應用於車輛垂直加速度信號處理的信號處理電路的製作方法

2023-05-29 19:41:56

應用於車輛垂直加速度信號處理的信號處理電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種應用於車輛垂直加速度信號處理的信號處理電路，是由電源模塊、信號處理模塊組成，所述的信號處理模塊是由信號前處理模塊、低通模塊、積分模塊、高通部分及信號後處理模塊組成，電源模塊是由MAX765晶片和LM2575-5晶片構成，電源模塊為信號處理模塊提供電源，加速度信號的﹢信號及﹣信號輸入信號處理模塊，經過求差、低通、積分、高通及偏置和換向放大，最終完成速度信號輸出。本實用新型得到的硬體濾波信號與真實信號十分接近，信號處理效果較好。
【專利說明】應用於車輛垂直加速度信號處理的信號處理電路【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種信號處理電路，特別涉及一種應用於車輛垂直加速度信號處理的信號處理電路。
【背景技術】
[0002]對於車輛的懸架控制，準確快速得到簧載及非簧載質量垂直速度是控制的前提和重點。

【發明內容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種應用於車輛垂直加速度信號處理的信號處理電路，本實用新型針對垂直加速度有效頻率，進行積分濾波，去除高頻及低頻噪聲信號，進而得到有效速度信號。為提高電路適應性，增加信號前處理及後處理電路，以應於不同信號需求，同時在電路後端加入後處理電路，一方面將速度電壓信號增加固定偏置，用於恆正壓輸入，另一方面增加極性轉換電路，用於改變電路輸出電壓極性，並通過短路塊實現多路選擇，增加其適應性。
[0004]本實用新型是由電源模塊、信號處理模塊組成，所述的信號處理模塊是由信號前處理模塊、低通模塊、積分模塊、高通部分及信號後處理模塊組成，信號前處理模塊、低通模塊、積分模塊、高通部分及信號後處理模塊依次電連接，電源模塊是由MAX765晶片和LM2575-5晶片構成，電源模塊為信號處理模塊提供電源，加速度信號的+信號及-信號輸入信號處理模塊，經過求 差、低通、積分、高通及偏置和換向放大，最終完成速度信號輸出。
[0005]本實用新型的有益效果:硬體濾波信號與真實信號十分接近，信號處理效果較好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本實用新型的原理框圖。
[0007]圖2為低頻聞幅彳目號不意圖。
[0008]圖3為低頻低幅信號示意圖。
[0009]圖4為真實速度信號示意圖。
[0010]圖5為不同電路形式伯德圖。
[0011]圖6為電源電路模塊原理圖。
[0012]圖7為信號處理模塊電路圖。
[0013]圖8為雙電源RC低通濾波器電路圖。
[0014]圖9為雙電源RC高通濾波器電路圖。
[0015]圖10為信號前處理電路的電路圖。
[0016]圖11為信號後處理電路的電路圖。
[0017]圖12為信號處理效果對比圖。【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，本實施例是由電源模塊1、信號處理模塊2組成，所述的信號處理模塊2是由信號前處理模塊21、低通模塊22、積分模塊23、高通部分24及信號後處理模塊25組成，信號前處理模塊21、低通模塊22、積分模塊23、高通部分24及信號後處理模塊25依次電連接，電源模塊I是由MAX765晶片和LM2575-5晶片構成，電源模塊I為信號處理模塊2提供電源，電源為5V、12V和-12V,同時,加速度信號的+信號及-信號輸入信號處理模塊2，經過求差、低通、積分、高通及偏置和換向放大，最終完成速度信號輸出。
[0019]信號處理模塊的電路原理
[0020]通常，有效的車輛垂直速度信號頻率範圍為0.5?20Hz，鑑於傳感器信號由多種信號組成，包括不同頻率範圍和不同幅值的信號，因此，需針對性處理。由加速度信號積分獲得的信號大致包括如下四部分:噪聲信號、低頻高幅信號、低頻低幅信號和高頻低幅信號，其中前三類信號為需要排除的幹擾信號，第四類為目標垂直速度信號，如圖2、圖3和圖4所示。
[0021]根據前述信號成分的分析，設計低成本信號濾波積分系統，一方面實現加速度信號到速度信號的積分，另一方面實現幹擾信號的消除。在此為節約成本，以基本低通、高通濾波器進行組合，構建基於加速度傳感器，應用於懸架垂直速度獲取的信號處理系統。
[0022]在此，為保證信號處理實時性，選用一階系統進行處理，積分模塊採用截止頻率較低的低通濾波器組成，在此，分別對低通一積分一高通電路、低通一低通一高通電路進行分析，其伯德圖如圖5所示。
[0023]圖5中的左圖為低通一積分一高通電路，圖5中的右圖為低通一低通一高通電路，由圖5可知,低通一積分一高通無法實現高通效果,低通一低通一高通電路較好實現帶通並進行積分。因此，本實用新型處理電路結構採用低通(濾波)、低通(積分)與高通組成。
[0024]加速度信號處理電路的硬體
[0025]電源模塊I由MAX765及LM2575-5及其外圍電路組成，為信號處理模塊2提供參考電壓(5V、12V、- 12V)，其電路圖如圖6所示。
[0026]LM2575-5穩壓晶片，是美國國家半導體公司生產的集成穩壓電路，是傳統三端式穩壓集成電路的理想替代產品，其最大穩態誤差為4%，效率為75%?88%，輸入電壓為5-42V。通過提供的穩5V信號進行分壓，用於信號後處理中加以固定偏置，如圖1所示。
[0027]鑑於速度信號經高通濾波後具有正負電壓的特點，在此需要對運放進行雙電源供電，針對LM358運放，其電壓輸入允許範圍為土 15V，因此，在此基於MAX765設計負電壓產生模塊，提供±12V電壓。MAX765晶片，為+3V至+15V輸入，-12V輸出。在此，輸出電壓可調，如公式(I)所示，其中RR5在此選擇量程為100K的電位計，用於調整負電壓輸出
[0028]Vout=-L 5 X RR5/R19 (I)
[0029]信號處理模塊2原理圖如圖7所示，為基於雙電源的LM358組成，電路分為兩部分，下側為前處理電路及後處理電路，上側為信號處理主模塊。
[0030]一階低通濾波器如圖8所示，為低通RC濾波器，傳遞函數G如公式⑵所示，增益GH，截止角頻率％，如公式(3)所示，在此基於有效信號頻率，對於濾噪低通濾波器增益為2，截止頻率為17.5Hz，對於積分低通濾波，增益為2，截止頻率為0.16Hz。
【權利要求】
1.一種應用於車輛垂直加速度信號處理的信號處理電路，其特徵在於:是由電源模塊和信號處理模塊組成，所述的信號處理模塊是由信號前處理模塊、低通模塊、積分模塊、高通部分及信號後處理模塊組成，信號前處理模塊、低通模塊、積分模塊、高通部分及信號後處理模塊依次電連接，電源模塊是由MAX765晶片和LM2575-5晶片構成，電源模塊為信號處理模塊提供電源，加速度信號的+信號及-信號輸入信號處理模塊，經過求差、低通、積分、高通及偏置和換向放大，最終完成速度信號輸出。
【文檔編號】G01P15/00GK203732560SQ201420120601
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月18日 優先權日:2014年3月18日
【發明者】李靜, 王子涵, 韓佐悅, 曹振, 禚帥帥, 馬堯 申請人:吉林大學