一种电阻采样断线检测电路及方法

技术领域

本发明涉及电子电力领域，具体涉及一种电阻采样断线检测电路及方法。

背景技术

非道路电动车在日常生活中使用越来越广泛，其能正常行驶是通过驾驶者控制电子油门踏板，给出模拟电子信号给控制器或处理器，由控制器或处理器将模拟信号处理后控制电动机的输出功率、转速及正反转。目前在市场上非道路电动车辆的电阻式油门踏板大多是输出1-10kΩ三线制滑动电阻器或输出0–5kΩ两线制滑动电阻器，这两种都是通过硬线与电机驱动器连接。

为了检测电阻断线或防止短路过流，目前采取的方式是通过检测滑动电阻器处在不同的状态输出的信号到MCU口的不同电压来判断其是否断线或短路，但是，针对两线制或三线制电阻，无法判断是哪根线断开。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种电阻采样断线检测电路，包括：供电端，连接电阻器R1；所述电阻器R1的2号引脚连接有电阻检测回路和MCU的MCU_AD_1口；所述电阻检测回路连接所述MCU的MCU_Control_1口；所述电阻器R1的3号引脚连接有短路限流回路和所述MCU的MCU_AD_2口；所述短路限流回路用以限制短路电流，所述短路限流回路连接所述MCU的MCU_Control_2口；所述MCU判断是否故障及故障点；所述MCU连接用户界面，将所述故障点显示在所述用户界面；所述电阻器包括两线制电阻器R1和三线制电阻器R2；所述三线制电阻器R2的1号引脚接入VDD端。

优选的：所述电阻检测回路包括三极管Q2，所述三极管Q2的基极连接所述MCU_Control_1口，发射极通过电阻R7接地，集电极连接三极管Q1的基极和电阻R5；所述三极管Q1的发射极连接电阻R4，所述电阻R4和所述电阻R5的另一端接入VCC端；所述三极管Q1的集电极连接二极管D1的正极，所述二极管Q1的负极连接所述电阻器R1的2号引脚、电阻R2的一端和电阻R3的一端；所述电阻R2的另一端接入VCC端，所述电阻R3的另一端连接电阻R6的一端和所述MCU_AD_1口，所述电阻R6的的另一端接地。

优选的：所述VDD端和所述VCC端的电压值不同。

优选的：所述电阻器R1的3号引脚通过电阻R8连接所述MCU_AD_2口，所述电阻R8和所述MCU_AD_2口之间还连接有电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端接地。

优选的：所述短路限流回路包括三极管Q3，所述三极管Q3的集电极连接所述电阻器R1的3号引脚，发射极通过电阻R13接地，基极连接电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端连接运放的1号引脚；所述运放的3号引脚通过电阻R12连接所述MCU_Control_2口；所述运放的2号引脚连接电阻R11的一端，所述电阻R11的另一端连接所述三极管Q3的发射极。

还提供一种电阻采样断线检测方法，所述方法适用于上述权利要求1-5所述的任一检测电路，所述方法包括检测方法一和检测方法二，所述检测方法一适用于两线制电阻器R1，所述检测方法二适用于三线制电阻器R2。

优选的：所述检测方法一包括：

S1、MCU初始化；

S2、MCU_Control_1口输出高电平，MCU_Control_2口输出低电平；

S3、所述MCU检测MCU_AD_1口的电压，并根据测量的电压值判断所述两线制电阻器R1的2号引脚是否断线；同时MCU检测MCU_AD_2口的电压，并根据测量的电压值判断所述两线制电阻器R1的3号引脚是否断线；

S4、所述MCU将检测结果显示在用户界面。

优选的：所述S3步骤中，在所述MCU_AD_2口电压值为0的情况下，所述MCU判定所述两线制电阻器R1的3号引脚断线。

优选的：所述检测方法二包括：

L1、MCU初始化；

L2、MCU_Control_1口输出低电平，MCU_Control_2口输出低电平；

L3、所述MCU检测MCU_AD_1口的电压，并根据测量的电压值判断所述三线制电阻器R1的2号引脚是否断线；同时MCU检测MCU_AD_2口的电压，并根据测量的电压值判断所述三线制电阻器R1的3号引脚或1号引脚是否断线；

