一种电动汽车操纵系统监测装置的制作方法

本发明涉及监测装置领域，具体地讲，是涉及一种电动汽车操纵系统监测装置。

背景技术：

电动汽车操纵系统是将驾驶员的操纵信号，经过变换器变成电信号，通过电缆直接传输到自主式舵机的一种系统。电动汽车操纵系统的主要组成部分包括运动传感器、中央计算机、作动器和电源，它相当于动物的感觉器官、大脑和肌肉。因此，其稳定性非常重要，如果其出现问题，则会直接导致电动汽车失去控制。对于现有的监测装置而言，都是很容易出现故障，需要频繁的检修、维护，运行成本很高，经济效益难以提高。

技术实现要素：

为克服现有技术中的上述问题，本发明提供设计巧妙、结构简单的一种电动汽车操纵系统监测装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电动汽车操纵系统监测装置，包括依次连接的内阻监测单元、低通滤波器、调理电路、A/D模块和单片机；所述内阻监测单元还包括正弦信号发生器，以及相互连接的差分放大电路和锁相环；所述正弦信号发生器连接所述电动汽车操纵系统；所述差分放大电路包括运算放大器AD620、多路复用器UTC4052、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C5、输入端input1和输出端output2；所述运算放大器AD620的反相输入端连接接地端，其同相输入端通过电阻R9连接到接地端，同时通过电容C5连接到输入端input1，其RG1端直接连接所述UTC4052的接口X3，同时，通过电阻R6连接所述UTC4052的接口X0，通过电阻R7连接所述UTC4052的接口X1，通过电阻R8连接所述UTC4052的接口X2；RG2端和Ref端均连接所述UTC4052的输出端X；所述AD620的输出端通过电阻R10连接输出端output2；所述AD620的正电源端与5V电源的正极相连，其负电源端与5V电源的负极相连；所述UTC4052的控制端INH连接接地端；所述正弦信号发生器为包括运算放大器LM741、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、接地端和输出端output1的1KHz正弦信号发生器；输出端output1连接电动汽车操纵系统。所述运算放大器LM741的反相输入端通过电阻R2与其输出端连接，同时通过电阻R1连接到接地端；所述运算放大器LM741的同相输入端通过电阻R5连接接地端，同时，还通过相互串联的电阻R3和电阻R4连接其输出端，通过相互串联的电容C1和电容C2连接其输出端；所述电阻R3一端连接所述运算放大器LM741的同相输入端，另一端通过相互并联的电容C3和电容C4连接接地端。

具体地，所述锁相环包括AD630、输入端input2、输出端output3；所述AD630的RINA端和RA端均连接所述输入端input2，其CHA端和CHB端均连接其RF端，其RINB端和SELB端连接接地端，同时，其COMP端、VOUT端、RB端均连接输出端output3；所述输入端input2连接所述输出端output2；所述低通滤波器包括运算放大器5G28、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C6、电容C7、电容C8、输入端input3和输出端output4；所述输入端input3连接所述输出端output3；所述运算放大器5G28的反相输入端通过相互串联的电阻R11和电阻R12连接所述输入端input3；所述电阻R12的一端连接所述运算放大器5G28的反相输入端，另一端通过电容C8连接所述运算放大器5G28的输出端；所述电容C7的一端连接所述运算放大器5G28的反相输入端，另一端通过电阻R13连接到所述运算放大器5G28的同相输入端，并且通过电容C6连接所述输入端input3；所述运算放大器5G28的同相输入端通过电阻R14连接所述运算放大器5G28的输出端；所述运算放大器5G28的输出端连接所述输出端output4。

具体地，所述调理电路包括运算放大器U1、运算放大器U2、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C9、电容C10、二极管D1、二极管D2、输入端input4和输出端output5；所述输入端input4连接所述输出端output4；所述运算放大器U1的同相输入端通过电阻R15连接所述输入端input4，其反相输入端和输出端通过电阻R16连接，其输出端通过电阻R17连接所述运算放大器AD847的反相输入端；所述运算放大器U2的反相输入端和输出端通过电阻R19连接，其同相输入端通过相互并联的电容C9和电阻R18连接接地端，其输出端通过电阻R20连接所述输出端output5；所述输出端output5连接所述二极管D1的阳极和二极管D2的阴极，并且通过电容C10连接接地端；所述二极管D1的阴极连接+3.3伏电压源；所述二极管D2的阳极连接接地端；所述运算放大器U1和运算放大器U2均为AD847；

所述A/D模块包括运算放大器OPA835、模数转换电路ADS7042、电阻R21、电容C11、输入端input5和输出端output6；所述输入端input5连接所述输出端output5和所述运算放大器OPA835的反相输入端；所述运算放大器OPA835的同相输入端连接其输出端，其输出端通过电阻R21连接所述模数转换电路ADS7042的AINP端；所述AINP端通过电容C11连接接地端；所述ADS7042的AINM端连接接地端，其SDO端通过所述输出端output6连接所述单片机；所述单片机为TM4C129ENCPDT。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用正弦信号发生器作为激励源，发送激励信号给电动汽车操纵系统，通过差分放大器将电动汽车操纵系统的反馈信号放大，并通过锁相环电路锁定需要的信号，之后通过低通滤波器滤出谐波信号，再通过调理电路调整输出信号，A/D模块将该输出信号转换为数字信号后发送给单片机；整个系统简单，易实现，运行和维护成本低，传输过程稳定可靠，实用价值和经济价值都很高。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明中内阻监测单元的系统框图。

