专利名称：底盘油门控制信号转换集成电路模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工程机械领域，尤其涉及一种底盘油门控制信号转换集成电路模块。
背景技术：
混凝土泵车在工作时，其动力一般由底盘发动机提供，因而需要通过底盘外置油门来调节发动机转速以调节泵送速度。目前，部分混凝土泵车用底盘的外置油门只接收模拟电压信号，而一般的通用型控制器没有模拟电压输出端口，而含有模拟量输出的控制器价格较高。因此需要将控制器输出的脉宽调制(Pulse-Width Modulation,简称PWM)信号转换为底盘外置油门可识别的模拟电压信号。另外，在动力输出(Power Take-Off，简称ΡΤ0)切换时，一般需要为底盘外置油门提供0.5^0.8V的偏置电压，否则底盘会禁止外置油门功能，造成泵车无法正常工作。而PTO切换时泵车电气控制器尚未得电，因此需要在电气系统设计时额外增加控制电路，造成系统集成度低、体积大，排查故障不方便。目前上述问题的解决方案主要有采用分立元件搭建电路的方法和采用带有模拟量输出的控制器的方法。前者集成度较低，占用电控箱内空间，排查故障不方便；后者会在一定程度上增加电气系统成本。目前市场上有通用的PWM-模拟电压转换模块，但尚缺少专用于底盘外置油门控制的信号转换模块。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种底盘油门控制信号转换集成电路模块，能够将控制器输出的PWM信号转换为底盘外置油门可识别的模拟电压信号，并且集成度高，故障排除方便，发生故障时便于更换备件。为实现上述目的，本实用新型提供了一种底盘油门控制信号转换集成电路模块，包括:偏置电压产生电路、PWM整形稳压电路、PWM-模拟量转换电路、二极管选通电路和输出限压电路，所述偏置电压产生电路与混凝土泵车的底盘钥匙电源相连，所述PWM整形稳压电路分别与控制器的PWM控制信号输出端和控制器的参考电源相连，所述PWM-模拟量转换电路与所述PWM整形稳压电路相连，所述偏置电压产生电路和所述PWM-模拟量转换电路分别与所述二极管选通电路的两个二极管相连，所述二极管选通电路与所述输出限压电路相连。进一步的，所述二极管选通电路包括并联的第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极与所述偏置电压产生电路的输出端相连，所述第二二极管的正极与所述PWM-模拟量转换电路的输出端相连，所述第一二极管和第二二极管的负极均与所述输出限压电路的输入端相连，在动力输出未切换的状态下，所述第一二极管导通，所述第二二极管截止，在动力输出已切换的状态下，所述第二二极管导通，所述第一二极管截止。进一步的，所述偏置电压产生电路包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻、齐纳稳压二极管和第一电容，所述第一电阻的两端分别与所述底盘钥匙电源的输入端和所述齐纳稳压二极管的负极相连，所述齐纳稳压二极管的正极接地，所述第一电容的一端与所述齐纳稳压二极管的负极相连，所述第一电容的另一端接地，所述第二电阻和第三电阻串联后与所述第一电容并联，所述第二电阻与第三电阻之间设为所述偏置电压产生电路的输出端。进一步的，所述PWM整形稳压电路包括:第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，所述第三电阻的一端与所述控制器的PWM控制信号输出端相连，另一端与所述第一晶体管的基极相连，所述第一晶体管的集电极分别与所述第四电阻的一端和所述第二晶体管的基极相连，所述第二晶体管的集电极分别与所述第五电阻的一端和所述第六电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端和第五电阻的另一端均与所述控制器的参考电源相连，所述第六电阻的另一端分别与所述第三晶体管的基极和第四晶体管的基极相连，所述第三晶体管的集电极和发射极分别与所述控制器的参考电源和所述第四晶体管的发射极相连，所述第一晶体管的发射极、所述第二晶体管的发射极和所述第四晶体管的集电极接地，所述第三晶体管的发射极与所述第四晶体管的发射极之间为所述PWM整形稳压电路的输出端。