L4、所述MCU将检测结果显示在用户界面。

优选的：所述L3步骤中，在所述MCU_AD_2口的电压值为0的情况下，所述MCU判定所述三线制电阻器R1的3号引脚断线，在所述MCU_AD_2口有电压的情况下，根据VCC端和VDD端的电压值来判断1号引脚是否断线。

本发明的技术效果和优点：

本发明提供的一种电阻采样断线检测电路基方法，针对检测电阻式油门踏板的断线能实时反馈到用户界面，方便用户检查和解决故障问题，以及限制油门踏板短路电流，避免因油门踏板短路而损坏其他与其共用电源的电路，大大提高了控制器的可靠性；还可以检测出两线制或三线制电阻式油门踏板的断线，可以精确到电阻的哪根线断开。

附图说明

图1是本申请实施例提供的三线制电阻器R1的电路连接图；

图2是本申请实施例提供的两线制电阻器R1的电路连接图；

图3是本申请实施例提供的两线制电阻器R1的断线测试方法流程图；

图4是本申请实施例提供的三线制电阻器R1的断线测试方法流程图。

图中：

1、电阻检测回路；2、短路限流回路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

请参阅图1-图2，在本实施例中提供一种电阻采样断线检测电路，包括：供电端，连接电阻器R1；电阻器R1的2号引脚连接有电阻检测回路和MCU的MCU_AD_1口；电阻检测回路连接MCU的MCU_Control_1口；电阻器R1的3号引脚连接有短路限流回路和MCU的MCU_AD_2口；短路限流回路用以限制短路电流，短路限流回路连接MCU的MCU_Control_2口；MCU判断是否故障及故障点；MCU连接用户界面，将故障点显示在用户界面；电阻器包括两线制电阻器R1和三线制电阻器R2；三线制电阻器R2的1号引脚接入VDD端。

电阻检测回路包括三极管Q2，三极管Q2的基极连接MCU_Control_1口，发射极通过电阻R7接地，集电极连接三极管Q1的基极和电阻R5；三极管Q1的发射极连接电阻R4，电阻R4和电阻R5的另一端接入VCC端；三极管Q1的集电极连接二极管D1的正极，二极管Q1的负极连接电阻器R1的2号引脚、电阻R2的一端和电阻R3的一端；电阻R2的另一端接入VCC端，电阻R3的另一端连接电阻R6的一端和MCU_AD_1口，电阻R6的的另一端接地，电阻器R1的3号引脚通过电阻R8连接MCU_AD_2口，电阻R8和MCU_AD_2口之间还连接有电阻R9的一端，电阻R9的另一端接地，VDD端和VCC端的电压值不同，为了不影响电阻器R1接线正常时的检测，电阻R2一般选百K欧姆级别，在本实施例中，电阻R2选用200KW，电阻R3和电阻R6是将VCC端分压后输入到MCU_AD_1口，防止电压过高损坏MCU_AD_1口，不同的需求或不同的MCU，电阻R3和电阻R6取值不同，电阻R8和电阻R9同样起到分压作用。

短路限流回路在电阻器R1的1号引脚和3号引脚短路的情况下，限制短路电流防止烧坏VDD电源及避免影响其他电路的正常工作，包括三极管Q3，三极管Q3的集电极连接电阻器R1的3号引脚，发射极通过电阻R13接地，基极连接电阻R10的一端，电阻R13为限流电阻，电阻R10的另一端连接运放的1号引脚；运放的3号引脚通过电阻R12连接MCU_Control_2口；运放的2号引脚连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接三极管Q3的发射极；通过运放与三极管Q3搭成的恒流源电路，在电阻器R1的1号引脚和3号引脚短路的情况下，电流通过三极管Q3和电阻R13到地，短路电流被电阻R13限制住，通过选择电阻R13的不同阻值来调整所需要的最大电流.

