一种可编程油门踏板传感器电路的制作方法

本发明涉及一种传感器电路，尤其是一种可编程油门踏板传感器电路，适用于乘用车或农用车。

背景技术：

目前，广为应用的油门踏板传感器为基于接触式技术原理，依靠转轴带动电刷在碳墨电阻层上滑动，通过测量电位器的阻值变化，反馈踏板的位置。这种基于接触式技术原理的油门踏板传感器的缺点也很明显，例如，寿命次数有限，且不可编程，输出信号基于碳墨电阻层和外围电路，一旦确定下来就无法做出更改，若需要更改参数，则需要重新设计制作，不利快速生产备货。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种可编程油门踏板传感器电路，利用霍尔感应磁铁磁场强度，并通过工作范围内的不同场强，拟合成所需的电压信号输出的特性，实现非接触式测量；同时，本发明电路包括两路霍尔，其中，一路产生线性电压输出，通过霍尔编程软件配置最大输出电压，和最小输出电压，实现需要的任意线性电压输出；另一路产生固定电压输出，按照需要配置成不同的怠速开关电压，通过比较器和光耦产生怠速开关信号，实现怠速开关点灵活可调。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种可编程油门踏板传感器电路，所述可编程油门踏板传感器电路包括：稳压电路模块、霍尔传感器电路模块、怠速开关信号采集处理电路模块；其中，电源vin接入所述稳压电路模块；所述稳压电路模块先对电源vin的电压进行稳压后，再将稳压后的电压隔离为两部分，分别为电压vcc和电压vcc1；

所述稳压电路模块将电压vcc和电压vcc1分别送至所述霍尔传感器电路模块，电压vcc和电压vcc1均用于霍尔供电；其中，电压vcc用于踏板信号路的霍尔供电，电压vcc1用于怠速开关信号路的霍尔供电；

所述稳压电路模块还将电压vcc送至所述怠速开关信号采集处理电路模块，用于对所述怠速开关信号采集处理电路模块进行供电；

霍尔传感器电路模块包括霍尔传感器，且所述霍尔传感器为完全隔离的双路霍尔传感器，其中，一路通过感应踏板上磁铁的位置变化，输出踏板线性电压aps信号；另一路输出为怠速开关点固定电压idl_switch信号；

所述霍尔传感器电路模块将踏板线性电压aps信号和怠速开关点固定电压idl_switch信号分别送至所述怠速开关信号采集处理电路模块(30)；

所述怠速开关信号采集处理电路模块，用于实时比较踏板线性电压aps的电压值与怠速开关点固定电压idl_switch的电压值，并输出怠速开关信号ivs_nc、ivs_no，以及输出信号ivs_com。

所述稳压电路模块采用稳压芯片对电源vin的电压进行稳压，采用两路肖特基二极管对稳压后的电压进行隔离。

所述稳压电路模块的元器件包括：

二极管d1、d2、d3、d4、d5；其中，d1、d2、d3、d5均为整流二极管，d4为tvs二极管，用于稳压；

电容c2、c3、c4、c5、c9、c13；其中，c3、c5的型号相同，c4、c9的型号相同；

电感l1；

电阻r2、r4、r10、r11、r12；

芯片u4；所述芯片u4为lm5009芯片，用于稳压；其中，sw端为引脚1，bst端为引脚2，rcl端为引脚3，rtn端为引脚4，fb端为引脚5，ron/sd端为引脚6，vcc端为引脚7，vin端为引脚8；

所述稳压电路模块的电路连接方式为：

电源vin接二极管d1的正极，二极管d1的负极分别连接芯片u4的引脚8、电阻r4的一端、电容c3的一端、电容c5的一端、电容c9的一端、二极管d4的负极；电阻r4的另一端连接至芯片u4的引脚6；电容c3的一端、电容c5的一端、电容c9的一端、二极管d4的正极均接地；芯片u4的引脚4接地；芯片u4的引脚7接电容c13后再接地；芯片u4的引脚3接电阻r2后再接地；芯片u4的引脚2接电容u4后与芯片u4的引脚1并联，且二者并联后又分别连接电感l1的一端、二极管d3的负极；电感l1的另一端分别连接电阻r11的一端、电阻r10的一端；芯片u4的引脚5分别连接电阻r10的另一端、电阻r12的一端；电阻r12的另一端接地；二极管d3的正极接地；电阻r11的另一端连接电容c2的一端，电阻r11的另一端还分别连接二极管d2的正极、二极管d5的正极；电容c2的另一端接地；二极管d2的负极输出电压vcc；二极管d5的负极输出电压vcc1。

