一种数字式汽车温度传感器电阻信号输出装置的制作方法

本实用新型专利涉及一种数字式汽车温度传感器电阻信号输出装置。

背景技术：

在发动机EECU开发阶段，需要模拟发动机相关的温度传感器信号，以验证所开发的程序模块功能或性能。传统的方式有两种，一是使用真实的传感器输出信号，供ECU使用，二是使用标准的电阻信号输出板卡使用。但是这个两种方式均存在不同的问题；第一种情况，由于温度变化范围跨度较大，少的也有100多摄氏度(如水温)，多的可达1000多摄氏度(如排温)，要想使用真实传感器模拟出温度跨度如此之大的信号，实际操作起来非常困难，且费时费力；第二种情况，虽然可以模拟出各种电阻值，但由于EECU不同于其他产品，本身要求具备非常高的可靠性，如将信号电源反接或者短路到电源(典型值28VDC) 时，仍然不会损坏，但此时如果板卡输出反接或者输出的电阻信号值较小(如1 欧姆)直接短路到电源，会对板卡造成永久性损害。此类情况在产品开发阶段及售后不良分析阶段发生的概率较大，而此类电阻信号输出板卡通常价格高，通常造成不必要的财产损失。因此，需要一款高可靠的电阻信号发生模块来解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种数字式汽车温度传感器电阻信号输出装置，用于通过数字电路驱动继电器开合，获得与输入温度对应阻值的电阻信号，模拟汽车温度传感器采集到的连续变化的温度值，为测试ECU电控单元提供信号输入装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：一种数字式汽车温度传感器电阻信号输出装置，包括数码管、按键、LED灯和模拟电阻输出接口 SC1、SC2，模拟电阻输出接口SC1、SC2间串连了20个标准电阻Ri，各标准电阻Ri各并连一个继电器开关Ki，所述标准电阻Ri的阻值为2ⁱΩ，所述标准电阻按照阻值由小到大依次串联成阻值模拟电路，其中i为所述标准电阻Ri和继电器开关Ki的序号；过流保护继电器SW、电流采集电阻Rlimt与所述的阻值模拟电路串联，电源VCC为阻值模拟电路、计数电路、数码管U1、各继电器开关 Ki、LED指示灯供电；所述的计数电路包括与4个继电器开关Ki信号连接的计数器U3，计数器U3的输出端信号连接数码管U1，计数器U3还信号连接按键，所述数码管U1设有6个，多个数码管U1并列用于将按键输入的十进制数显示为十进制阻值Rout，计数器U3用于将十进制数转化为四位二进制信号。

进一步地，所述电流采集电阻Rlimt并连电流采集电路，电流采集电路信号连接过流保护继电器SW，用于在采集的电流超过阈值时驱动过流保护继电器 SW切断阻值模拟电路。

进一步地，所述电流采集电阻Rlimt信号连接LED灯，LED指示灯用于指示系统故障。

进一步地，所述的计数器U3选用4位十进制同步可逆计数器CD4510，计数器U3的输出端通过4个电阻和达林顿管分别信号连接各继电器开关Ki的电磁线圈的输入端。

本实用新型设计具备以下功能特点：阻值模拟电路阻值Rout输出范围1- 999KΩ，步进1Ω；全量程具备短路保护(短路电压最高36V)，过电流保护,电流阈值通过电流采集电阻Rlimt调整。

本实用新型的基本构思在于：阻值从小自大排列的标准电阻Ri，由对应序号的继电器开关Ki控制短接及串联状态，而继电器开关Ki的控制由计数器U3 驱动，计数器U3输出的每一位二进制数对应于相应序号位置的继电器开关Ki，当由通过按键输入十进制阻值Rout的各位数时，数码管显示需模拟的十进制阻值Rout，十进制阻值Rout转化为二进制阻值Rout信号，由于转换的数字信号驱动能力较弱，在经过以及达林顿管来控制相应序号的继电器开关Ki开合，使被串联进阻值模拟电路的标准电阻Ri的累计阻值等于需模拟的十进制阻值Rout 大小。

附图说明

图1是本实用新型的数字式汽车温度传感器电阻信号输出装置的数码管、按键及LED灯装配示意图；

图2是本实用新型的功能模块示意图；

图3是本实用新型的阻值模拟电路原理示意图；

图4是本实用新型的按键、计数器及继电器驱动示意图；

图5是本实用新型的二进制转BCD码及数码管电路示意图；

图6是本实用新型的最小结构电路示意图；

图7是本实用新型的电流采集电路示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本实用新型。在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的电路、材料或方法。