当采样电阻R13的电压变化时，直接反馈到运放的反相输入端，即2号引脚，它与3号引脚的同相输入端电压的差值被运放放大，输出控制三极管Q3的基极电流，改变三极管Q3的内阻，从而改变发射极与集电极间的电压降，从而使采样电阻R13的电压保持不变，以达到负载电流恒定的目的；在本实施例中，提供输出13mA的恒流源，MCU_Control_2口为3.3V，根据运放虚断：V+＝3.3V，根据运放虚短：V-＝3.3V；电阻R13两端电压＝3.3V，根据三极管的特性，三极管Q3基极电压Vb＝3.3+0.7＝3.7V；即运放输出3.7V，电阻R13＝3.3/0.013＝254Ω，电阻R3为三极管提过基极电流，一般选取电阻R3＝3.7/0.013＝285Ω，电阻R11起缓冲限流的作用，一般选取1K～100K之间，在本实施例中选用10K。

请参阅图3-图4，在本实施例中提供一种电阻采样断线检测方法，方法适用于上述检测电路，包括检测方法一和检测方法二，检测方法一适用于两线制电阻器R1，检测方法二适用于三线制电阻器R2。

检测方法一包括：

S1、MCU初始化；

S2、MCU_Control_1口输出高电平，MCU_Control_2口输出低电平；

S3、MCU检测MCU_AD_1口的电压，并根据测量的电压值判断两线制电阻器R1的2号引脚是否断线；同时MCU检测MCU_AD_2口的电压，并根据测量的电压值判断两线制电阻器R1的3号引脚是否断线；

S4、MCU将检测结果显示在用户界面。

在S3步骤中，在两线制电阻器R1的3号引脚断线的情况下，MCU_AD_2口电压值为0，所以MCU根据MCU_AD_2口的电压值是否为0，判定两线制电阻器R1的3号引脚是否断线；在两线制电阻器R1的2号引脚断线的情况下，由电阻R4、电阻R5、电阻R7、三极管Q1、三极管Q2和二极管D1搭成的电源通过电阻R3、电阻R6到MCU_AD_1口，而正常情况下，回路还经过了电阻器R1，所以在两线制电阻器R1的2号引脚断线和正常这两种情况下，MCU_AD_1口测量的电压值不同，所以MCU根据MCU_AD_1口的电压值判定两线制电阻器R1的2号引脚是否断线。

检测方法二包括：

L1、MCU初始化；

L2、MCU_Control_1口输出低电平，MCU_Control_2口输出低电平；

L3、MCU检测MCU_AD_1口的电压，并根据测量的电压值判断三线制电阻器R1的2号引脚是否断线；同时MCU检测MCU_AD_2口的电压，并根据测量的电压值判断三线制电阻器R1的3号引脚或1号引脚是否断线；

L4、MCU将检测结果显示在用户界面。

L3步骤中，在三线制电阻器R1的2号引脚断线的情况下，VCC端的电流依次流经电阻R2、电阻R3和电阻R6，到达MCU_AD_1口，所以MCU通过检测MCU_AD_1口电压值来判断三线制电阻器R1的2号引脚是否断线；在三线制电阻器R1的3号引脚断线的情况下，MCU_AD_2口的电压值为0，所以MCU根据MCU_AD_2口的电压值是否为0，判定三线制电阻器R1的3号引脚是否断线；在三线制电阻器R1的1号引脚断线的情况下，三线制电阻器R1流经的是VCC端的电流，在三线制电阻器R1的1号引脚连接正常的情况下，三线制电阻器R1流经的是VDD端的电流，而VCC端和VDD端电压值不同，MCU通过测量MCU_AD_2口的电压值，判断1号引脚是否断线；在本实施例中，VCC端电压为12V，VDD端电压为5V。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。