一种矿用本质安全的信号采集装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种矿用本质安全的信号采集装置，旨在提供一种通过CAN通信进行数据传输，减轻电动汽车控制系统运行负荷的矿用本质安全的信号采集装置，解决了控制器完成处理及运算负担繁重，数据量大，易造成通信延时，其技术方案要点是包括电源单元、微控制单元，所述微控制单元还连接有用以接收数字信号的数字信号采集电路，用以接收模拟信号的模拟信号采集电路，用以接收脉冲信号的脉冲信号采集电路，用以通讯双向传输数据信号的CAN输出电路，所述电源单元的供电电压为5V，达到了提高安全等级，减轻运行负荷的效果，本实用新型适用于矿用本质安全的技术领域。
【专利说明】
一种矿用本质安全的信号采集装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及矿用本质安全的技术领域，更具体地说，它涉及一种矿用本质安全的信号采集装置。
【背景技术】
[0002]在电动汽车中，信号采集系统普遍采用的是24V或12V的直流电源供电，但是按照本质安全的要求，矿用电动汽车必须可靠地将电路中的电压和电流限制在一个允许的范围内，以保证在正常工作或发生短接及元器件损坏等故障情况下产生的电火花和热效应不至于引起周围的危险气体发生爆炸；同时，普通电动汽车的信号采集及处理都由整车控制器完成，处理及运算负担繁重，数据量大，易造成通信延时。对于以上技术问题，需要对现有的信号采集装置做进一步改进。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于:提供一种能够将信号采集从电动汽车控制系统中独立分离出来，通过CAN通信进行数据传输，减轻电动汽车控制系统运行负荷的矿用本质安全的信号采集装置。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案:一种矿用本质安全的信号采集装置，包括电源单元、微控制单元，所述微控制单元还连接有用以接收数字信号的数字信号采集电路，用以接收模拟信号的模拟信号采集电路，用以接收脉冲信号的脉冲信号采集电路，用以通讯双向传输数据信号的CAN输出电路，所述电源单元的供电电压为5V。
[0005]通过上述设置，仅通过CAN总线将车辆状态发送给整车控制器，减轻了整车控制器的负担，使矿用电动车辆更加适应井下复杂环境，整个信号采集装置采用外部5V稳压直流电源供电，微控制单元(M⑶)对各信号采集部分整理的信号进行处理，通过CAN信号发送部分将信息发送至整车控制器，5V电源产生的电火花或热效应不足以引燃可燃性气体，是一种本质安全型的装置，有利于增大矿用电动汽车的安全性。
[0006]作为本实用新型的具体方案可以进一步设置为:所述电源单元包括电源芯片，所述电源芯片为TLE42644G芯片。
[0007]通过上述设置，采用电源芯片，从而可以提供整体的集成电路，简化电路设计，便于生产制造，并且输出的电源比较稳定。
[0008]作为本实用新型的具体方案可以进一步设置为:所述数字信号采集电路包括第一集成芯片MC33975和若干电容元件，所述第一集成芯片MC33975的信号采集脚上均通过电容元件接地，其通讯引脚与微控制单元通讯连接。
[0009]通过上述设置，数字信号分为高输入有效的例如钥匙信号，和低输入有效的例如档位信号。对于数字信号处理电路部分的电容有着严格的容量限制，所有电容容量限制在
0.1微法以内，提尚米样精度。
[0010]作为本实用新型的具体方案可以进一步设置为:所述模拟信号采集电路包括若干采样单元，所述采样单元由串联的采样电阻构成，采样电阻上还并联有去耦电容，所述采样单元的采样信号输出端连接微控制单元的采样引脚。
[0011]通过上述设置，通过电阻进行分压、限流，使输入微控制器的最大电压在4.1V的参考电压以内，或与参考电压相近。
[0012]作为本实用新型的具体方案可以进一步设置为:所述脉冲信号采集电路包括脉冲信号接收端，连接脉冲信号接收端的光耦元件，光耦元件的输出端连接微控制单元的输入引脚。