所述霍尔传感器电路模块的元器件包括：

电容c6、c7、c8、c10、c12、c14；其中，c6、c7、c8、c10、c12、c14的型号均为相同；

芯片ic1；所述芯片ic1的型号为mlx90365，是一种完全隔离的双路霍尔传感器，其中，vdig_1端、vdig_2端分别为引脚1、引脚9；vss_1端、vss_2端分别为引脚2、引脚10；vdd_1端、vdd_2端分别为引脚3、引脚11；test0_1端、test0_2端分别为引脚4、引脚12；test1_1端、test1_2端分别为引脚16、引脚8；test2_1端、test2_2端分别为引脚13、引脚5；输出out_1端、输出out_2端分别为引脚15、引脚6；notused1端、notused2端分别为引脚14、引脚7；

所述霍尔传感器电路模块的电路连接方式为：

电压vcc分别连接芯片ic1的引脚3、电容c6的一端；电容c6的另一端接地；芯片ic1的引脚1接电容c8后接地；芯片ic1的引脚2和引脚14均接地；芯片ic1的引脚15即输出out_1端输出踏板线性电压aps信号，且芯片ic1的引脚15还接电容c7后再接地；芯片ic1的引脚4、引脚16、引脚13均接地；

电压vcc1分别连接芯片ic1的引脚11、电容c10的一端；电容c10的另一端接地；芯片ic1的引脚9接电容c12后接地；芯片ic1的引脚7和引脚10均接地；芯片ic1的引脚6即输出out_2端输出怠速开关点固定电压idl_switch信号，且芯片ic1的引脚6还接电容c11后再接地；芯片ic1的引脚12、引脚8、引脚5均接地。

所述怠速开关信号采集处理电路模块的元器件包括：

电阻r1、r3、r6、r7、r9、r13；其中，r1、r7的型号相同，r3、r9的型号相同，r6、r13的型号相同；

电容c1；

光耦u3、u5；所述光耦u3、u4的型号相同，均是一种采用so6封装的低输入电流晶体管输出光耦；且光耦u3、u4均为四脚光耦，均包括输入端的正极a即发光二极管的正极，输入端的负极k即发光二极管的负极，输出三极管的射极e，输出三极管的集电极c；

比较器u2a、u2b；所述比较器u2a、u2b的型号相同；其中，所述比较器u2a、u2b均包括正输入端、负输入端、输出端；

所述怠速开关信号采集处理电路模块的电路连接方式为：

踏板线性电压aps信号接电阻r3后，再分别连接比较器u2a的正输入端、电阻r1的一端、比较器u2b的负输入端；电阻r1的另一端与比较器u2a的输出端并联，二者并联后又接光耦u3的输入端的负极k；将电压vcc作为比较器u2a的供电电压，且电压vcc还接电容c1后再接地，用于给输出提供瞬间的工作电流，减小电源纹波；

怠速开关点固定电压idl_switch信号接电阻r3后，再分别连接比较器u2a的负输入端、电阻r7的一端、比较器u2b的正输入端；电阻r7的另一端与比较器u2b的输出端并联，二者并联后又接光偶u5的输入端的负极k；

电压vcc接电阻r6后，再接光耦u3的输入端的正极a；电压vcc还接电阻r13后，再接光耦u5的输入端的正极a；

光耦u3的输出三极管的射极e输出怠速开关信号ivs_nc；光耦u5的输出三极管的射极e输出怠速开关信号ivs_no；光耦u3和光耦u5的输出三极管的集电极c均输出信号ivs_com。

所述可编程油门踏板传感器电路还包括踏板输入输出接口插件，通过所述踏板输入输出接口插件的引脚对所述可编程油门踏板传感器电路输入电源vin，将所述可编程油门踏板传感器电路接地，且分别将所述可编程油门踏板传感器电路的输出信号ivs_nc、ivs_no、ivs_com、aps接至外部电路或单片机。

