CN104111062A - 一种坡度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种坡度传感器，包括***基础芯片、加速度检测单元、控制单元和外部电路，其特征在于，所述外部电路由电源模块和CAN总线组成，所述***基础芯片设有保护电路、通讯收发模块和与电源模块相连的调压模块，通讯收发模块分别与CAN总线、控制单元相适配，所述加速度检测单元由加速度计和内部芯片组成，内部芯片由串行外设接口、逻辑控制器、计算模块、滤波器和数字信号处理模块组成，串行外设接口与加速度计相连，数字信号处理模块与控制单元相连，所述数字信号处理模块设有温度传感器。本发明的坡度传感器具有信号输出速度快，测得的坡度值准确，生产效率和工作效率高，抗过载功能，使用寿命长的特点。

Description

一种坡度传感器
技术领域
本发明涉及传感器的技术领域，更具体的说涉及一种用于汽车电子驻车制动***中的坡度传感器。 
背景技术
坡度传感器，是用于检测汽车所在位置的坡道角度。坡道传感器通过CAN总线发送坡道角度值给汽车电子驻车制动***中的控制器，控制器形成相应的驻车指令后，驱动执行机构使汽车产生与坡道角度相对应的制动力，实现汽车驻车。但是市场上的坡度传感器，由于坡道角度的检测元件没有集成数字信号处理模块，输出模拟信号，需要控制芯片进行AD采样，存在模拟信号输出效率低的问题。由于结构不尽合理，坡度传感器与CAN总线相连的CAN收发器为单独模块，存在防过载能力弱的问题，也增加了安装的工序，存在生产效率低的问题。同时缺少考虑温度的影响，存在检测坡道角度不准确的问题。然而在现有技术中的坡度传感器结构也没有有效解决上述问题。例如中国专利授权公告号CN 201764962 U，授权公告日2011年03月16日，发明创造的名称为一种数字坡道传感器，该专利案公开了一种坡道传感器的结构，通过检测信号输入模块、信号调理模块、比较滤波模块、单片机处理模块、CAN总线通讯模块、LED指示模块和电源模块的结合创新，实现了该数字坡道传感器具有抗干扰能力强的特点，但是该专利案缺少考虑周围温度环境对数字坡道传感器的影响，或者数字坡道传感器自身对温度的敏感性，存在检测坡道角度不准确的问题。又如中国专利授权公告号CN 202915914 U，授权公告日2013年05月01日，发明创造的名称为一种道路坡度采集装置，该专利公开了一种坡道角度的检测装置，通过倾角传感器、A/D转换器、微处理器、CAN控制器和CAN收发器的结合创新，实现了该道路坡度采集装置具有成本低和抗干扰能力强的特点，但是该专利案的CAN收发器为单独的模块，缺少保护电路，存在防过载能力低和使用寿命短的问题。本发明通过***基础芯片、加速度检测单元、控制单元和外部电路的结合创新，提供一种信号输出速度快，测得的坡度值准确，生产效率和工作效率高，抗过载功能，使用寿命长的坡度传感器。 
发明内容
本发明解决现有技术中一般传感器焊接结构没有有效解决坡度测量不准确、信号输出效率低和生产效率低的问题，提供一种坡度传感器，通过***基础芯片、加速度检测单元、控制单元和外部电路的结合创新，实现该坡度传感器具有信号输出速度快，测得的坡度值准确，生产效率和工作效率高，抗过载功能，使用寿命长的特点。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采取下述技术方案：一种坡度传感器，包括***基础芯片、加速度检测单元、控制单元和外部电路，其特征在于，所述外部电路由电源模块和CAN总线组成，所述***基础芯片设有保护电路、通讯收发模块和与电源模块相连的调压模块，通讯收发模块分别与CAN总线、控制单元相适配，所述加速度检测单元由加速度计和内部芯片组成，内部芯片由串行外设接口、逻辑控制器、计算模块、滤波器和数字信号处理模块组成，串行外设接口与加速度计相连，数字信号处理模块与控制单元相连，所述数字信号处理模块设有温度传感器。