进一步的，所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管为NPN型晶体管，所述第四晶体管为PNP型晶体管。进一步的，所述PWM-模拟量转换电路为二阶低通滤波电路或四阶以上的低通滤波电路。进一步的，所述二阶低通滤波电路包括第七电阻、第八电阻、第二电容和第三电容，所述第七电阻的一端与所述PWM整形稳压电路的输出端相连，另一端分别与所述第八电阻的一端和第二电容的一端相连，所述第八电阻的另一端与所述第三电容的一端相连，所述第二电容的另一端和所述第三电容的另一端接地。进一步的,所述PWM-模拟量转换电路还包括模拟信号放大电路。进一步的，所述模拟信号放大电路为非反相闭环放大电路，包括运算放大器、第九电阻和第十电阻，所述运算放大器的正输入端连接在所述第八电阻和第三电容之间，所述运算放大器的负输入端分别与所述第九电阻的一端和第十电阻的一端相连，所述第九电阻的另一端接地，所述第十电阻的另一端与所述运算放大器的输出端相连，作为所述PWM-模拟量转换电路的输出端。进一步的，所述输出限压电路包括雪崩二极管，所述雪崩二极管并联于所述二极管选通电路的输出端与信号地之间。基于上述技术方案，本实用新型对偏置电压产生电路、PWM整形稳压电路、PWM-模拟量转换电路、二极管选通电路和输出限压电路进行集成，利用PWM整形稳压电路和PWM-模拟量转换电路将控制器发出的PWM控制信号转换成底盘外置油门传感器可识别的模拟电压信号，利用偏置电压产生电路在PTO切换时提供所需的偏置电压信号，以防止底盘控制器锁定外置油门，还利用输出限压电路对输出电压进行限制，以满足底盘对模拟控制电压的要求。本实用新型的底盘油门控制信号转换集成电路模块集成度高，占用电控箱内的空间有限，便于排查故障，当发现故障时，易于快速更换备件。
[0017]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:图1为本实用新型底盘油门控制信号转换集成电路模块的一实施例的结构示意图。图2为本实用新型底盘油门控制信号转换集成电路模块实施例中的偏置电压产生电路的一种实例的电路结构不意图。图3为本实用新型底盘油门控制信号转换集成电路模块实施例中的PWM整形稳压电路和PWM-模拟量转换电路的一种实例的电路结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。如图1所示，为本实用新型底盘油门控制信号转换集成电路模块的一实施例的结构示意图。在本实施例中，底盘油门控制信号转换集成电路模块包括:偏置电压产生电路
1、PWM整形稳压电路2、PWM-模拟量转换电路3、二极管选通电路4和输出限压电路5。将偏置电压产生电路1、PWM整形稳压电路2、PWM-模拟量转换电路3、二极管选通电路4和输出限压电路5制作成集成电路板，满足集成度、散热、防护等要求。在图1中，偏置电压产生电路I与混凝土泵车的底盘钥匙电源相连，PWM整形稳压电路2分别与控制器的PWM控制信号输出端和控制器的参考电源相连，PWM-模拟量转换电路3与PWM整形稳压电路2相连，偏置电压产生电路I和PWM-模拟量转换电路3分别与二极管选通电路4的两个二极管相连，二极管选通电路4与输出限压电路5相连。偏置电压产生电路I的电源来自底盘钥匙电源，而混凝土泵车的底盘钥匙电源是指混凝土泵车底盘钥匙拧半圈后所存在的电压，当车辆停泊后拔出钥匙则该电压消失，在德国汽车标准中，该电源线又被称为cll5号线。