一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置的制作方法

本发明涉及电子设备防护领域，尤其是涉及一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置。

背景技术：

1、现代电子设备中，尤其是通信设备和高频电子设备，接口的稳定性和抗干扰能力是确保设备正常运行的关键。在目前倾角传感器产品中，出现了can接口芯片烧毁、通信异常、心跳信号丢失以及ldo芯片损坏等问题，且在特定工况和市场中的发生率较高，为了满足不同工况和市场的需求，现需对现有的倾角传感器硬件防护接口进行改进和升级。

2、现有倾角传感器接口在面对复杂的电磁环境和高频干扰时，往往表现不足，易导致设备故障或性能下降。因此，需要设计一种具备高性能防护能力的接口，以提高设备在复杂环境中的稳定性和抗干扰能力。

技术实现思路

1、为解决背景技术中的技术问题，本发明提供了一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置，用于提高倾角传感器在复杂环境下的抗干扰能力和稳定性，该装置包括：

2、信号处理与控制模块：作为接口装置的处理核心，用以实现采集倾角和处理传感器数据，并与外部设备进行通信；

3、传感器接口模块：用以信号处理与控制模块与至少一个倾角传感器进行通信，实现冗余和故障检测切换功能；

4、can通信模块：用以实现信号处理与控制模块与外部can总线通信；

5、防护模块：用以实现各模块和can总线的过压、过流以及电磁干扰保护；

6、电源管理模块：与外部dc电源连接，用以为倾角传感器、信号处理与控制模块和can通信模块供电。

7、优选地，所述的防护模块包括：

8、设置在外部dc电源与电源管理模块之间的第一防护模块，用以实现对外部输入电源提供过压、过流以及电磁干扰保护；

9、设置在can通信模块与外部控制系统之间的第二防护模块，用以实现对can总线接口提供过压、过流以及电磁干扰保护。

10、优选地，所述第一防护模块包括电容、二极管、双向tvs管、保险丝、第一共模滤波器、第一压敏电阻、第二压敏电阻和第三压敏电阻，所述第一压敏电阻的两端连接在外部dc电源的电源线之间，第二压敏电阻和第三压敏电阻串联后与第一压敏电阻并联在电源线之间，所述共模滤波器的输入端与电源线连接，所述共模滤波器的第一输出端依次通过保险丝和二极管与电源管理模块连接，第二输出端接地，所述电容正极与连接电源管理模块连接，负极接地，所述双向tvs管连接在共模滤波器的第一输出端与第二输出端之间。

11、优选地，所述第二压敏电阻和第三压敏电阻之间的节点通过倾角传感器的金属外壳接地。

12、优选地，所述第二防护模块包括第二共模滤波器、第一压敏电阻、第二压敏电阻、tvs二极管、第一限流电阻、第二限流电阻和终端匹配电阻，所述第二共模滤波器的输入端与can通信模块的第一输出端和第一输出端连接，所述第二共模滤波器的第一输出端通过第一限流电阻与第一can总线连接，并通过第一压敏电阻接地，所述第二共模滤波器的第二输出端通过第二限流电阻与第二can总线连接，并通过第二压敏电阻接地，所述终端匹配电阻设置在第一can总线和第二can总线之间，所述tvs二极管的两个输入端分别与所述第二共模滤波器的第一输出端和第二输出端连接，所述tvs二极管的输出端接地。

13、优选地，所述终端匹配电阻用以提供与外部can总线特性阻抗相匹配的阻值，所述终端匹配电阻取值为120欧姆。

14、优选地，所述信号处理与控制模块通过第一uart接口与can通信模块通信。

15、优选地，该装置还包括与信号处理与控制模块连接的辅助模块，所述辅助模块包括led指示灯和外部通信接口，所述led指示灯包括温补灯和呼吸灯，所述外部通信接口包括第二uart接口和swd接口。

16、优选地，在调试检测时，所述信号处理与控制模块通过第二uart接口作为调试接口与外部上位机通信，通过swd接口作为程序下载接口与外部上位机通信。

17、优选地，对于实际监测精度要求较低的情况，仅采用一个较低精度的倾角传感器，或者采用一个较高精度的倾角传感器作为主传感器，并且搭配一个较低精度的倾角传感器作为从传感器，实现冗余设计保证监测可靠性和信号采集的稳定性；

18、对于实际监测精度要求较高的情况下，采用两个精度较高的倾角传感器，其中一个作为主传感器，另一个作为从传感器，当信号处理与控制模块检测到主传感器故障后则切换到从传感器继续采集角度数据，同时主传感器进行故障报警。

