智能传感器组件及其数据传输方法技术

本发明专利技术提供一种智能传感器组件及其数据传输方法，所述智能传感器组件包括：传感器、MCU、载波调制模块以及供电电路模块；所述智能传感器组件通过一电源线与所述外部模块相连；所述供电电路模块通过所述电源线与所述外部模块相连，获取电源，并与所述MCU和所述载波调制模块相连；所述传感器、所述MCU和所述载波调制模块依次相连，所述传感器对被测对象进行检测，产生检测数据发送给所述MCU，所述MCU对所述检测数据进行采集、处理，发送给所述载波调制模块，并控制所述载波调制模块将所述检测数据通过所述电源线发送给所述外部模块。本发明专利技术将供电与数据传输共用同一条电源线，使用简单方便。方便。方便。

【技术实现步骤摘要】
智能传感器组件及其数据传输方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种适用于工程机械的智能传感器组件及其数据传输方法。

技术介绍

[0002]当前工程机械上使用的传感器一般有两种：一种是传统模拟传感器，模拟信号通过控制器或仪表经采集后经过处理转化为物理量使用；另一种是带变送器的传感器，将通讯和数据处理单元与传感器封装在一起，通过CAN总线接口形式将传感器数据发送给车身控制器或仪表节点接收。
[0003]但传统的模拟传感器存在以下缺点：1.数据精度低；2.传感器的安装往往距离仪表或控制器较远，而且与车身共用地线，容易受到整车地线电压偏移的影响，因为当整车有大功率用电设备开启时，车身地线上会有大电流流过，导致传感器的模拟量的采集产生波动，而如果单独使用传感器信号地线，又会增加整车的线束成本；3.不具备自诊断能力，传感器的任何故障都依赖于控制器或显示器去进行判断，不能自我诊断；4.传感器的模拟信号值与物理量的对应关系由仪表控制器设定，无法直接传递实际采集的物理量信息，模拟传感器所传递的电阻、电流等信号要经过控制器或显示器的查表运算才能转换为反映被检测对象实际状态的物理量，例如，同样是100Ω电阻的传感器模拟信号值，对于水温传感器来讲意味着物理量是115℃，但对燃油传感器来讲代表的物理量则是5％的剩余燃油；5.对整车来讲，模拟信号的传感器和整车的控制单元耦合较强，不利于整车智能化的电子电气架构升级和平台化的模块开发复用。
[0004]带变送器的传感器虽然使用方便，能够直接将数据发送到总线，但也存在诸多缺点：1.需要独立的电源供电电路模块，通讯接口电路和内部的数据处理需要额外的供电；2.整车线束复杂，除了供电和CAN接口线束外，变送器和传感器之间仍需要有物理线束连接，导致整车线束复杂；3.成本较高，由于增加线束、电源模块和通讯模块，使得传感器变送器的成本变高。
[0005]因此，亟需提供一种新的传感器，以至少部分解决上述缺点。