供电部分：选用12V或者24V的汽车电瓶为电源模块，经过保护电路对供电电压的截止或者导通状态进行反馈处理后，***基础芯片的调压模块进行电压调节，给通讯收发模块、控制单元和加速度检测单元的内部芯片供电；信号测试和处理部分：首先，加速度计测得汽车所在坡道的坡度值信号，经串行外设接口进入内部芯片，依次经过逻辑控制器、计算模块和滤波器的处理，坡度值信号进入数字信号处理模块中；其次，温度传感器测得周围环境的温度值信号，并将温度值信号传输至数字信号处理模块中；接着，在数字信号处理模块中，通过温度值信号对坡度值信号的修正；之后，修正后的坡度值信号经控制单元、***基础芯片的通讯收发模块传输至CAN总线；最后，CAN总线发送修正后的坡度值信号给汽车电子驻车制动***中的控制器，控制器形成相应的驻车指令后，驱动执行机构使汽车产生与修正后的坡度值信号相对应的制动力，实现汽车驻车。
***基础芯片，集成了保护电路、通讯收发模块和调压模块，与一般坡度传感器中的通讯收发模块和调压模块均为单独模块的结构相比，减少了安装工序，提高生产效率，同时***基础芯片的保护电路对高于该坡度传感器的额定电压进行截止处理，防止坡度传感器烧坏，使该坡度传感器具有抗过载能力，使用寿命更长；加速度检测单元，增加了温度传感器，并通过数字信号处理模块对坡度值和环境温度值的处理，实现了周围环境温度对坡度值的修正，使得测得的坡度值更加准确；数字信号处理模块，用于处理坡度值信号和环境温度值信号，并将它们的信号传输至控制单元中，与一般坡度传感器相比，实现模拟信号的输出无需控制芯片进行AD采样，信号输出速度更快；控制单元，具有***调度、CAN通讯控制及***标定、故障处理的功能，提高该坡度传感器的稳定性和工作效率。
作为优选，所述***基础芯片选用的型号为MC33903。
作为优选，所述加速度检测单元选用的型号为MMA6900，加速度计为双轴加速度计。
作为优选，所述计算模块由计算模块X和计算模块Y组成，所述滤波器由与计算模块X相对应的滤波器X、与计算模块Y相对应的滤波器Y组成。
作为优选，所述内部芯片还设有与逻辑控制器相连的调压器。
作为优选，所述控制单元选用的型号为MC9S08。
作为优选，所述数字信号处理模块与控制单元通过脉冲编码调制相连。
作为优选，所述电源模块的电源为12V或者24V。
由于采取上述的技术方案，本发明提供的一种坡度传感器具有这样的有益效果：通过***基础芯片、加速度检测单元、控制单元和外部电路的结合创新，提供一种信号输出速度快，测得的坡度值准确，生产效率和工作效率高，抗过载功能，使用寿命长的坡度传感器。
附图说明：
附图1为本发明加速度检测单元的内部芯片的一种电路原理图；
附图2为本发明的一种硬件框图；
附图3为现有技术的一种硬件框图。
具体实施方式：
参阅附图，对本发明的作进一步详细描述：
实施例一：结合附图1和2，一种坡度传感器，包括***基础芯片、加速度检测单元、控制单元和外部电路，外部电路由电源模块和CAN总线组成，***基础芯片设有保护电路、通讯收发模块和与电源模块相连的调压模块，通讯收发模块分别与CAN总线、控制单元相适配，加速度检测单元由加速度计和内部芯片组成，内部芯片由串行外设接口、逻辑控制器、计算模块、滤波器和数字信号处理模块组成，串行外设接口与加速度计相连，数字信号处理模块与控制单元相连，数字信号处理模块设有温度传感器。
供电部分：选用12V的汽车电瓶为电源模块，经过保护电路对供电电压的截止或者导通状态进行反馈处理后，***基础芯片的调压模块进行电压调节，给通讯收发模块、控制单元和加速度检测单元的内部芯片供电；信号测试和处理部分：首先，加速度计测得汽车所在坡道的坡度值信号，经串行外设接口进入内部芯片，依次经过逻辑控制器、计算模块和滤波器的处理，坡度值信号进入数字信号处理模块中；其次，温度传感器测得周围环境的温度值信号，并将温度值信号传输至数字信号处理模块中；接着，在数字信号处理模块中，通过温度值信号对坡度值信号的修正；之后，修正后的坡度值信号经控制单元、***基础芯片的通讯收发模块传输至CAN总线；最后，CAN总线发送修正后的坡度值信号给汽车电子驻车制动***中的控制器，控制器形成相应的驻车指令后，驱动执行机构使汽车产生与修正后的坡度值信号相对应的制动力，实现汽车驻车。