钥匙控制底盘电气系统得电后，偏置电压产生电路I产生需要的0.5疒0.8V偏置电压。在图1中的二极管选通电路包括并联的第一二极管VDl和第二二极管VD2，第一二极管VDl的正极与偏置电压产生电路I的输出端相连，第二二极管VD2的正极与PWM-模拟量转换电路3的输出端相连，第一二极管VDl和第二二极管VD2的负极均与输出限压电路5的输入端相连。在PTO未切换的状态下，控制器不工作，无PWM控制信号输入，此时第一二极管VDl导通，第二二极管VD2截止，集成电路模块向底盘外置油门持续提供所需的偏置电压。而在PTO切换后，控制器根据泵送速度需要输出PWM控制信号，经过PWM整形稳压电路2和PWM-模拟量转换电路3输出模拟电压,而该模拟电压大于偏置电压,使得第二二极管VD2导通，第一二极管VDl截止，集成电路模块向底盘外置油门输入可识别的模拟电压信号。通过图1所示的集成电路模块的结构，可以看出本实施例不仅能够将控制器发出的PWM控制信号转换成底盘外置油门传感器可识别的模拟电压信号，还可以在PTO未切换时利用偏置电压产生电路在PTO切换时提供所需的偏置电压信号，以防止底盘控制器锁定外置油门。而采用集成电路板的形式可以达到较高的集成度，占用电控箱内有限的空间，便于排查故障，当发现故障时，易于快速更换备件。[0028]下面分别对偏置电压产生电路、PWM整形稳压电路、PWM-模拟量转换电路和输出限压电路的可选电路结构进行说明如图2所示，本实用新型底盘油门控制信号转换集成电路模块实施例中的偏置电压产生电路的一种实例的电路结构不意图。在本实例中，偏置电压产生电路包括:第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、齐纳稳压二极管ZDl和第一电容Cl，第一电阻Rl的两端分别与底盘钥匙电源的输入端和齐纳稳压二极管ZDl的负极相连，齐纳稳压二极管ZDl的正极接地，第一电容Cl的一端与齐纳稳压二极管ZDl的负极相连,第一电容Cl的另一端接地，第二电阻R2和第三电阻R3串联后与第一电容Cl并联，第二电阻R2与第三电阻R3之间设为偏置电压产生电路的输出端。在本实例中，底盘钥匙电源约为24疒28V，经过齐纳稳压二极管ZDl后为3.3V或5V的电压，而第一电容Cl起到稳压的作用，第一电阻Rl用于限制偏置电压产生电路的功率，防止齐纳稳压二极管ZDl过流烧坏，而第二电阻R2与第三电阻R3为精密电阻，用来对齐纳稳压二极管ZDl的两端的电压进行分压来输出所需的偏置电压。如图3所示，为本实用新型底盘油门控制信号转换集成电路模块实施例中的PWM整形稳压电路和PWM-模拟量转换电路的一种实例的电路结构示意图。在本实例中，PWM整形稳压电路包括:第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一晶体管VT1、第二晶体管VT2、第三晶体管VT3和第四晶体管VT4，第一晶体管VTl、第二晶体管VT2和第三晶体管VT3为NPN型晶体管，第四晶体管VT4为PNP型晶体管。第三电阻R3的一端与控制器的PWM控制信号输出端相连，另一端与第一晶体管VTl的基极相连，第一晶体管VTl的集电极分别与第四电阻R4的一端和第二晶体管VT2的基极相连，第二晶体管VT2的集电极分别与第五电阻R5的一端和第六电阻R6的一端相连，第四电阻R4的另一端和第五电阻R5的另一端均与控制器的参考电源相连，第六电阻R6的另一端分别与第三晶体管VT3的基极和第四晶体管VT4的基极相连，第三晶体管VT3的集电极和发射极分别与控制器的参考电源和第四晶体管VT4的发射极相连，第一晶体管VTl的发射极、第二晶体管VT2的发射极和第四晶体管VT4的集电极接地，第三晶体管VT3的发射极与第四晶体管VT4的发射极之间为PWM整形稳压电路的输出端。