如图1，一种数字式汽车温度传感器电阻信号输出装置，包括6个数码管U1、6个按键3、1个LED灯D21和模拟电阻输出接口SC1、SC2，模拟电阻输出接口SC1、SC2间串连了20个标准电阻Ri，各标准电阻Ri各并连一个继电器开关Ki，i为所述标准电阻Ri和继电器开关Ki的序号，自0～20由小到大排列, 第i标准电阻Ri的阻值为2ⁱΩ，所有标准电阻按照阻值由小到大依次串联成阻值模拟电路；过流保护继电器SW、电流采集电阻Rlimt与所述的阻值模拟电路串联如图3，参见1、2和4，电源VCC为阻值模拟电路、计数电路、数码管U1、各继电器开关Ki、LED指示灯2供电，输出接口SC1、SC2作为数字电阻箱的输出端；计数电路包括与各继电器开关Ki信号连接的计数器U3，参见图4，计数器U3采用4位十进制同步可逆计数器CD4510，计数器U3的输出端(6、11、14、 2)通过4个电阻和达林顿管(Q1、Q2、Q3、Q4)分别信号连接继电器开关(K1、K2、 K3、K4)的电磁线圈的输入端，参见图5每个计数器U3的输出端同时还信号连接BCD译码器U2的输入端(7、1、2、6)，每个BCD译码器U2的输出端(D0～D6) 通过7个电阻信号连接数码管U1，计数器U3还信号连接按键3，所述数码管U1 设有6个，6个数码管U1从左自由并列用于将按键输入的十进制数显示为十进制阻值Rout，BCD译码器U2用于将输入计数器U3的单个十进制数转化为四位二进制信号，对应于20位二进制的0、1电平信号，用于控制对应的20位继电器开关Ki的开合，使对应的20位标准电阻Ri被短路或串连，电流采集电阻Rlimt 两端与电流采集电路8电性连接如图7，电流采集电路8信号连接LED指示灯 D21，LED指示灯D21用于指示系统故障，电流采集电路信号连接过流保护继电器SW，用于在采集的电流超过阈值时驱动过流保护继电器SW切断阻值模拟电路。

设Q0……Q19为BCD译码器U2转换的对应顺序的二进制信号，二进制数0 或1，0为无效，对应的继电器开关Ki闭合，1为有效，对应的继电器开关Ki 打开,

则：

Rout＝Q0*R0+Q1*R1+Q2*R2+Q3*R3…+Q19*R19+Rlimt 同时取R0＝2⁰Ω，R1＝2¹Ω，R2＝2²Ω，…R18＝2¹⁸Ω，R19＝2¹⁹Ω，由于其中 Rlimt为电流采用电阻，其阻值为10mΩ，相对R0～R19来说可忽略不计，

则：

Rout＝Q0*2⁰+Q1*2¹+Q2*2²+Q3*2³…+Q19*2¹⁹

实施例1

当以某款水温传感器温度-电阻曲线输入十进制温度-10℃，则需设置Rout＝9397Ω，则可以通过按键输入9397，BCD译码器U2将十进制数9397转换为20位二进制信号，其对应二进制信号按一下顺序排列： Q17Q16Q15Q14Q13Q12Q11Q10Q9Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0可以表示为：0000 0010 0100 1011 0101；因为0为无效状态，对应的继电器K19～K14、K12、K11、K9、K8、K6、K3、K1 闭合，使其串联的标准电阻R19～R14、R12、R11、R9、R8、R6、R3、R1值为0 Ω，则实际输出RG为：

Rout＝R13+R10+R7+R5+R4+R2+R0

＝Q13*2¹³+Q10*2¹⁰+Q7*2⁷+Q5*2⁵+Q4*2⁴+Q2*2²+Q0*2⁰

＝2¹³+2¹⁰+2⁷+2⁵+2⁴+2²+2⁰

＝9397Ω

实施例2

当以某款水温传感器温度-电阻曲线输入十进制温度90℃，则需设置 Rout＝243Ω，则可以通过按键输入243，BCD译码器U2将十进制数243转换为 20位二进制信号，其对应二进制信号按一下顺序排列：Q19Q18Q17Q16Q15Q14Q13Q12Q11Q10Q9Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0可以表示为：0000 0000 0000 1111 0011

则实际输出RG为：

Rout＝R7+R6+R5+R4+R1+R0

＝Q7*2⁷+Q6*2⁶+Q5*2⁵+Q4*2⁴+Q1*2¹+Q0*2⁰

＝2⁷+2⁶+2⁵+2⁴+2¹+2⁰

＝243Ω

本实用新型同时通过精密运放电路采集Rlimt上的压价Vlmit，从而计算出回路上的电流I，若采集到的Vlimt＝50mV，则电流为

I＝Vlmit/Rlimt＝50mV/10mΩ＝5A

若I>Imax，则控制过流保护继电器SW打开，同时LED指示过流故障，达到短路保护或过流保护的目的。