所述可编程油门踏板传感器电路还包括霍尔编程触点，所述霍尔编程触点包络接地触点、电压vcc触点、电压vcc1触点、踏板线性电压aps触点、怠速开关点固定电压idl_switch触点，通过所述霍尔编程触点用于对所述霍尔传感器电路模块进行编程。

本发明的优点在于：

(1)本发明利用霍尔感应磁铁磁场强度，并通过工作范围内的不同场强，拟合成所需的电压信号输出的特性，实现非接触式测量。

(2)本发明电路包括两路霍尔，其中，一路产生线性电压输出，通过霍尔编程软件配置最大输出电压，和最小输出电压，实现任意需要的线性电压的输出。

(3)本发明电路包括两路霍尔，其中，另一路产生固定电压输出，按照需要配置成不同的怠速开关电压，通过比较器和光耦产生怠速开关信号，实现怠速开关点灵活可调。

(4)本发明能将踏板位置和怠速开关信号转换成单片机mcu等其他应用模块可采集处理的信号，且通过所述踏板输入输出接口插件以方便外部电路或单片机或其他应用模块对本发明所得的踏板位置和怠速开关信号的利用。

(5)本发明电路上设有霍尔编程触点，用于批量生产时探针编程霍尔使用。

(6)本发明针对批量生产产品，客户需求多样，备货统一产品，通过内部可编程点，在不修改任何电路的情况下，来适配不同的产品需求，同时由于输出的aps信号，以及怠速开关点信号在不修改硬件条件下可任意编程，也有利于目标客户新产品试制。

附图说明

图1为本发明的一种可编程油门踏板传感器电路的整体示意图。

图2为本发明的稳压电路模块的电路图。

图3为本发明的霍尔传感器电路模块的电路图。

图4为本发明的怠速开关信号采集处理电路模块的电路图。

图5为本发明的踏板输入输出接口插件的示意图。

图6为本发明的霍尔编程触点的示意图

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由图1所示，一种可编程油门踏板传感器电路，整个电路包括：稳压电路模块10、霍尔传感器电路模块20、怠速开关信号采集处理电路模块30、踏板输入输出接口插件40、霍尔编程触点50。其中，

电源vin接入所述稳压电路模块10，所述稳压电路模块10先对电源vin的电压进行稳压，再将稳压后的电压隔离为两部分，分别为电压vcc和电压vcc1；所述稳压利用稳压芯片即芯片u4完成；所述隔离利用两路肖特基二极管完成，即二极管d2、d5。

由图2所示，具体地，

所述稳压电路模块10的元器件包括：

二极管d1、d2、d3、d4、d5；其中，d1、d2、d3、d5均为整流二极管，d4为稳压二极管；d2、d3、d5的型号为dpls1100；d1的型号为sm4007pl；d4为tvs二极管；

电容c2、c3、c4、c5、c9、c13；其中，c2的型号为22uf/10v，c3、c5的型号均为1uf/100v，c4、c9的型号均为100nf，c13的型号为470nf；

电感l1；所述电感l1的型号为220uh；

电阻r2、r4、r10、r11、r12；其中，r2的型号为240k，r4的型号为330k，r10的型号为2.2k，r11的型号为oω，r12的型号为2k；

芯片u4；所述芯片u4为lm5009芯片，其中，sw端为引脚1，bst端为引脚2，rcl端为引脚3，rtn端为引脚4，fb端为引脚5，ron/sd端为引脚6，vcc端为引脚7，vin端为引脚8；

所述稳压电路模块10的电路连接方式为：

电源vin接二极管d1的正极，二极管d1的负极分别连接芯片u4的引脚8、电阻r4的一端、电容c3的一端、电容c5的一端、电容c9的一端、二极管d4的负极；电阻r4的另一端连接至芯片u4的引脚6；电容c3的一端、电容c5的一端、电容c9的一端、二极管d4的正极均接地；芯片u4的引脚4接地；芯片u4的引脚7接电容c13后再接地；芯片u4的引脚3接电阻r2后再接地；芯片u4的引脚2接电容u4后与芯片u4的引脚1并联，且二者并联后又分别连接电感l1的一端、二极管d3的负极；电感l1的另一端分别连接电阻r11的一端、电阻r10的一端；芯片u4的引脚5分别连接电阻r10的另一端、电阻r12的一端；电阻r12的另一端接地；二极管d3的正极接地；电阻r11的另一端连接电容c2的一端，电阻r11的另一端还分别连接二极管d2的正极、二极管d5的正极；电容c2的另一端接地；二极管d2的负极输出电压vcc；二极管d5的负极输出电压vcc1。