19、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

20、一、抗干扰能力高：该装置能够在强电磁干扰环境下保持稳定工作。

21、二、稳定性高：在各种复杂环境下，该装置依然能保证信号传输的完整性和稳定性。

22、三、通用性强：该装置适用于多种电子设备，特别是像倾角传感器这样的高频通信设备。

23、四、可靠性高：该装置能够显著提高倾角传感器的可靠性和使用寿命，减少因接口问题导致的设备故障和维护成本。

技术特征：

1.一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置，用以提高倾角传感器在复杂环境下的抗干扰能力和稳定性，其特征在于，该装置包括：

2.根据权利要求1所述的一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置，其特征在于，所述的防护模块包括：

3.根据权利要求2所述的一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置，其特征在于，所述第一防护模块包括电容(c1)、二极管(d2)、双向tvs管(d1)、保险丝(f1)、第一共模滤波器(t1)、第一压敏电阻(m1)、第二压敏电阻(m2)和第三压敏电阻(m3)，所述第一压敏电阻(m1)的两端连接在外部dc电源的电源线(v+，v-)之间，第二压敏电阻(m2)和第三压敏电阻(m3)串联后与第一压敏电阻(m1)并联在电源线(v+，v-)之间，所述共模滤波器(t1)的输入端与电源线(v+，v-)连接，所述共模滤波器(t1)的第一输出端依次通过保险丝(f1)和二极管(d2)与电源管理模块连接，第二输出端接地，所述电容(c1)正极与连接电源管理模块连接，负极接地，所述双向tvs管(d1)连接在共模滤波器(t1)的第一输出端与第二输出端之间。

4.根据权利要求3所述的一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置，其特征在于，所述第二压敏电阻(m2)和第三压敏电阻(m3)之间的节点通过倾角传感器的金属外壳接地。

5.根据权利要求2所述的一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置，其特征在于，所述第二防护模块包括第二共模滤波器(t2)、第一压敏电阻(l1)、第二压敏电阻(l2)、tvs二极管(u1)、第一限流电阻(r2)、第二限流电阻(r3)和终端匹配电阻(r1)，所述第二共模滤波器(t2)的输入端与can通信模块的第一输出端(can_h)和第一输出端(can_l)连接，所述第二共模滤波器(t2)的第一输出端通过第一限流电阻(r2)与第一can总线(can_h)连接，并通过第一压敏电阻(l1)接地，所述第二共模滤波器(t2)的第二输出端通过第二限流电阻(r3)与第二can总线(can_l)连接，并通过第二压敏电阻(l2)接地，所述终端匹配电阻(r1)设置在第一can总线(can_h)和第二can总线(can_l)之间，所述tvs二极管(u1)的两个输入端分别与所述第二共模滤波器(t2)的第一输出端和第二输出端连接，所述tvs二极管(u1)的输出端接地。

6.根据权利要求5所述的一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置，其特征在于，所述终端匹配电阻(r1)用以提供与外部can总线特性阻抗相匹配的阻值，所述终端匹配电阻(r1)取值为120欧姆。

7.根据权利要求1所述的一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置，其特征在于，所述信号处理与控制模块通过第一uart接口与can通信模块通信。

8.根据权利要求1所述的一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置，其特征在于，该装置还包括与信号处理与控制模块连接的辅助模块，所述辅助模块包括led指示灯和外部通信接口，所述led指示灯包括温补灯和呼吸灯，所述外部通信接口包括第二uart接口和swd接口。

9.根据权利要求8所述的一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置，其特征在于，在调试检测时，所述信号处理与控制模块通过第二uart接口作为调试接口与外部上位机通信，通过swd接口作为程序下载接口与外部上位机通信。

10.根据权利要求1所述的一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置，其特征在于，对于实际监测精度要求较低的情况，仅采用一个较低精度的倾角传感器，或者采用一个较高精度的倾角传感器作为主传感器，并且搭配一个较低精度的倾角传感器作为从传感器，实现冗余设计保证监测可靠性和信号采集的稳定性；

技术总结本发明涉及一种高性能硬件防护倾角传感器接口装置，该装置包括：信号处理与控制模块：作为接口装置的处理核心，用以实现采集倾角和处理传感器数据，并与外部设备进行通信；传感器接口模块：用以信号处理与控制模块与至少一个倾角传感器进行通信，实现冗余和故障检测切换功能；CAN通信模块：用以实现信号处理与控制模块与外部CAN总线通信；防护模块：用以实现各模块和CAN总线的过压、过流以及电磁干扰保护；电源管理模块：与外部DC电源连接，用以为倾角传感器、信号处理与控制模块和CAN通信模块供电。与现有技术相比，本发明具有抗干扰能力高、稳定性高、通用性强、可靠性高的优点。技术研发人员：刘岳,张同兴,曹宝璧,黎伟,肖白发,马帝力受保护的技术使用者：直川科技（上海）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20