一种基于智能车的信号调理电路的制作方法

1.本实用新型涉及信号调理技术领域，更具体地说，涉及一种基于智能车的信号调理电路。


背景技术：

2.在智能车安全驾驶技术领域中，信号调理电路是较为常用的电子电路。目前，信号调理电路的任务和工作条件是对带宽和增益，对超音频(如20khz)毫伏级的信号放大，且动态范围较大及对信号进行转换，对放大后的信号进行幅度检波。然而，使用分立元件搭建的电路虽然能实现信号转换及幅度检波，但上述电路结构较为复杂，在调试过程中不够方便，且电路性能会随电源电压的波动而变化，导致信号/数据处理不够准确。
3.因此，如何简化电路结构及提高调试的简易性成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述使用分立元件搭建的电路虽然能实现信号转换及幅度检波，但上述电路结构较为复杂，在调试过程中不够方便，且电路性能会随电源电压的波动而变化，导致信号/数据处理不够准确的缺陷，提供一种电路结构较为简单且稳定性较好的基于智能车的信号调理电路。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于智能车的信号调理电路，具备：
6.检测电路，其被配置于信号调理电路的前侧，用于获取智能车行使在预设车道的位置信号；
7.偏置电压电路，其用于接收电源端输入的偏置电压信号；
8.放大电路，其一端与所述检测电路的输出端连接，用于接收所述位置信号，
9.所述放大电路的另一端耦接于所述偏置电压电路的输出端，用于接收所述偏置电压信号，在所述位置信号上叠加直流分量；
10.检波电路，其输入端与所述放大电路的输出端连接，用于接收所述位置信号，并减去所加的偏置电压信号，以恢复原位置信号；
11.主控器，其输入端与所述检波电路的输出端连接，用于接收经恢复的所述位置信号，并根据输入的所述位置信号分析所述智能车在所述预设车道内行使的位置状态。
12.在一些实施方式中，所述放大电路包括第一放大器及第二放大器，
13.所述第一放大器的同相端与所述偏置电压电路的输出端连接，用于接收所述偏置电压信号，
14.所述第一放大器的反相端与所述检测电路的输出端连接，用于接收所述位置信号，
15.所述第二放大器的反相端通过第五电阻与所述第一放大器的输出端连接，
16.所述第二放大器的同相端耦接于所述第一放大器的同相端，
17.所述第二放大器的输出端与所述检波电路的输入端连接。
18.在一些实施方式中，所述放大电路还包括第三电阻，
19.所述第三电阻的一端通过第三电容与所述检测电路的输出端连接，
20.所述第三电阻的另一端耦接于所述第一放大器的输出端。
21.在一些实施方式中，所述放大电路还包括第六电阻，
22.所述第六电阻的一端耦接于所述第二放大器的输出端，
23.所述第六电阻的另一端与所述第二放大器的反相端连接。
24.在一些实施方式中，所述检测电路包括串联连接的检测线圈及第一电容，
25.所述检测线圈的一端与所述第一放大器的反相端连接，
26.所述第一电容的一端与公共端连接。
27.在一些实施方式中，所述偏置电压电路包括串联连接的第一电阻及第二电阻，
28.所述第一电阻的一端与所述电源端连接，
29.所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端分别与所述第一放大器的同相端连接，
30.所述第二电阻的另一端与公共端连接。
31.在一些实施方式中，所述检波电路包括第一二极管、第七电阻及第四电容，
32.所述第一二极管的阳极耦接于所述第二放大器的输出端，
33.所述第一二极管的阴极与所述第七电阻的一端及所述第四电容的一端连接，
34.所述主控器的输入端与所述第四电容的一端连接，
35.所述第七电阻的另一端及所述第四电容的另一端与公共端连接。
36.在本实用新型所述的基于智能车的信号调理电路中，包括用于获取智能车行使在预设车道的位置信号的检测电路、偏置电压电路、放大电路、检波电路及主控器，其中，放大电路的一端与检测电路的输出端连接，用于接收位置信号，放大电路的另一端耦接于偏置电压电路的输出端，用于接收偏置电压信号，在位置信号上叠加直流分量；检波电路减去增加在位置信号上的偏置电压信号，以恢复原位置信号；主控器的输入端与检波电路的输出端连接，用于接收经恢复的位置信号，并根据输入的位置信号分析智能车在预设车道内行使的位置状态。与现有技术相比，通过将检测线圈安装在智能车体上，在智能车前进的过程中，检测线圈与预设车道内载流线之间相互作用，由于二者之间存在空间方位，使得检测线圈可输出感应电动势，将检测线圈输出的电信号经过放大、检波等处理，转换为主控器能接收的位置信号，以提高数据反馈及处理可靠性及稳定性。