实施例二：结合附图1和2，一种坡度传感器，包括***基础芯片、加速度检测单元、控制单元和外部电路，外部电路由电源模块和CAN总线组成，***基础芯片选用的型号为MC33903，加速度检测单元选用的型号为MMA6900，控制单元选用的型号为MC9S08，***基础芯片设有保护电路、通讯收发模块和与电源模块相连的调压模块，通讯收发模块分别与CAN总线、控制单元相适配，加速度检测单元由双轴加速度计和内部芯片组成，内部芯片由调压器、串行外设接口、逻辑控制器、计算模块、滤波器和数字信号处理模块组成，计算模块由计算模块X和计算模块Y组成，滤波器由与计算模块X相对应的滤波器X、与计算模块Y相对应的滤波器Y组成，串行外设接口与双轴加速度计相连，数字信号处理模块与控制单元通过脉冲编码调制相连，数字信号处理模块设有温度传感器。
供电部分：选用24V的汽车电瓶为电源模块，经过保护电路对供电电压的截止或者导通状态进行反馈处理后，***基础芯片的调压模块进行电压调节，分别给通讯收发模块、控制单元和加速度检测单元供电，加速度检测单元经调压器进行再次调压后给内部芯片供电；信号测试和处理部分：首先，双轴加速度计分别测得汽车停驻位置的坡度信号和汽车的侧倾角度信号，经串行外设接口进入内部芯片，坡度信号依次经过逻辑控制器、计算模块X、转换器和滤波器X的处理，进入数字信号处理模块中，侧倾角度信号依次经过逻辑控制器、计算模块Y、转换器和滤波器Y的处理，进入数字信号处理模块中；其次，温度传感器测得周围环境的温度值信号，并将温度值信号传输至数字信号处理模块中；接着，在数字信号处理模块中，通过温度值信号分别对坡度信号、侧倾角度信号进行修正；之后，修正后的坡度信号、侧倾角度信号分别经脉冲编码调制PCM-X和脉冲编码调制PCM-Y依次传送至控制单元、***基础芯片的通讯收发模块传输至CAN总线；最后，CAN总线发送修正后的两个信号给汽车电子驻车制动***中的控制器，控制器形成相应的驻车指令后，驱动执行机构使汽车产生与修正后的两个信号相对应的制动力，实现汽车驻车。
以上所述的两个具体实施例，对本发明进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明核心思想的前提下，还可以对本发明进行若干的修饰，例如计算模块所采用的计算程序、控制单元的具体电路、保护电路的电路特征等进行若干的修改或者权利要求进行若干可行性的组合，应该落在本发明权利要求的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种坡度传感器，包括***基础芯片、加速度检测单元、控制单元和外部电路，其特征在于，所述外部电路由电源模块和CAN总线组成，所述***基础芯片设有保护电路、通讯收发模块和与电源模块相连的调压模块，通讯收发模块分别与CAN总线、控制单元相适配，所述加速度检测单元由加速度计和内部芯片组成，内部芯片由串行外设接口、逻辑控制器、计算模块、滤波器和数字信号处理模块组成，串行外设接口与加速度计相连，数字信号处理模块与控制单元相连，所述数字信号处理模块设有温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种坡度传感器，其特征在于，所述***基础芯片选用的型号为MC33903。
3.根据权利要求1所述的一种坡度传感器，其特征在于，所述加速度检测单元选用的型号为MMA6900，加速度计为双轴加速度计。
4.根据权利要求1所述的一种坡度传感器，其特征在于，所述计算模块由计算模块X和计算模块Y组成，所述滤波器由与计算模块X相对应的滤波器X、与计算模块Y相对应的滤波器Y组成。
5.根据权利要求1所述的一种坡度传感器，其特征在于，所述内部芯片还设有与逻辑控制器相连的调压器。
6.根据权利要求1所述的一种坡度传感器，其特征在于，所述控制单元选用的型号为MC9S08。
7.根据权利要求1所述的一种坡度传感器，其特征在于，所述数字信号处理模块与控制单元通过脉冲编码调制相连。
8.根据权利要求1所述的一种坡度传感器，其特征在于，所述电源模块的电源为12V或者24V。
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