图3所示的PWM整形稳压电路采用晶体管推拉式结构，输入PWM信号控制上下布置的第三晶体管VT3和第四晶体管VT4交替导通，输出幅值恒定(即控制器的5V参考电源电压)、占空比随控制器输入的PWM控制信号变化的整形信号。PWM整形稳压电路还可以采用齐纳稳压二极管提供恒定幅值的PWM控制信号，或者采用精密稳压二极管的形式，又或者专用的稳压电路。其中，由于齐纳稳压二极管温度特性不好，随着工作温度变化稳压值变化较大，容易造成油门信号波动，而精密稳压二极管输出功率受到限制，专用的稳压电路成本较高，因此优选图3所示的PWM整形稳压电路。PWM-模拟量转换电路可采用二阶低通滤波电路或四阶以上的低通滤波电路。图3中所示的PWM-模拟量转换电路采用的是二阶低通滤波电路，该二阶低通滤波电路包括第七电阻R7、第八电阻R8、第二电容C2和第三电容C3，第七电阻R7的一端与PWM整形稳压电路的输出端相连，另一端分别与第八电阻R8的一端和第二电容C2的一端相连,第八电阻R8的另一端与第三电容C3的一端相连，第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端接地。经过PWM整形稳压电路的信号通过二阶低通滤波电路可以得到平均值随占空比成比例变化、纹波较小的模拟电压信号。如果该模拟电压信号无法满足底盘外置油门的模拟控制电压的要求，则可以进一步在PWM-模拟量转换电路加入模拟信号放大电路，图3中的模拟信号放大电路为非反相闭环放大电路，包括运算放大器U1、第九电阻R9和第十电阻R10，运算放大器Ul的正输入端连接在第八电阻R8和第三电容C3之间，运算放大器Ul的负输入端分别与第九电阻R9的一端和第十电阻RlO的一端相连，第九电阻R9的另一端接地，第十电阻RlO的另一端与运算放大器Ul的输出端相连，作为PWM-模拟量转换电路的输出端。通过模拟信号放大电路可以对PWM整形稳压电路生成的模拟电压信号进行比例放大，增加电路的驱动能力。输出限压电路可根据底盘对模拟控制电压的限制要求选择相应击穿电压的雪崩二极管，并将雪崩二极管并联于二极管选通电路的输出端与信号地之间，从而使集成电路模块的输出电压限制在雪崩二极管的击穿电压范围之内。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
权利要求1.一种底盘油门控制信号转换集成电路模块，其特征在于，包括:偏置电压产生电路、PWM整形稳压电路、PWM-模拟量转换电路、二极管选通电路和输出限压电路，所述偏置电压产生电路与混凝土泵车的底盘钥匙电源相连，所述PWM整形稳压电路分别与控制器的PWM控制信号输出端和控制器的参考电源相连，所述PWM-模拟量转换电路与所述PWM整形稳压电路相连，所述偏置电压产生电路和所述PWM-模拟量转换电路分别与所述二极管选通电路的两个二极管相连，所述二极管选通电路与所述输出限压电路相连。
2.根据权利要求1所述的底盘油门控制信号转换集成电路模块，其特征在于，所述二极管选通电路包括并联的第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极与所述偏置电压产生电路的输出端相连，所述第二二极管的正极与所述PWM-模拟量转换电路的输出端相连，所述第一二极管和第二二极管的负极均与所述输出限压电路的输入端相连，在动力输出未切换的状态下，所述第一二极管导通，所述第二二极管截止，在动力输出已切换的状态下，所述第二二极管导通，所述第一二极管截止。
3.根据权利要求2所述的底盘油门控制信号转换集成电路模块，其特征在于，所述偏置电压产生电路包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻、齐纳稳压二极管和第一电容，所述第一电阻的两端分别与所述底盘钥匙电源的输入端和所述齐纳稳压二极管的负极相连，所述齐纳稳压二极管的正极接地，所述第一电容的一端与所述齐纳稳压二极管的负极相连，所述第一电容的另一端接地，所述第二电阻和第三电阻串联后与所述第一电容并联，所述第二电阻与第三电阻之间设为所述偏置电压产生电路的输出端。
