传感器、信号采集处理系统、车辆的制作方法

1.本实用新型涉及控制技术领域，具体涉及传感器、信号采集处理系统、车辆。


背景技术：

2.随着设备电气化程度提高，传感器数量增多，每个传感器需要单独信号线与控制器连接，导致出现问题如下：
3.1.各传感器间信号与信号容易相互干扰；
4.2.要求控制器需要更多引脚，导致控制器成本上升；
5.3.设备线束越来越粗，导致设备线束不易布置。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是至少解决现有的设备上传感器与控制器之间采用信号线进行通讯致使需要较多引脚的控制器，使控制器成本较高，以及信号线的增多导致不易布线的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
7.本实用新型的第一方面提出了一种传感器，包括：
8.物理量转换模拟量模块；
9.a/d转换器，与所述物理量转换模拟量模块通讯连接，用于接收物理量转换模拟量模块所发出的模拟信号并将所述模拟信号转换为数字信号；
10.处理器，与所述a/d转换器通讯连接，用于接收所述数字信号并将所述数字信号进行处理；
11.分光器，与所述处理器通讯连接，用于接收处理的所述数字信号并将处理的所述数字信号转换为光信号并将光信号发射出去；
12.输出光模块，与所述分光器通讯连接，用于接收所述分光器所发出的光信号。
13.根据本实用新型的传感器，将物理量转换为模拟量信号，并将模拟量信号转换为数字信号，再将数字信号转换为光信号，最终通过输出光模块发射出去，该传感器通过光纤与控制器通讯，可减少传统传感器的信号线数量，进而减少控制器所需要的引脚，同时可简化布线，采用光信号传输还可避免现有技术中传感器的信号线(电信号线)之间的相互干扰。
14.另外，根据本实用新型的传感器，还可具有如下附加的技术特征：
15.在本实用新型的一些实施例中，所述传感器还包括光采集供电装置，所述光采集供电装置可通过光进行发电，所述光采集供电装置用于向所述物理量转换模拟量模块、所述a/d转换器、所述处理器和所述分光器供电。
16.在本实用新型的一些实施例中，所述光采集供电装置包括供电模块和光伏模块；所述供电模块与所述光伏模块电连接，所述光伏模块通过光发电并通过所述供电模块可向所述物理量转换模拟量模块、所述a/d转换器、所述处理器和所述分光器供电。
17.在本实用新型的一些实施例中，所述输出光模块为频率可调的输出光模块。
18.本实用新型的第二方面提出了一种信号采集处理系统，包括第一方面所述的传感器。
19.在本实用新型的一些实施例中，所述信号采集处理系统还包括控制器和光纤，所述传感器通过光纤与所述控制器通讯连接。
20.在本实用新型的一些实施例中，所述光纤被构造为其所传输的光信号可被所述传感器的光采集供电装置接收。
21.在本实用新型的一些实施例中，所述输出光模块和所述传感器的光采集供电装置集成在一起，使所述光采集供电装置可接收到所述光纤传输的光信号。
22.在本实用新型的一些实施例中，所述传感器的数量至少为一个。
23.本实用新型的第三方面提出了车辆，包括第一方面所述的传感器或第二方面所述的信号采集处理系统。
24.在本实用新型的一些实施例中，所述控制器为ecu控制单元。
附图说明
25.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
26.图1示意性地示出了本实用新型传感器实施例的结构框图；
27.图2示意性地示出了本实用新型信号采集处理系统实施例的结构框图(传感器为一个)；
28.图3示意性地示出了本实用新型信号采集处理系统实施例的结构框图(传感器为多个)；
29.附图标记如下：
30.10、传感器；11、物理量转换模拟量模块；12、a/d转换器；13、处理器；14、分光器；15、输出光模块；16、光采集供电装置；161、供电模块；162、光伏模块；20、光纤；30、控制器。
具体实施方式
31.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
32.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
33.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/
或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
34.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
35.根据本实用新型的实施方式，提出了一种传感器，如图1所示，包括物理量转换模拟量模块11、a/d转换器12、处理器13、分光器14和输出光模块15；其中，a/d转换器12与物理量转换模拟量模块11通讯连接，a/d转换器12用于接收物理量转换模拟量模块11所发出的模拟信号并将模拟信号转换为数字信号；处理器13与所述a/d转换器12通讯连接，处理器13用于接收所述数字信号并将所述数字信号进行处理，具体的，处理器13具有信号处理，物理量转模拟量、模拟量转数字量；光谱分离；数据通信、能源管理，标定，数据存储、加密、校验等功能；分光器14与处理器13通讯连接，分光器14用于接收处理的所述数字信号并将处理的所述数字信号转换为光信号，分光器14可将不同波长的光分光；输出光模块15与所述分光器14通讯连接，输出光模块15用于接收所述分光器14所发出的光信号并将光信号发射出去。