附图说明
37.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
38.图1是本实用新型提供基于智能车的信号调理电路一实施例的电路原理图。
具体实施方式
39.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
40.如图1所示，在本实用新型的基于智能车的信号调理电路的第一实施例中，基于智能车的信号调理电路100包括检测电路101、偏置电压电路102、放大电路103、检波电路104及主控器u102。
41.其中，检测电路101用于随时判断出智能车与预设车道的相对位置，以获取智能车行使在预设车道或载流线赛道内的实时数据。
42.要实现智能车与预设车道或载流线赛道的相对定位，就必须在智能车上排列多个相同的检测线圈，与此对应，每个检测线圈都配接相同的信号调理电路，只有位于预设车道或载流线赛道正上方的线圈对应的电路输出信号最大。
43.也就是说，智能车与预设车道或载流线赛道的相对位置由多路检测线圈中输出信号的相对最大值决定，而与每个检测线圈输出的信号大小无直接关系，找出各路线圈中感应电动势的最大值，就可知车道在该线圈下方。
44.偏置电压电路102为放大电路103提供输入偏置电压。
45.放大电路103用于对输入的位置信号进行增益。
46.检波电路104用于减去增加在位置信号上的偏置电压信号，以恢复原位置信号。
47.主控器u102具有运算、比较及根据输入的位置信号进行调整/修正智能车在预设车道或载流线赛道的相对定位。
48.具体地，检测电路101被配置于信号调理电路的前侧，用于获取智能车行使在预设车道的位置信号，并将上述信号输出至放大电路103。
49.举例而言，检测线圈(属于检测电路101)输出的感应电动势须经过放大和必要的处理，最后提供给智能车的主控器u102，以获取智能车与预设车道或载流线赛道的位置信息。
50.例如，将检测线圈输出的频率20khz、大约毫伏级的信号进行放大，放大倍数约1 000倍(60db)，然后进行幅度检波转换为直流电压，主控器u102对每路检测信号只采样一次就可知道信号大小，巡回采集多路电压进行比较，通过“找最大”就能获取智能车与预设车道或载流线赛道的定位数据。
51.进一步地，偏置电压电路102用于接收电源端(对应vcc+7.2v)输入的偏置电压信号，对输入的偏置电压信号进行分压后，再输出至放大电路103。
52.放大电路103的一端与检测电路101的输出端连接，用于接收位置信号，
53.放大电路103的另一端耦接于偏置电压电路102的输出端，用于接收偏置电压信号。
54.放大电路103将输入的位置信号进行放大处理，将偏置电压信号叠加在位置信号上，使得输出位置信号上叠加有直流分量，再输出至检波电路104。
55.进一步地，检波电路104的输入端与放大电路103的输出端连接，用于接收位置信号，并减去所加的偏置电压信号，以恢复原位置信号，再将恢复原的位置信号输出至主控器u102。
56.主控器u102的输入端与检波电路104的输出端连接，用于接收经恢复的位置信号，并根据输入的位置信号分析智能车在预设车道内行使的位置状态。
57.具体而言，主控器u102巡回采集各个调理电路的输出电压时，只需要比较哪一路输出的电压最大，就能实现寻道，并不关心具体电压的数值。这种“找最大”方法的优点是：
信号调理电路的输出电压与预设车道的激磁频率((20
±
2)khz)、激磁电流(50～150ma)有关，但激磁频率和激磁电流对各路检测电压的影响是相同的，上述“找最大”方法始终能够根据输出电压的相对最大值判断出智能车在预设车道内的位置状态。
58.其中，多个检测线圈也可以采用水平放置的方式，配接电路相同。但不难看出，若检测线圈水平放置在载流导线正上方时，感应电动势为零；检测线圈位于载流导线上方的一侧时，感应电动势较大；检测线圈位于载流导线上方的一侧，且偏离较远时，感应电动势减小。此时，智能车上的主控器u102应该快速巡回采集每个调理电路的输出电压，找出输出电压最大值，就可判断出赛道载流线就在该路检测线圈的正下方。