4.根据权利要求2所述的底盘油门控制信号转换集成电路模块，其特征在于，所述PWM整形稳压电路包括:第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，所述第三电阻的一端与所述控制器的PWM控制信号输出端相连，另一端与所述第一晶体管的基极相连，所述第一晶体管的集电极分别与所述第四电阻的一端和所述第二晶体管的基极相连，所述第二晶体管的集电极分别与所述第五电阻的一端和所述第六电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端和第五电阻的另一端均与所述控制器的参考电源相连，所述第六电阻的另一端分别与所述第三晶体管的基极和第四晶体管的基极相连，所述第三晶体管的 集电极和发射极分别与所述控制器的参考电源和所述第四晶体管的发射极相连，所述第一晶体管的发射极、所述第二晶体管的发射极和所述第四晶体管的集电极接地，所述第三晶体管的发射极与所述第四晶体管的发射极之间为所述PWM整形稳压电路的输出端。
5.根据权利要求4所述的底盘油门控制信号转换集成电路模块，其特征在于，所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管为NPN型晶体管，所述第四晶体管为PNP型晶体管。
6.根据权利要求5所述的底盘油门控制信号转换集成电路模块，其特征在于，所述PWM-模拟量转换电路为二阶低通滤波电路或四阶以上的低通滤波电路。
7.根据权利要求6所述的底盘油门控制信号转换集成电路模块，其特征在于，所述二阶低通滤波电路包括第七电阻、第八电阻、第二电容和第三电容，所述第七电阻的一端与所述PWM整形稳压电路的输出端相连，另一端分别与所述第八电阻的一端和第二电容的一端相连，所述第八电阻的另一端与所述第三电容的一端相连，所述第二电容的另一端和所述第三电容的另一端接地。
8.根据权利要求7所述的底盘油门控制信号转换集成电路模块，其特征在于，所述PWM-模拟量转换电路还包括模拟信号放大电路。
9.根据权利要求8所述的底盘油门控制信号转换集成电路模块，其特征在于，所述模拟信号放大电路为非反相闭环放大电路，包括运算放大器、第九电阻和第十电阻，所述运算放大器的正输入端连接在所述第八电阻和第三电容之间，所述运算放大器的负输入端分别与所述第九电阻的一端和第十电阻的一端相连，所述第九电阻的另一端接地，所述第十电阻的另一端与所述运算放大器的输出端相连，作为所述PWM-模拟量转换电路的输出端。
10.根据权利要求2所述的底盘油门控制信号转换集成电路模块，其特征在于，所述输出限压电路包括雪崩二极管，所述雪崩二极管并联于所述二极管选通电路的输出端与信号地之间 。
专利摘要本实用新型涉及一种底盘油门控制信号转换集成电路模块，包括偏置电压产生电路、PWM整形稳压电路、PWM-模拟量转换电路、二极管选通电路和输出限压电路，所述偏置电压产生电路与混凝土泵车的底盘钥匙电源相连，所述PWM整形稳压电路分别与控制器的PWM控制信号输出端和控制器的参考电源相连，所述PWM-模拟量转换电路与所述PWM整形稳压电路相连，所述偏置电压产生电路和所述PWM-模拟量转换电路分别与所述二极管选通电路的两个二极管相连，所述二极管选通电路与所述输出限压电路相连。本实用新型的底盘油门控制信号转换集成电路模块集成度高，占用电控箱内的空间有限，便于排查故障，当发现故障时，易于快速更换备件。
文档编号F02D11/10GK203161359SQ20132003588
公开日2013年8月28日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者沈千里, 马传杰, 郭艳萍, 刘桂君, 蔡林 申请人:徐州徐工施维英机械有限公司