本实施例中，电源vin的输入电压范围为直流dc6.5v～90v，通过芯片u4后稳压成直流5v。因为本实施例中的电源vin的输入电压范围为直流dc6.5v～90v，所以对输入滤波电容的耐压有要求；同时因为体积小容量大的电容耐压不高的很多，所以针对大容量的电容增加耐压要求，其他未标注耐压电压的均为常规电容。

所述稳压电路模块10将电压vcc和电压vcc1分别送至所述霍尔传感器电路模块20，均用于霍尔供电，其中，电压vcc用于踏板信号路的霍尔供电，电压vcc1用于怠速开关信号路的霍尔供电；

所述稳压电路模块10还将电压vcc送至所述怠速开关信号采集处理电路模块30，用于对所述怠速开关信号采集处理电路模块30进行供电。

所述霍尔传感器电路模块20包括霍尔传感器即芯片ic1；所述芯片ic1是一种完全隔离的双路霍尔传感器；其中，一路通过感应踏板上磁铁的位置变化，输出踏板线性电压aps信号；另一路输出为怠速开关点固定电压idl_switch信号。

所述怠速开关点固定电压idl_switch信号是由客户提供，或者客户根据自己需要自行修改，且默认情况下为输出dc0.8v电压信号。

由图3所示，具体地，

所述霍尔传感器电路模块20的元器件包括：

电容c6、c7、c8、c10、c12、c14；其中，c6、c7、c8、c10、c12、c14的型号均为100nf；

芯片ic1；所述芯片ic1的型号为mlx90365，是一种完全隔离的双路霍尔传感器，其中，vdig_1端、vdig_2端分别为引脚1、引脚9；vss_1端、vss_2端分别为引脚2、引脚10；vdd_1端、vdd_2端分别为引脚3、引脚11；test0_1端、test0_2端分别为引脚4、引脚12；test1_1端、test1_2端分别为引脚16、引脚8；test2_1端、test2_2端分别为引脚13、引脚5；out_1端、out_2端分别为引脚15、引脚6；notused1端、notused2端分别为引脚14、引脚7；

所述霍尔传感器电路模块20的电路连接方式为：

电压vcc分别连接芯片ic1的引脚3、电容c6的一端；电容c6的另一端接地；芯片ic1的引脚1接电容c8后接地；芯片ic1的引脚2和引脚14均接地；芯片ic1的引脚15即输出out_1端输出踏板线性电压aps信号，且芯片ic1的引脚15还接电容c7后再接地；芯片ic1的引脚4、引脚16、引脚13均接地；

电压vcc1分别连接芯片ic1的引脚11、电容c10的一端；电容c10的另一端接地；芯片ic1的引脚9接电容c12后接地；芯片ic1的引脚7和引脚10均接地；芯片ic1的引脚6即输出out_2端输出怠速开关点固定电压idl_switch信号，且芯片ic1的引脚6还接电容c11后再接地；芯片ic1的引脚12、引脚8、引脚5均接地。

所述霍尔传感器电路模块20将踏板线性电压aps信号和怠速开关点固定电压idl_switch信号分别送至所述怠速开关信号采集处理电路模块30。

所述怠速开关信号采集处理电路模块30包括比较器和光耦，用于实时比较踏板线性电压aps的电压值与怠速开关点固定电压idl_switch的电压值，并输出怠速开关信号ivs_nc、ivs_no，以及输出信号ivs_com。具体地，若踏板线性电压aps的电压值大于怠速开关点固定电压idl_switch的电压值，则ivs_nc断开，ivs_no闭合；所述ivs_nc和所述ivs_no即为常闭和常开的怠速开关信号，所述ivs_com为怠速开关信号的输出公共端的信号。

