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传感器信号处理电路设计 - 高级驾驶辅助系统ADAS电路设计集锦

接线图 2023年05月15日 20:29 286 admin

  TOP5 汽车传感器之信号处理电路设计

  以80C31单片机为核心的轮速传感器硬件结构外围电路有信号处理电路、总线控制及总线接口等电路。轮速传感器产生信号经滤波、整形、光电隔离后,送80C31的/INT0输入引脚。T1作定时器使用,对脉冲信号进行周期测量。SJA1000, 82C250组成与CAN总线的控制和接口电路。在轮速传感器的设计过程中,充分考虑其抗干扰和稳定性,单片机的输入/输出端均采用光电隔离,用看门狗定时器(MAX813)进行超时复位,确保系统可靠工作。

  信号处理电路设计

  根据轮速传感器信号特性,处理电路由限幅电路、滤波电路和比较整形电路组成,如图4所示。

  传感器信号处理电路设计 - 高级驾驶辅助系统ADAS电路设计集锦  第1张

  限幅电路将轮速传感器输出信号Vi正半周的幅值限制在5V以下,负半周使其输出为-0.6V。滤波电路设计成带反馈的有源低通滤波器,其截止频率为 2075Hz(按最高车速为200km/h设计,传感器输出信号对应的频率),选Q=0.707。比较整形电路中设置一定的比较电压,与滤波器输出信号相比较输出方波信号。LM311N输出方波的幅值为10V,经R5,R6分压后得幅值为5V的方波信号送光电隔离器。

  高级驾驶辅助系统之传感器及其接口电路设计

  方向盘转角传感器接口

  方向盘转角传感器的输出为正交编码脉冲。正交编码脉冲包含两个脉冲序列,有变化的频率和四分之一周期(90°)的固定相位偏移,通过检测2路信号的相位关系可以判断为顺时针方向和逆时针方向,并据此对信号进行加/减计数,从而得到当前的计数累计值,也即方向盘的绝对转角,而转角的变化率即角速度,则可通过信号频率测出。另外,方向盘转角传感器有一个零位输出信号,当方向盘在中间位置时,该信号输出0V,否则输出5V,通过该信号,可对绝对转角进行在线校准。

  C164CI 与方向盘转角传感器的接口电路如图6所示。片内内置增量编码的正交解码器,该解码器使用定时器3的两个引脚(T3IN、T3EUD)作为正交脉冲的输入,在正确设置相关寄存器后,定时器3的数据寄存器的值与方向盘转角成正比,故可方便的计算转角,本文所使用的方向盘转角传感器每一圈对应44个脉冲,设定时器3的数据寄存器为T3,则绝对转角为。

  传感器信号处理电路设计 - 高级驾驶辅助系统ADAS电路设计集锦  第2张

  进行差分运算,即可得到转角变化速率。微控制器把计算得到的参数通过CAN发送给ECU。

  轮速传感器接口

  根据前面部分介绍的轮速传感器信号特点,设计接口电路如图7所示。

  传感器信号处理电路设计 - 高级驾驶辅助系统ADAS电路设计集锦  第3张

  电路采用两级滤波和整形,以保证轮速信号在极低转速下不会丢失,同时避免因悬架振动引起的信号干扰。图中由电阻R2引入第一级迟滞比较,而使用74HC14引入第二级迟滞比较。

  横摆角速度、纵向/横向加速度传感器

  调整图8中各个阻容元件的参数,即可设置滤波截止频率和延时大小。汽车运行过程中,在较好路面上行驶时,由于信号较好,延时尽量要小,而在颠簸路面上行驶,则希望滤波效果要好。但是由于硬件滤波的频率特性一经设计完毕,无法实时修改,故需要在软件中设计数字滤波环节。数字滤波常用的有维纳滤波器、卡尔曼滤波器、线性预测器、自适用滤波器等。在这里选用计算量小、实时性能好的一阶低通滤波。

  传感器信号处理电路设计 - 高级驾驶辅助系统ADAS电路设计集锦  第4张

  本文讨论了ESP系统中常用传感器的结构特点及信号特性,并设计了各个传感器的信号处理接口,其中包括硬件接口电路以及软件处理方案。设计了包含横摆角速度、纵向/横向加速度传感器的集成模块,通过CAN总线与ECU进行数据传输,具有较好的抗干扰性和可靠性。

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标签: 智能硬件 adas 传感器

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