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Universal signal conditioner for automotive sensors

By Wagner de Camargo Orlof

Abstract

Este trabalho propõe o desenvolvimento de um circuito de condicionamento de sinais para sensores automotivos. O desenvolvimento proposto visa resolver um problema de falta de flexibilidade dos circuitos de condicionamento dos módulos eletrônicos de controle usados na indústria automobilística. Foram analisadas também soluções encontradas na literatura científica em comparação com o cenário do problema apresentado. Para comprovação da hipótese da solução proposta, foi desenvolvido um protótipo do condicionador universal de sinais baseado em um microcontrolador SOC (system on chip). Dentro do universo de sensores automotivos e circuitos de condicionamento estudados, foram escolhidos três com características elétricas totalmente distintas, para os quais foram desenvolvidos os respectivos circuitos de condicionamento. Os circuitos foram caracterizados nos blocos analógicos e digitais de um microcontrolador PSoC (Programmable system on chip), que é um componente da empresa Cypress que possui um sistema completo no circuito integrado. Foi utilizada uma quantidade mínima de componentes externos ao microcontrolador para permitir a conexão dos sensores ao circuito. Também foi desenvolvido um "firmware" para controlar o carregamento das configurações de "hardware" para cada circuito de condicionamento. O resultado final foi um dispositivo condicionador universal capaz de se configurar conforme o sensor a ser conectado, selecionado através de entradas digitais. Foram realizados testes experimentais de funcionamento dos circuitos e da influência da temperatura no condicionador. O protótipo desenvolvido mostrou ser uma boa solução uma vez que foi capaz de condicionar adequadamente os sinais dos três tipos de sensores selecionados, um de cada vezThis paper proposes the development of a signal conditioning circuit for automotive sensors. The proposed development aims to solve a problem of lack of flexibility in the conditioning circuits for electronic control modules used in the automotive industry. Solutions were also analyzed in the literature compared with the scenario of the problem. To prove the hypothesis of the proposed solution, it was developed a prototype of the universal signal conditioner based on a microcontroller SOC (system on chip). Within the universe of automotive sensors and conditioning circuits studied were chosen three sensors with totally different electrical characteristics, which were developed their conditioning circuits. The circuits were characterized in analog and digital blocks of a microcontroller PSoC (Programmable System on Chip), which is a component of the Cypress company that has a complete system on chip. A minimal amount of external components were used just to allow the microcontroller connection with the sensors. Also it was developed a "firmware" to control the loading of the settings of "hardware" for each conditioning circuit. The final result was a universal conditioner device capable to self reconfigure as the sensor to be connected, selected via digital inputs. Tests were conducted experimental operation of the circuits and the influence of temperature in the conditioner. The prototype proved to be a good solution since it was able to properly condition the signals from three types of sensors selected, one at a tim

Topics: Sensores automotivos, Processamento de sinais, Microcontroladores, Circuitos eletrônicos, Automotive sensors, Signal processing, Microcontrollers, Electronic circuits
Publisher: Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica
Year: 2011
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_UNICAMP:oai:unicamp.br:000832736
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