出一端与所述的所要检测的电阻信号相连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：许峰，刘金花，朱鸣岐，侯斐，杜川川，于志伟，李洋，
申请(专利权)人：东风电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31