應(yīng)用于車輛垂直加速度信號處理的信號處理電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于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、高通部分及信號后處理模塊組成，電源模塊是由MAX765芯片和LM2575-5芯片構(gòu)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(jīng)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。本發(fā)明得到的硬件濾波信號與真實(shí)信號十分接近，信號處理效果較好。
【專利說明】應(yīng)用于車輛垂直加速度信號處理的信號處理電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種信號處理電路，特別涉及一種應(yīng)用于車輛垂直加速度信號處理的信號處理電路。
【背景技術(shù)】
[0002]對于車輛的懸架控制，準(zhǔn)確快速得到簧載及非簧載質(zhì)量垂直速度是控制的前提和重點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于車輛垂直加速度信號處理的信號處理電路，本發(fā)明針對垂直加速度有效頻率，進(jìn)行積分濾波，去除高頻及低頻噪聲信號，進(jìn)而得到有效速度信號。為提高電路適應(yīng)性，增加信號前處理及后處理電路，以應(yīng)于不同信號需求，同時(shí)在電路后端加入后處理電路，一方面將速度電壓信號增加固定偏置，用于恒正壓輸入，另一方面增加極性轉(zhuǎn)換電路，用于改變電路輸出電壓極性，并通過短路塊實(shí)現(xiàn)多路選擇，增加其適應(yīng)性。
`[0004]本發(fā)明是由電源模塊、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、高通部分及信號后處理模塊組成，信號前處理模塊、低通模塊、積分模塊、高通部分及信號后處理模塊依次電連接，電源模塊是由MAX765芯片和LM2575-5芯片構(gòu)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(jīng)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]本發(fā)明的有益效果:硬件濾波信號與真實(shí)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是本發(fā)明的原理框圖。
[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(shí)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為信號后處理電路的電路圖。
[0017]圖12為信號處理效果對比圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，本實(shí)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及信號后處理模塊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及信號后處理模塊25依次電連接，電源模塊I是由MAX765芯片和LM2575-5芯片構(gòu)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(shí),加速度信號的+信號及-信號輸入信號處理模塊2，經(jīng)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范圍為0.5~20Hz，鑒于傳感器信號由多種信號組成，包括不同頻率范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干擾信號，第四類為目標(biāo)垂直速度信號，如圖2、圖3和圖4所示。
[0021]根據(jù)前述信號成分的分析，設(shè)計(jì)低成本信號濾波積分系統(tǒng)，一方面實(shí)現(xiàn)加速度信號到速度信號的積分，另一方面實(shí)現(xiàn)干擾信號的消除。在此為節(jié)約成本，以基本低通、高通濾波器進(jìn)行組合，構(gòu)建基于加速度傳感器，應(yīng)用于懸架垂直速度獲取的信號處理系統(tǒng)。
[0022]在此，為保證信號處理實(shí)時(shí)性，選用一階系統(tǒng)進(jìn)行處理，積分模塊采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(jìn)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(shí)現(xiàn)高通效果,低通一低通一高通電路較好實(shí)現(xiàn)帶通并進(jìn)行積分。因此，本發(fā)明處理電路結(jié)構(gòu)采用低通(濾波)、低通(積分)與高通組成。
[0024]加速度信號處理電路的硬件
[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(wěn)壓芯片，是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的集成穩(wěn)壓電路，是傳統(tǒng)三端式穩(wěn)壓集成電路的理想替代產(chǎn)品，其最大穩(wěn)態(tài)誤差為4%，效率為75%~88%，輸入電壓為5-42V。通過提供的穩(wěn)5V信號進(jìn)行分壓，用于信號后處理中加以固定偏置，如圖1所示。
[0027]鑒于速度 信號經(jīng)高通濾波后具有正負(fù)電壓的特點(diǎn)，在此需要對運(yùn)放進(jìn)行雙電源供電，針對LM358運(yùn)放，其電壓輸入允許范圍為土 15V，因此，在此基于MAX765設(shè)計(jì)負(fù)電壓產(chǎn)生模塊，提供±12V電壓。MAX765芯片，為+3V至+15V輸入，-12V輸出。在此，輸出電壓可調(diào)，如公式(I)所示，其中RR5在此選擇量程為100K的電位計(jì)，用于調(diào)整負(fù)電壓輸出
[0028]Vout=-L 5XRR5/R19(I)
[0029]信號處理模塊2原理圖如圖7所示，為基于雙電源的LM358組成，電路分為兩部分，下側(cè)為前處理電路及后處理電路，上側(cè)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(shù)G如公式⑵所示，增益GH，截止角頻率％，如公式(3)所示，在此基于有效信號頻率，對于濾噪低通濾波器增益為2，截止頻率為17.5Hz，對于積分低通濾波，增益為2，截止頻率為0.16Hz。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于車輛垂直加速度信號處理的信號處理電路，其特征在于: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、高通部分及信號后處理模塊組成，信號前處理模塊、低通模塊、積分模塊、高通部分及信號后處理模塊依次電連接，電源模塊是由MAX765芯片和LM2575-5芯片構(gòu)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(jīng)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】G01P15/00GK103837704SQ201410098771
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】李靜, 王子涵, 韓佐悅, 曹振, 禚帥帥, 馬堯 申請人:吉林大學(xué)
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