图3为本发明中正弦信号发生器的连接示意图。

图4为本发明中差分放大电路的连接示意图。

图5为本发明中锁相环电路的连接示意图。

图6为本发明中低通滤波器的连接示意图。

图7为本发明中调理电路的连接示意图。

图8为本发明中A/D模块的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1~8所示，一种电动汽车操纵系统监测装置，包括依次连接的内阻监测单元、低通滤波器、调理电路、A/D模块和单片机；所述内阻监测单元还包括正弦信号发生器，以及相互连接的差分放大电路和锁相环；所述正弦信号发生器连接所述电动汽车操纵系统；所述差分放大电路包括运算放大器AD620、多路复用器UTC4052、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C5、输入端input1和输出端output2；所述运算放大器AD620的反相输入端连接接地端，其同相输入端通过电阻R9连接到接地端，同时通过电容C5连接到输入端input1，其RG1端直接连接所述UTC4052的接口X3，同时，通过电阻R6连接所述UTC4052的接口X0，通过电阻R7连接所述UTC4052的接口X1，通过电阻R8连接所述UTC4052的接口X2；RG2端和Ref端均连接所述UTC4052的输出端X；所述AD620的输出端通过电阻R10连接输出端output2；所述AD620的正电源端与5V电源的正极相连，其负电源端与5V电源的负极相连；所述UTC4052的控制端INH连接接地端；所述正弦信号发生器为包括运算放大器LM741、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、接地端和输出端output1的1KHz正弦信号发生器；输出端output1连接电动汽车操纵系统。所述运算放大器LM741的反相输入端通过电阻R2与其输出端连接，同时通过电阻R1连接到接地端；所述运算放大器LM741的同相输入端通过电阻R5连接接地端，同时，还通过相互串联的电阻R3和电阻R4连接其输出端，通过相互串联的电容C1和电容C2连接其输出端；所述电阻R3一端连接所述运算放大器LM741的同相输入端，另一端通过相互并联的电容C3和电容C4连接接地端。

所述锁相环包括AD630、输入端input2、输出端output3；所述AD630的RINA端和RA端均连接所述输入端input2，其CHA端和CHB端均连接其RF端，其RINB端和SELB端连接接地端，同时，其COMP端、VOUT端、RB端均连接输出端output3；所述输入端input2连接所述输出端output2；所述低通滤波器包括运算放大器5G28、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C6、电容C7、电容C8、输入端input3和输出端output4；所述输入端input3连接所述输出端output3；所述运算放大器5G28的反相输入端通过相互串联的电阻R11和电阻R12连接所述输入端input3；所述电阻R12的一端连接所述运算放大器5G28的反相输入端，另一端通过电容C8连接所述运算放大器5G28的输出端；所述电容C7的一端连接所述运算放大器5G28的反相输入端，另一端通过电阻R13连接到所述运算放大器5G28的同相输入端，并且通过电容C6连接所述输入端input3；所述运算放大器5G28的同相输入端通过电阻R14连接所述运算放大器5G28的输出端；所述运算放大器5G28的输出端连接所述输出端output4。

所述调理电路包括运算放大器U1、运算放大器U2、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C9、电容C10、二极管D1、二极管D2、输入端input4和输出端output5；所述输入端input4连接所述输出端output4；所述运算放大器U1的同相输入端通过电阻R15连接所述输入端input4，其反相输入端和输出端通过电阻R16连接，其输出端通过电阻R17连接所述运算放大器U2的反相输入端；所述运算放大器U2的反相输入端和输出端通过电阻R19连接，其同相输入端通过相互并联的电容C9和电阻R18连接接地端，其输出端通过电阻R20连接所述输出端output5；所述输出端output5连接所述二极管D1的阳极和二极管D2的阴极，并且通过电容C10连接接地端；所述二极管D1的阴极连接+3.3伏电压源；所述二极管D2的阳极连接接地端；所述运算放大器U1和运算放大器U2均为AD847；

所述A/D模块包括运算放大器OPA835、模数转换电路ADS7042、电阻R21、电容C11、输入端input5和输出端output6；所述输入端input5连接所述输出端output5和所述运算放大器OPA835的反相输入端；所述运算放大器OPA835的同相输入端连接其输出端，其输出端通过电阻R21连接所述模数转换电路ADS7042的AINP端；所述AINP端通过电容C11连接接地端；所述ADS7042的AINM端连接接地端，其SDO端通过所述输出端output6连接所述单片机；所述单片机为TM4C129ENCPDT。

所述差分放大电路简单，且增益高，信噪比高，可实现小信号的放大。

所述低通滤波器滤出了高频噪声，保留的低频信号完整，信号无失真。

上述的差分放大电路、锁相环电路、低通滤波器取得了监测内阻所需的相位信息。锁相环电路是监测内阻技术的重点和难点。本系统采用精度较高、性能稳定、结构简单等优点。在处理信号时，将平衡调制解调、相位监测、同步检测、积分监测、乘法器、锁相与放大等功能集成在一块芯片中，避免了重复的设计，同时大大简化了使用锁相环测量输入信号的流程。

信号在经过A/D转换前，需要进行信号调理，否则A/D模块将会无法正确识别出输入信号，大大影响系统的准确性。此外，进入单片机的信号需要被限制到0~3.3V，以保证单片机安全正常的工作。

正弦信号发生器产生信号发送给电动汽车操纵系统，然后，通过差分放大电路获取反馈信号，并放大发送给锁相环，经低通滤波器发送给调理电路，之后经调理后的信号被发送给A/D模块转换为数字信号交由单片机处理。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。