59.使用本技术方案，通过将检测线圈安装在智能车体上，在智能车前进的过程中，检测线圈与预设车道内载流线之间相互作用，由于二者之间存在空间方位，使得检测线圈可输出感应电动势，将检测线圈输出的电信号经过放大、检波等处理，转换为主控器能接收的位置信号，以提高数据反馈及处理可靠性及稳定性。
60.在一些实施方式中，为了提高输出信号的增益效果，可在放大电路103中设置第一放大器u1a及第二放大器u1b，上述放大器具有信号放大的作用。
61.具体地，第一放大器u1a的同相端(对应3脚)与偏置电压电路102的输出端连接，用于接收偏置电压电路102输入的偏置电压信号，
62.第一放大器u1a的反相端(对应2脚)与检测电路101的输出端连接，用于接收位置信号，第一放大器u1a将偏置电压信号叠加在位置信号，使得输出的位置信号含有直流分量。
63.进一步地，第二放大器u1b的反相端(对应6脚)通过第五电阻r105与第一放大器u1a的输出端(对应1脚)连接，经第一放大器u1a放大后的位置信号输出至第二放大器u1b。
64.第二放大器u1b的同相端(对应5脚)与第一放大器u1a的同相端(对应3脚)连接，第二放大器u1b的输出端(对应7脚)与检波电路104的输入端连接。
65.即，经过第五电阻r105输入第二放大器u1b的位置信号，由第二放大器u1b进行二级增益放大后，再输入检波电路104。
66.其中，第五电阻r105的阻值选取为1kω。
67.在一些实施方式中，为了提高输出位置信号的稳定性，可在放大电路103中设置第三电阻r103，其中，第三电阻r103为反馈电阻。
68.具体地，第三电阻r103的一端通过第三电容c103与检测电路101的输出端连接，第三电阻r103的另一端耦接于第一放大器u1a的输出端(对应1脚)。
69.举例而言，将第二级放大电路的增益设定为(r106/r105)＝30倍，可根据检测线圈l101(属于检测电路101)输出感应电动势的大小，适当选择第三电阻r103的阻值参数，可改变第一级的放大倍数，从而使总增益满足要求。
70.进一步地，放大电路103还包括第六电阻r106，其为反馈电阻。
71.具体地，第六电阻r106的一端耦接于第二放大器u1b的输出端(对应6脚)，第六电阻r106的另一端与第二放大器u1b的反相端(对应6脚)连接。
72.在一些实施方式中，为了保证位置信号获取的准确性，可在检测电路101设置检测线圈l101及第一电容c101，其中，检测线圈l101及第一电容c101串联连接。
73.具体地，检测线圈l101的一端与第四电阻r104的一端连接，第四电阻r104的另一
端与第一放大器u1a的反相端(对应2脚)连接，检测线圈l101获取的位置信号/感应电动势经第四电阻r104输入第一放大器u1a。
74.第一电容c101的一端与公共端连接。
75.具体而言，引入第四电阻r104是为了降低第一放大器u1a的直流增益，从而提高静态工作点的稳定性。但第四电阻r104的引入降低了第一放大器u1a的交流放大能力，故接入第三电容c103实现交流旁路。
76.其中，第三电容c103的容值选取为0.47μf。
77.在一些实施方式中，为了保证输入偏置电压的可靠性，可在偏置电压电路102中设置第一电阻r101及第二电阻r102。
78.其中，第一电阻r101及第二电阻r102串联连接，其具有分压的作用。
79.具体地，第一电阻r101的一端与电源端(对应vcc+7.2v)连接，第一电阻r101的另一端与第二电阻r102的一端分别与第一放大器u1a的同相端(对应3脚)连接，第二电阻r102的另一端与公共端连接。
80.具体而言，通过第一电阻r101及第二电阻r102对输入的电压进行分压，为第一放大器u1a提供输入偏置电压。其中，适当调节第二电阻r102可改变第一放大器u1a的输入偏置电压。
81.在一些实施方式中，为了提高信号调理电路的动态范围，可在检波电路104中设置第一二极管vd101、第四电容c104及第七电阻r107。
82.其中，第一二极管vd101的阳极与第二放大器u1b的输出端(对应7脚)连接，第一二极管vd101的阴极与第七电阻r107的一端及第四电容c104的一端连接，主控器u102的输入端(对应a/d端)与第四电容c104的一端连接，第七电阻r107的另一端及第四电容c104的另一端与公共端连接。
83.举例而言，第一电阻r101及第二电阻r102分别为第一放大器u1a提供输入偏置为电源电压vcc的一半，约3.6v，由于第一二极管vd101、第四电容c104及第七电阻r107构成正半周峰值检波电路104，检测线圈l101的感应电动势越大，检波电路104输出的直流电位越高。
