[发明专利]一种电流波形/矩形脉冲转换电路装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电路装置，具体是指采集有刷直流电机转子的电流波动信号，并将其处理为脉冲方波输出，用于对电机转子旋转的圈数进行计数的一种电流波形/矩形脉冲转换电路装置。

背景技术

汽车车窗采用由电脑控制的驱动电机来升降玻璃，升降汽车车窗玻璃的驱动电机为有刷直流电机，简称电机；车窗玻璃作上升动作时，玻璃上沿与窗框之间，会发生夹住因不慎伸进的人手、人头或其他物件的危险，有报导小孩因头部伸进车窗而被正在关闭的玻璃夹死。为此，欧美标准规定，车窗玻璃在窗框下4～200毫米内自动上升时出现物体被夹应自动下降，被夹物体，包括人体所受到的压力须小于100牛顿，从而不至对人体造成伤害。要保证车窗玻璃在规定区域内具有防夹功能就必须检测玻璃的位置，要检测玻璃的位置则需要将电机转子旋转的圈数信号反馈给电脑，由电脑进行计数处理再控制电机执行。对电机转子旋转的角度数进行计数，简称转角计数；用于将电机转子旋转的物理量转换为电脉冲提供给电脑进行转角计数处理的电路装置称为转换电路装置。现有技术用于汽车车窗驱动电机转角计数的转换电路装置有两种，一种是电流式，另一种为霍尔式；所谓电流式，是由波形采集电路01将电机转子旋转产生的电流波动转换为电流波形信号，并直接将电流波形信号提供给电脑进行转角计数处理；由于电流波形成份复杂，波形中叠加有直流分量和二次以上的高次谐波，因此检测基波周期数十分困难，致使转角计数的误差大，误差累积高，计数不可靠；电流式的优势是成本低，劣势是可靠性差；所谓霍尔式，是采用内部设有霍尔电路的霍尔有刷直流电机，简称霍尔电机，将转子旋转的转角量，经霍尔电路转换为脉冲方波，经专设的馈线将脉冲方波提供给电脑进行转角计数处理；霍尔式的优势是可靠性高，劣势是成本高；因此，现有技术存在成本高或者可靠性差的问题与不足。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用由有源低通滤波器、电容切换电路和去直流整形电路构成的电路装置，工作时，由有源低通滤波器将波形采集电路提供的电流波形中的二次以上谐波滤除，由去直流整形电路将电流波形中的直流分量去除并整形为脉冲方波输出；电容切换电路受电脑控制，用于在电机启动、堵转或匀速运转时，通过接通或断开电容C3来降低或升高有源低通滤波器的截止频率，以克服因电机的工作变化导致二次以上谐波溢出劣化脉冲方波的技术方案，提供一种电流波形/矩形脉冲转换电路装置，旨在通过将电流波形转换为脉冲方波，使转换电路装置达到降低成本、计数可靠的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种电流波形/矩形脉冲转换电路装置，包括有源低通滤波器、电容切换电路和去直流整形电路，其中：所述的有源低通滤波器由运算放大器U1、电容C1、电容C2、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5构成；

所述的电容切换电路由晶体管Q1、电容C3、电阻R8、电阻R9构成；

所述的去直流整形电路由运算放大器U2、电容C4、电阻R6、电阻R7构成；

电容切换电路的所述电容C3的上端与有源低通滤波器的所述电容C2的上端并接；有源低通滤波器的所述运算放大器U1的输出端与去直流整形电路的所述电容C4的左端连接。

工作原理及有益效果

应用时，有源低通滤波器的所述电阻R2的左端与波形采集电路的电阻R1的上端连接，去直流整形电路的所述运算放大器U2的输出端与电脑输入端口连接，电容切换电路的所述电阻R8的左端与电脑控制端口MCU_CAP连接。

工作时，有源低通滤波器将波形采集电路提供的电流波形中的二次以上谐波滤除，滤除二次以上谐波的电流波形经所述电容C4耦合进入去直流整形电路，所述电容C4将电流波形中的直流分量去除，去直流整形电路将去除直流分量的电流波形整形为脉冲方波输出；

当电机启动时，电脑控制端口MCU_CAP输出高电平，使电容切换电路的所述晶体管Q1饱和导通，所述电容C3与有源低通滤波器的所述电容C2并联，有源低通滤波器决定截止频率高低的等效电容量增加，有源低通滤波器的截止频率降低，以消除因电机启动时，电流波形的畸变，致使二次以上谐波溢出有源低通滤波器致脉冲方波的劣化；

同样，当电机受阻时，如发生人手被夹，电机电流增加，MCU检测到过电流，电脑控制端口MCU_CAP输出高电平，将C3与C2并联，降低有源低通滤波器的截止频率，以保证此时电流波形中的二次以上谐波被正确滤除；