由图4所示，具体地，

所述怠速开关信号采集处理电路模块30的元器件包括：

电阻r1、r3、r6、r7、r9、r13；其中，r1、r7的型号为1m，r3、r9的型号均为1.5k，r6、r13的型号均为470r；

电容c1；所述电容c1的型号为100nf；

光耦u3、u5；所述光耦u3、u4的型号均为tpl183，是一种采用so6封装的低输入电流晶体管输出光耦；且光耦u3、u4均为四脚光耦，均包括输入端的正极a即发光二极管的正极，输入端的负极k即发光二极管的负极，输出三极管的射极e，输出三极管的集电极c；

比较器u2a、u2b；所述比较器u2a、u2b的型号均为lm2903avqdrq1；其中，所述比较器u2a、u2b均包括正输入端、负输入端、输出端；

所述怠速开关信号采集处理电路模块30的电路连接方式为：

踏板线性电压aps信号接电阻r3后，再分别连接比较器u2a的正输入端、电阻r1的一端、比较器u2b的负输入端；电阻r1的另一端与比较器u2a的输出端并联，二者并联后又接光耦u3的输入端的负极k；将电压vcc作为比较器u2a的供电电压，且电压vcc还接电容c1后再接地，用于给输出提供瞬间的工作电流，减小电源纹波；

怠速开关点固定电压idl_switch信号接电阻r3后，再分别连接比较器u2a的负输入端、电阻r7的一端、比较器u2b的正输入端；电阻r7的另一端与比较器u2b的输出端并联，二者并联后又接光偶u5的输入端的负极k；

电压vcc接电阻r6后，再接光耦u3的输入端的正极a；电压vcc还接电阻r13后，再接光耦u5的输入端的正极a；

光耦u3的输出三极管的射极e输出怠速开关信号ivs_nc；光耦u5的输出三极管的射极e输出怠速开关信号ivs_no；光耦u3和光耦u5的输出三极管的集电极c均输出信号ivs_com。

所述ivs_com为怠速开关信号的输出公共端的信号，基于光耦选择，如果为双向光耦，则ivs_com可以依照客户自己需要外接电源正极或电源地；如果为单向光耦，则ivs_com只能接电源正。

本发明电路的附图中没有电阻r5，是由于电阻r5为传统固定电压输出的调节电阻，故无需标出。

所述可编程油门踏板传感器电路上还设有所述踏板输入输出接口插件40，通过所述踏板输入输出接口插件40的引脚对所述可编程油门踏板传感器电路输入电源vin，以及将所述可编程油门踏板传感器电路接地；且还通过所述踏板输入输出接口插件40的引脚分别将所述可编程油门踏板传感器电路的输出信号ivs_nc、ivs_no、ivs_com、aps接至外部电路或单片机，以方便外部电路或单片机或其他应用模块对本发明所得的踏板位置和怠速开关信号的利用。

由图5所示，具体地，

所述踏板输入输出接口插件40包括6个引脚，且引脚1～引脚6依次为：ivs_com、ivs_nc、ivs_no、vin、gnd、aps；

其中，引脚1、引脚2、引脚3分别与所述怠速开关信号采集处理电路模块30地输出端连接，用于输出信号怠速开关信号ivs_nc、ivs_no、ivs_com；引脚4与所述稳压电路模块10的输入端连接，用于输入电源vin；引脚5用于将本发明电路接地；引脚6与所述霍尔传感器电路模块20，用于输出踏板线性电压aps信号，以表征踏板位置。

所述可编程油门踏板传感器电路上还设有霍尔编程触点50，所述霍尔编程触点50包络接地触点、电压vcc触点、电压vcc1触点、踏板线性电压aps触点、怠速开关点固定电压idl_switch触点，通过所述霍尔编程触点50用于对所述霍尔传感器电路模块20进行编程。

由图6所示，具体地，

所述霍尔编程触点50包括包括6个，且t1～t6依次为：vcc、aps、gnd、vcc1、idl_switch、gnd。

所述霍尔编程触点50在本发明的整个pcb电路上，用于批量生产时探针编程霍尔使用。

针对批量生产产品时，客户需求多样，本发明是针对不同客户需求，备货统一产品，通过内部可编程点，在不修改任何电路的情况下，来适配不同的产品需求，同时由于输出的aps信号，以及怠速开关点信号在不修改硬件条件下可任意编程，也有利于目标客户新产品试制。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。