84.如上所述，检测线圈l101输出的感应电动势受多种因素影响，变化范围较大，为增大此电路的输出摆幅，第一电阻r101的阻值选取为20kω，第二电阻r102的阻值选取为5.1kω，使第一放大器u1a的同相端的输入偏置电压降低到约1.8v，以降低检波电路104输出端的初始直流电位，增大信号调理电路的动态范围。
85.上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

技术特征：
1.一种基于智能车的信号调理电路，其特征在于，具备：检测电路，其被配置于信号调理电路的前侧，用于获取智能车行使在预设车道的位置信号；偏置电压电路，其用于接收电源端输入的偏置电压信号；放大电路，其一端与所述检测电路的输出端连接，用于接收所述位置信号，所述放大电路的另一端耦接于所述偏置电压电路的输出端，用于接收所述偏置电压信号，在所述位置信号上叠加直流分量；检波电路，其输入端与所述放大电路的输出端连接，用于接收所述位置信号，并减去所加的偏置电压信号，以恢复原位置信号；主控器，其输入端与所述检波电路的输出端连接，用于接收经恢复的所述位置信号，并根据输入的所述位置信号分析所述智能车在所述预设车道内行使的位置状态。2.根据权利要求1所述的基于智能车的信号调理电路，其特征在于，所述放大电路包括第一放大器及第二放大器，所述第一放大器的同相端与所述偏置电压电路的输出端连接，用于接收所述偏置电压信号，所述第一放大器的反相端与所述检测电路的输出端连接，用于接收所述位置信号，所述第二放大器的反相端通过第五电阻与所述第一放大器的输出端连接，所述第二放大器的同相端耦接于所述第一放大器的同相端，所述第二放大器的输出端与所述检波电路的输入端连接。3.根据权利要求2所述的基于智能车的信号调理电路，其特征在于，所述放大电路还包括第三电阻，所述第三电阻的一端通过第三电容与所述检测电路的输出端连接，所述第三电阻的另一端耦接于所述第一放大器的输出端。4.根据权利要求2所述的基于智能车的信号调理电路，其特征在于，所述放大电路还包括第六电阻，所述第六电阻的一端耦接于所述第二放大器的输出端，所述第六电阻的另一端与所述第二放大器的反相端连接。5.根据权利要求2所述的基于智能车的信号调理电路，其特征在于，所述检测电路包括串联连接的检测线圈及第一电容，所述检测线圈的一端与所述第一放大器的反相端连接，所述第一电容的一端与公共端连接。6.根据权利要求2所述的基于智能车的信号调理电路，其特征在于，所述偏置电压电路包括串联连接的第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的一端与所述电源端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端分别与所述第一放大器的同相端连接，所述第二电阻的另一端与公共端连接。7.根据权利要求2所述的基于智能车的信号调理电路，其特征在于，所述检波电路包括第一二极管、第七电阻及第四电容，所述第一二极管的阳极耦接于所述第二放大器的输出端，
所述第一二极管的阴极与所述第七电阻的一端及所述第四电容的一端连接，所述主控器的输入端与所述第四电容的一端连接，所述第七电阻的另一端及所述第四电容的另一端与公共端连接。

技术总结
本实用新型涉及信号调理技术领域，公开了一种电路结构较为简单且稳定性较好的基于智能车的信号调理电路，具备：检测电路(101)，其用于获取智能车行使在预设车道的位置信号；偏置电压电路(102)，其用于接收电源端输入的偏置电压信号；放大电路(103)用于接收位置信号及偏置电压信号，在位置信号上叠加直流分量；检波电路(104)，其输入端与放大电路(103)的输出端连接，用于接收位置信号，并减去所加的偏置电压信号，以恢复原位置信号；主控器(U102)，其输入端与检波电路(104)的输出端连接，用于接收经恢复的位置信号，并根据输入的位置信号分析智能车在预设车道内行使的位置状态。分析智能车在预设车道内行使的位置状态。分析智能车在预设车道内行使的位置状态。


技术研发人员：施媚 姚钧瀚 陈娜 张文艳 石祥娜
受保护的技术使用者：施媚
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/8/17