[0013]通过上述设置，采用光耦隔离，对于电路中的电感和电容大小满足本安型的要求。
[0014]作为本实用新型的具体方案可以进一步设置为:所述微控制单元包括单片机XC2267M形成的最小系统。
[0015]通过上述设置，集成度高，电路结构简化，控制便捷。
[0016]作为本实用新型的具体方案可以进一步设置为:所述CAN输出电路包括数字隔离芯片ADuM1201BRZ、CAN驱动芯片PCA82C250T、通信接口电路，所述通信接口电路上连接有防雷元件和共模扼流圈。
[0017]通过上述设置，通信更加稳定、可靠、快速，避免信号的延时。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果为:有效降低对电动汽车中的信号采集部分对主控器造成的运行负荷过大，并且，提高的安全性能的同时，对信号采集更加全面，集成度高，电路简化。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型实施例的电路框图；
[0020]图2为本实用新型实施例的电源单元的电路图；
[0021 ]图3为本实用新型实施例的数字信号采集电路原理图；
[0022]图4为本实用新型实施例的模拟信号采集电路原理图；
[0023]图5为本实用新型实施例的脉冲信号采集电路原理图；
[0024]图6为本实用新型实施例的微控制单元电路原理图；
[0025]图7为本实用新型实施例的CAN输出电路原理图。
[0026]图中1、电源单元;2、微控制单元;3、数字信号采集电路;4、模拟信号采集电路;5、脉冲信号采集电路;6、CAN输出电路;7、电源芯片;8、第一集成芯片;9、采样电阻；10、去耦电谷；11、防雷兀件；12、共_旲扼流圈ο
【具体实施方式】
[0027]参照图1至图7对本实用新型实施例作进一步说明。
[0028]如图1所示，一种矿用本质安全的信号采集装置，包括电源单元1、微控制单元2，所述微控制单元2还连接有用以接收数字信号的数字信号采集电路3，用以接收模拟信号的模拟信号采集电路4，用以接收脉冲信号的脉冲信号采集电路5，用以通讯双向传输数据信号的CAN输出电路6，所述电源单元I的供电电压为5V。其中数字信号采集电路3包括了开关量高输入电路和开关量低输入电路，数字信号分为高输入有效的例如钥匙信号，和低输入有效的例如档位信号。此信号采集装置具有较高的安全等级，适合应用于矿质采集的工作车中，由于其运行于矿质环境中，如果电压等级过高，那么就会产生安全事故，因此通过电压单元中的5V供电，从而可以使得电路更加稳定，更加安全。
[0029]通过上述设置，仅通过CAN总线将车辆状态发送给整车控制器，减轻了整车控制器的负担，使矿用电动车辆更加适应井下复杂环境，整个信号采集装置采用外部5V稳压直流电源供电，微控制单元2(MCU)对各信号采集部分整理的信号进行处理，通过CAN信号发送部分将信息发送至整车控制器，5V电源产生的电火花或热效应不足以引燃可燃性气体，是一种本质安全型的装置，有利于增大矿用电动汽车的安全性。
[0030]如图2所示，所述电源单元I包括电源芯片7，所述电源芯片7为TLE42644G芯片。采用电源芯片7，从而可以提供整体的集成电路，简化电路设计，便于生产制造，并且输出的电源比较稳定。其中电源芯片7输入端的电容和电阻起到滤波稳压的作用。
[0031]如图3所示，所述数字信号采集电路3包括第一集成芯片8MC33975和若干电容元件，所述第一集成芯片8MC33975的信号采集脚上均通过电容元件接地，其通讯引脚与微控制单元2通讯连接。可以进行多路信号采集，简化信号采集电路。通过上述设置，数字信号分为高输入有效的例如钥匙信号，和低输入有效的例如档位信号。对于数字信号处理电路部分的电容有着严格的容量限制，所有电容容量限制在0.1微法以内，提高采样精度。
[0032]如图4所示，所述模拟信号采集电路4包括若干采样单元，所述采样单元由串联的采样电阻9构成，采样电阻9上还并联有去耦电容10，所述采样单元的采样信号输出端连接微控制单元2的采样引脚。通过上述设置，通过电阻进行分压、限流，使输入微控制器的最大电压在4.1V的参考电压以内，或与参考电压相近。