36.可以理解地是，物理量转换模拟量模块11可以包括现有技术中传感器10所具有的敏感元件、转换元件和变换电路，敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有光的物理信号，转换元件将敏感元件输出的物理量转换为电信号，并通过变化电路进行放大，敏感元件、转换元件和变换电路属于现有技术，在此不是本实用新型所要解决技术问题的重点，在此不做具体描述和限定。
37.在本实用新型的一些实施例中，传感器10还包括光采集供电装置16，光采集供电装置可通过光进行发电，光采集供电装置16用于向物理量转换模拟量模块11、a/d转换器12、处理器13和分光器14供电。具体的，光采集供电模块161可以分别与物理量转换模拟量模块11、a/d转换器12、处理器13和分光器14电连接。通过光采集供电装置16为传感器10进行供电，可解决采用电源供电需要走线布置的问题，进一步简化走线布置以降低成本。具体的，光采集供电装置16可包括供电模块161和光伏模块162，供电模块161与光伏模块162电连接，光伏模块162通过光发电并通过供电模块161可向物理量转换模拟量模块11、所述a/d转换器12、处理器13和分光器14供电，具体的，供电模块161可以与物理量转换模拟量模块11、所述a/d转换器12、处理器13和分光器14电连接进行供电。光采集供电装置16可以采用光敏二级管或光敏三级光等光敏发电元件进行发电向传感器10供电。
38.在本实用新型的一实施例中，输出光模块15为频率可调的输出光模块15，用于调
制发射光的频率、关闭频率、波长、强度、相位等参数，并将光信号通过光纤20发射出去进行通讯。输出光模块15为现有技术，具体结构在此不详细赘述。
39.根据本实用新型的实施方式，提出了一种信号采集处理系统，如图2所示，包括上述传感器10，信号采集处理系统还可包括控制器30和光纤20，传感器10通过光纤20与控制器30通讯连接。
40.具体的，传感器10通过光纤20与光电隔离器通讯连接，光电隔离器与控制器30通讯连接。控制器30可以为处理器，例如车辆用的ecu控制单元，或者为单片机等芯片。
41.在本实用新型的一些实施例中，输出光模块和传感器的光采集供电装置集成在一起，控制器在向输出光模块发送光信号时，光采集供电装置可接收到光纤传输的光信号以发电为传感器进行供电。具体的，可以是光采集供电装置上的光伏模块与输出光模块集成在一起，光伏模块可接收到光纤传输的光信号以发电为传感器进行供电。本实用新型还可以通过其它的结构实现光伏模块接收光纤传输的光信号进行发电，例如，光纤20被构造为其所传输的光信号可被传感器的光采集供电装置16接收。具体的，进而在传感器10与控制器30之间的光纤上设置光纤接头，即控制器30与光纤20接头之间为单根光纤，光纤接头与传感器之间为两根光纤，其中一根光纤与输出光模块连接，另一根光纤的端部朝向光伏模块或与光伏模块连接，另一根光纤所传输的光信号可照射到光伏模块的光敏感元件上进行发电为传感器供电。为便于理解光伏发电和传感器10与控制器30的通讯过程，下面举例进行说明。
42.传感器10在一个周期t的第一预设时间t1内接收控制器30所发送的光信号，光采集供电装置16接收控制器30所发送的光信号产生电能并为传感器10供电，传感器10将采集的物理量信息转换为光信号，并在一个周期t的第二预设时间t2通过光纤20发送给控制器30。
43.例如，t1可以为0-500ms，在这段时间内控制器30通过光纤20向传感器10发送光信号，目的是通过光纤20产生的光照射到光伏模块162上，光伏模块162产生电能，传感器10中的物理量转换模拟量模块11采集信号，并最终通过输出光模块15在500ms-1000ms内向控制器30发送光信号实现传感器10与控制器30之间的通讯。其中，t1 t2≤t。
44.在本实用新型的一实施例中，传感器10的数量至少为一个，如图3所示，也可以为多个，每个传感器10可以通过一根光纤20与控制器30进行通讯连接，当传感器10为多个，且检测的物理量不同时，可以通过不同光的波长和/或发射频率和/关断频率和/或占空比对应不同的物理量，控制器30根据不同光的波长和/或发射频率和/关断频率和/或占空比对相应的物理量进行解析处理。
45.根据本实用新型的实施方式，提出了一种车辆，包括所述传感器10或所述信号采集处理系统。尤其是应用在车辆发动机的检测上，即发动机控制器30通过光纤20与传感器10的通讯，可避免车辆内布线复杂即信号线相互干扰，以及发动机控制器30引脚过多的问题，降低成本。
46.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。