技术实现思路

[0006]基于前述的现有技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种简单易用的智能传感器组件及其数据传输方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种智能传感器组件，适于与一外部模块相连，所述智能传感器组件包括：传感器、MCU、载波调制模块以及供电电路模块；所述智能传感器组件通过一电源线与所述外部模块相连；所述供电电路模块通过所述电源线与所述外部模块相连，获取电源，并与所述MCU和所述载波调制模块相连，为所述MCU和所述载波调制模块提供工作电源；所述传感器、所述MCU和所述载波调制模块依次相连，所述传感器对被测对象进行检测，产生检测数据，发送给所述MCU，所述MCU对所述检测数据进行采集、处理，发送
给所述载波调制模块，并控制所述载波调制模块将所述检测数据通过所述电源线发送给所述外部模块。
[0008]在一实施例中，所述载波调制模块包括第一二极管、第一MOS管以及第二电感，所述第一二极管的负极与所述电源线相连，所述第一二极管的正极与所述第一MOS管的漏极相连，所述第一MOS管的栅极与所述MCU相连，所述第一MOS管的源极与地相连，所述第二电感的一端与所述第一MOS管的漏极相连，所述第二电感的另一端与所述电源线相连。
[0009]在一实施例中，所述供电电路模块包括第一电感、第一电阻以及稳压二极管，所述第一电感的一端与所述电源线相连，所述第一电感的另一端与所述第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端与所述稳压二极管的负极相连，所述稳压二极管的正极与地相连，所述第一电阻的另一端输出工作电压，提供给所述MCU。
[0010]在一实施例中，所述智能传感器组件还包括信号调理模块，所述信号调理模块连接于所述传感器和所述MCU之间，接收所述传感器发送的检测数据，进行调理转换，发送给所述MCU。
[0011]在一实施例中，所述信号调理模块为电阻电压转换电路。
[0012]在一实施例中，所述MCU包括相连的AD采集单元和信号处理逻辑控制单元，所述AD采集单元接收所述传感器发送的检测数据，进行模数转换，生成数字信号发送给所述信号处理逻辑控制单元，所述信号处理逻辑控制单元对所述数字信号进行处理，生成数据信号和控制信号发送给所述载波调制模块。
[0013]本专利技术还提供一种智能传感器组件的数据传输方法，所述智能传感器组件为如前所述的智能传感器组件，所述数据传输方法包括：所述智能传感器组件通过所述载波调制模块将所述传感器发送的检测数据通过所述电源线发送给所述外部模块。
[0014]在一实施例中，所述MCU包括相连的AD采集单元和信号处理逻辑控制单元，所述AD采集单元接收所述传感器发送的检测数据，进行模数转换，生成数字信号发送给所述信号处理逻辑控制单元，所述信号处理逻辑控制单元对所述数字信号进行处理，生成数据信号和控制信号发送给所述载波调制模块，所述数据信号由多个数据0和多个数据1组合而成；
[0015]所述载波调制模块包括第一二极管、第一MOS管以及第二电感，所述第一二极管的负极与所述电源线相连，所述第一二极管的正极与所述第一MOS管的漏极相连，所述第一MOS管的栅极与所述MCU相连，所述第一MOS管的源极与地相连，所述第二电感的一端与所述第一MOS管的漏极相连，所述第二电感的另一端与所述电源线相连；
[0016]所述数据传输方法包括：所述载波调制模块发送检测数据时，在所述电源线上叠加高压载波：当所述控制信号控制所述第一MOS管导通，所述第二电感进行充电；当所述控制信号控制所述第一MOS管关闭，所述第二电感放电，通过所述第一二极管在所电源线上叠加直流偏置电压形成所述高压载波；所述控制信号控制所述第一MOS管导通和关闭的频率不同，所述高压载波的频率不同，进而分别表示数据0和数据1，完成所述数据信号的载波调制。
[0017]在一实施例中，所述数据信号的帧格式包括：帧头、帧类型、数据低字节、数据高字节以及校验，所述帧头为预设第一时长，所述帧类型、数据低字节、数据高字节以及校验均为8bit。
[0018]在一实施例中，所述帧类型结构包括：bit0、bit 1、bit 2、bit 3为传感器类型，
bit 4为数据类型，bit 5、bit 6为传感器状态，bit 7为预留；其中，对于bit0、bit 1，00为电阻型，01为电流型，10为电压型，11为预留；对bit 2、bit 3，00为温度类，01为液位类，10为角度类，11为预留；对于bit 4，0为物理量，1为信号值；对于bit 5、bit 6，00为正常，01为开路，10为短路，11为预留。
[0019]在一实施例中，所述MCU的所述信号处理逻辑控制单元中存储有传感器的信号值与被测对象的物理量的对照表，所述信号处理逻辑控制单元在生成数据信号时，将传感器的信号值转换为被测对象的物理量，所述智能传感器组件通过所述载波调制模块发送的检测数据是物理量。
[0020]本专利技术所述智能传感器组件及其数据传输方法，将供电与数据传输共用同一条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能传感器组件，适于与一外部模块相连，其特征在于，所述智能传感器组件包括：传感器、MCU、载波调制模块以及供电电路模块；所述智能传感器组件通过一电源线与所述外部模块相连；所述供电电路模块通过所述电源线与所述外部模块相连，获取电源，并与所述MCU和所述载波调制模块相连，为所述MCU和所述载波调制模块提供工作电源；所述传感器、所述MCU和所述载波调制模块依次相连，所述传感器对被测对象进行检测，产生检测数据，发送给所述MCU，所述MCU对所述检测数据进行采集、处理，发送给所述载波调制模块，并控制所述载波调制模块将所述检测数据通过所述电源线发送给所述外部模块。2.如权利要求1所述的智能传感器组件，其特征在于，所述载波调制模块包括第一二极管、第一MOS管以及第二电感，所述第一二极管的负极与所述电源线相连，所述第一二极管的正极与所述第一MOS管的漏极相连，所述第一MOS管的栅极与所述MCU相连，所述第一MOS管的源极与地相连，所述第二电感的一端与所述第一MOS管的漏极相连，所述第二电感的另一端与所述电源线相连。3.如权利要求2所述的智能传感器组件，其特征在于，所述供电电路模块包括第一电感、第一电阻以及稳压二极管，所述第一电感的一端与所述电源线相连，所述第一电感的另一端与所述第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端与所述稳压二极管的负极相连，所述稳压二极管的正极与地相连，所述第一电阻的另一端输出工作电压，提供给所述MCU。4.如权利要求2所述的智能传感器组件，其特征在于，所述智能传感器组件还包括信号调理模块，所述信号调理模块连接于所述传感器和所述MCU之间，接收所述传感器发送的检测数据，进行调理转换，发送给所述MCU。5.如权利要求4所述的智能传感器组件，其特征在于，所述信号调理模块为电阻电压转换电路。6.如权利要求1所述的智能传感器组件，其特征在于，所述MCU包括相连的AD采集单元和信号处理逻辑控制单元，所述AD采集单元接收所述传感器发送的检测数据，进行模数转换，生成数字信号发送给所述信号处理逻辑控制单元，所述信号处理逻辑控制单元对所述数字信号进行处理，生成数据信号和控制信号发送给所述载波调制模块。7.一种智能传感器组件的数据传输方法，所述智能传感器组件为权利要求1所述的智能传感器组件，其特征在于，所述数据传输方法包括：所述智能传感器组件通过所述载波调制模块将所述传感器发送的检测数据通过所述电源线发送给所述外部模块。8.如权利要求7所述的智能传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈应强，王特治，李汶晋，
申请(专利权)人：苏州蓝博控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：