[0033]如图5所示，所述脉冲信号采集电路5包括脉冲信号接收端，连接脉冲信号接收端的光耦元件，光耦元件的输出端连接微控制单元2的输入引脚。通过上述设置，采用光耦隔离，对于电路中的电感和电容大小满足本安型的要求。
[0034]如图6所示，微控制单元2包括单片机XC2267M形成的最小系统。通过上述设置，集成度高，电路结构简化，控制便捷。
[0035]如图7所示，所述CAN输出电路6包括数字隔离芯片ADuM1201BRZ、CAN驱动芯片PCA82C250T、通信接口电路，所述通信接口电路上连接有防雷元件11和共模扼流圈12。共模扼流圈12可以抑制共模信号，使得通信更加稳定、可靠、快速，避免信号的延时。防雷元件11采用的是瞬态二极管，如果雷电发生，可以快速卸掉过高的电压，从而保证通信的可靠性和安全性。
[0036]综上所示，因此本装置将信号采集系统的功率限制在本质安全要求的1.3W范围内，有效降低对电动汽车中的信号采集部分对主控器造成的运行负荷过大，并且，提高的安全性能的同时，对信号采集更加全面，集成度高，电路简化。仅通过CAN总线将车辆状态发送给整车控制器，减轻了整车控制器的负担，使矿用电动车辆更加适应井下复杂环境，该装置包括数字信号采集部分、模拟信号采集部分、脉冲信号采集部分;微控制单元2(MCU)、CAN信号发送部分;整个信号采集装置采用外部5V稳压直流电源供电，微控制单元2(MCU)对各信号采集部分整理的信号进行处理，通过CAN信号发送部分将信息发送至整车控制器。本发明不同于以往电动汽车普遍采用的24V/12V电源的信号采集系统，而是采用5V直流电源，产生的电火花或热效应不足以引燃可燃性气体，是一种本质安全型的装置，有利于增大矿用电动汽车的安全性。
[0037]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种矿用本质安全的信号采集装置，包括电源单元(I)、微控制单元(2)，其特征在于:所述微控制单元(2)还连接有用以接收数字信号的数字信号采集电路(3)，用以接收模拟信号的模拟信号采集电路(4)，用以接收脉冲信号的脉冲信号采集电路(5)，用以通讯双向传输数据信号的CAN输出电路(6)，所述电源单元(I)的供电电压为5V。2.根据权利要求1所述的矿用本质安全的信号采集装置，其特征在于:所述电源单元(1)包括电源芯片(7)，所述电源芯片(7)为TLE42644G芯片。3.根据权利要求1所述的矿用本质安全的信号采集装置，其特征在于:所述数字信号采集电路(3)包括第一集成芯片(8)MC33975和若干电容元件，所述第一集成芯片(8)MC33975的信号采集脚上均通过电容元件接地，其通讯引脚与微控制单元(2)通讯连接。4.根据权利要求1所述的矿用本质安全的信号采集装置，其特征在于:所述模拟信号采集电路(4)包括若干采样单元，所述采样单元由串联的采样电阻(9)构成，采样电阻(9)上还并联有去耦电容(10)，所述采样单元的采样信号输出端连接微控制单元(2)的采样引脚。5.根据权利要求1所述的矿用本质安全的信号采集装置，其特征在于:所述脉冲信号采集电路(5)包括脉冲信号接收端，连接脉冲信号接收端的光耦元件，光耦元件的输出端连接微控制单元(2 )的输入引脚。6.根据权利要求1所述的矿用本质安全的信号采集装置，其特征在于:所述微控制单元(2)包括单片机XC2267M形成的最小系统。7.根据权利要求1所述的矿用本质安全的信号采集装置，其特征在于:所述CAN输出电路(6)包括数字隔离芯片ADuM1201BRZ、CAN驱动芯片PCA82C250T、通信接口电路，所述通信接口电路上连接有防雷元件(11)和共模扼流圈(12)。
【文档编号】G05B19/042GK205450645SQ201521089766
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月23日
【发明人】陈纪恩
【申请人】温州市基安机械有限公司