一种脉冲电平自动转换和信号采集电路及设备的制作方法

1.本实用新型涉及电子电路的技术领域，具体地，涉及一种脉冲电平自动转换和信号采集电路及设备。


背景技术：

2.在很多设备中，尤其在车载行业的设备中，经常会用到脉冲信号采集电路来采集设备的脉冲频率、占空比等信息，以此来获取类似转速、车速等设备信息。
3.通常脉冲信号发出的设备和信号采集设备不在一个电源域，脉冲信号和采集设备的电压存在不兼容的可能，需要做脉冲电平转换处理，常规的解决办法有：


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种脉冲电平自动转换和信号采集电路及设备。
5.根据本实用新型提供的一种脉冲电平自动转换和信号采集电路，包括信号输入模块、储能模块、信号转换模块和信号采集模块，所述信号输入模块与储能模块和信号转换模块相连接，所述信号采集模块与信号转换模块相连接。
6.优选地，所述信号输入模块包括信号源v1，所述信号源v1的一端接地，所述信号源v1的另一端与储能模块和信号转换模块相连接。
7.优选地，所述储能模块包括二极管d1，所述二极管d1的阳极端与信号源v1和信号转换模块相连接，所述二极管的d1的阴极电连接有电容c1，所述电容c1的另一端接地。
8.优选地，所述信号转换模块包括电阻r1，所述电阻r1的一端与二极管d1的阳极和信号源v1相连接，所述电阻r1的另一端电连接有三极管q1，所述三极管q1的发射极与电容c1和二极管d1的阴极相连接，所述三极管q1的基极与电阻r1相连接，所述三极管q1的集电极电连接有电阻r2，所述电阻r2的另一端电连接有三极管q2，所述三极管q2的发射极接地，所述三极管q2的基极与电阻r2相连接，所述三极管q2的集电极电连接有电阻r3，所述电阻r3的另一端电连接有直流电源vdd。
9.优选地，所述信号采集模块包括中控芯片mcu，所述中控芯片mcu包括vdd引脚和gpio引脚，所述vdd引脚与电阻r3和直流电源vdd相连接，所述gpio引脚与电阻r3 远离直流电源vdd的一端和三极管q2的集电极相连接。
10.本实用新型还提供一种设备，所述设备包括上述中的电路。
11.与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
12.1、对不同电压范围的脉冲信号都能进行转换和采集；
13.2、脉冲电平自动转换，不需要人工预先设置电平转换电压；
14.3、实现方案简单，成本低廉。
附图说明
15.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
16.图1为本实用新型提供的一种脉冲电平自动转换和信号采集电路的电路图；
17.图2为本实用新型脉冲波形前后对比图。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
19.根据本实用新型提供的一种脉冲电平自动转换和信号采集电路，参照图1和图2，包括：充电元件二极管d1、储能元件电容器c1、信号转换元件pnp三极管q1、npn三极管q2、电阻r1、r2及r3、信号采集元件mcu和用于模拟外部设备输出脉冲信号的信号源v1。
20.充电元件二极管d1的阳极连接外部脉冲信号，阴极连接储能元件电容器c1。该部分电路利用二极管的单向导通性和电容器的储能特性，实现脉冲信号的能量收集。开始阶段，经过短暂储能后，电容器c1的电压就能维持在接近脉冲信号高电平幅度的电压范围，并且该电压随脉冲信号的幅值变化而变化。电容器c1所储能量用于提供后续电路的驱动电压和电流。
21.pnp三极管q1、npn三极管q2、电阻r1、r2及r3组成的信号转换电路。
22.根据pnp三极管q1的开关特性，当输入脉冲信号即图上a点处于脉冲信号的低电平时，不管该低电平幅度是0v还是其他半高电压比如5v，只要该电压和脉冲信号的高电平电压存在一定的压差，这时候，pnp三极管q1发射极正偏，q1导通，电容器c1的电流经过pnp三极管q1再经过限流电阻r2驱动npn三极管q2饱和导通，q2的集电极即图上f点的电压被拉低到0v，这就实现了任意脉冲低电平电压转换到0v电压的电平自动转换。
23.而当输入脉冲信号即图上a点处于脉冲信号的高电平时，pnp三极管q1发射极反偏，q1截止，电容器c1的电流不能流过q2和电阻器r2,npn三极管q2处于截止状态， q2的集电极即图上f点被电阻器r3上拉到vdd，这就实现了任意脉冲高电平电压转换到vdd电压的电平自动转换。
24.经过上述脉冲电平自动转换电路后，脉冲信号高低电平分别转换为vdd和0v，转换后的脉冲信号电压幅值与采集主控芯片mcu电压范围一致，mcu能够正确读取脉冲信号，再进行后续运算或处理，获取相关信息。
25.参照图2，经过本实用新型的脉冲波形前后对比，上方波形为脉冲输入信号5
‑
12v，下方波形为转换后的信号0
‑
3.3v。
26.通过上述技术方案，本实用新型可对不同电压范围的脉冲信号都能进行转换和采集；当脉冲电平自动转换时，不需要人工预先设置电平转换电压；且实现方案简单，成本低廉。
27.在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位
置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
28.以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。


技术特征：
1.一种脉冲电平自动转换和信号采集电路，其特征在于，包括信号输入模块、储能模块、信号转换模块和信号采集模块，所述信号输入模块与储能模块和信号转换模块相连接，所述信号采集模块与信号转换模块相连接；所述信号转换模块包括电阻r1，所述电阻r1的一端与二极管d1的阳极和信号源v1相连接，所述电阻r1的另一端电连接有三极管q1，所述三极管q1的发射极与电容c1和二极管d1的阴极相连接，所述三极管q1的基极与电阻r1相连接，所述三极管q1的集电极电连接有电阻r2，所述电阻r2的另一端电连接有三极管q2，所述三极管q2的发射极接地，所述三极管q2的基极与电阻r2相连接，所述三极管q2的集电极电连接有电阻r3，所述电阻r3的另一端电连接有直流电源vdd。2.根据权利要求1所述的一种脉冲电平自动转换和信号采集电路，其特征在于，所述信号输入模块包括信号源v1，所述信号源v1的一端接地，所述信号源v1的另一端与储能模块和信号转换模块相连接。3.根据权利要求1所述的一种脉冲电平自动转换和信号采集电路，其特征在于，所述储能模块包括二极管d1，所述二极管d1的阳极端与信号源v1和信号转换模块相连接，所述二极管的d1的阴极电连接有电容c1，所述电容c1的另一端接地。4.根据权利要求1所述的一种脉冲电平自动转换和信号采集电路，其特征在于，所述信号采集模块包括中控芯片mcu，所述中控芯片mcu包括vdd引脚和gpio引脚，所述vdd引脚与电阻r3和直流电源vdd相连接，所述gpio引脚与电阻r3远离直流电源vdd的一端和三极管q2的集电极相连接。5.一种设备，其特征在于，所述设备包括权利要求1
‑
4中任一项所述的电路。

技术总结
本实用新型提供了一种脉冲电平自动转换和信号采集电路，包括信号输入模块、储能模块、信号转换模块和信号采集模块，所述信号输入模块与储能模块和信号转换模块相连接，所述信号采集模块与信号转换模块相连接，本实用新型提供的一种脉冲电平自动转换和信号采集电路具有对不同电压范围的脉冲信号都能进行转换和采集的效果。采集的效果。采集的效果。


技术研发人员：黄强
受保护的技术使用者：上海通立信息科技有限公司
技术研发日：2020.12.16
技术公布日：2021/10/23