專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理電路，特別是將發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻傳感器輸出的0到100伏的交變信號(hào)轉(zhuǎn)換成0到5伏的方波信號(hào)，供發(fā)動(dòng)機(jī)ECU使用的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處理電路。
背景技術(shù)：
目前發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和相位傳感器主要采用磁阻式或霍爾器件。磁阻傳感器由于可靠性好，被廣泛應(yīng)用。但磁阻傳感器也有一些固有的缺點(diǎn)，其信號(hào)幅值隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，變化很大(使用中從1伏到100)伏)；輸出信號(hào)是交變信號(hào)。需要前置處理電路接口使之轉(zhuǎn)換成0到5伏的能夠被ECU使用方波信號(hào)。另一方面車用電源一般為單電源，要求處理電路采用單電源電路。一般處理方式是采用三極管的導(dǎo)通特性，用磁阻傳感器驅(qū)動(dòng)三極管通斷，將信號(hào)從交變信號(hào)變成0到5伏信號(hào)，其缺點(diǎn)是由于要考慮磁阻傳感器的很高的負(fù)電壓，需要串聯(lián)電阻到三極管的基極，并且需要基極通過(guò)電阻接地，這樣以來(lái)，小信號(hào)不易被檢測(cè)到，也即低速信號(hào)檢測(cè)不到。還有一種做法，是直接采用電壓比較器，但是需要使用雙電壓(正負(fù)電源)芯片，要增加負(fù)電源。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的正是為了解決上述問(wèn)題而設(shè)計(jì)的一種發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器，利用電容和二極管的組合將發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻傳感器輸出的0到100伏的交變信號(hào)轉(zhuǎn)換成0.7伏到2.1伏信號(hào)，通過(guò)電壓比較器轉(zhuǎn)換成0到5伏的方波信號(hào)，供發(fā)動(dòng)機(jī)ECU使用。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器包括一直流電源、磁阻信號(hào)輸入處理電路、電員壓比較電路，其電壓比較電路的輸入端分別連接比較信號(hào)和基準(zhǔn)電壓，磁阻信號(hào)輸入處理電路包括磁阻信號(hào)鉗位電路和信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路，磁阻信號(hào)鉗位電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路與信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路連接，信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路的輸出端和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端分別與電壓比較電路的兩個(gè)輸入端連接。
所述的發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器，其磁阻信號(hào)鉗位電路由電容C1、電阻R1和兩個(gè)反并聯(lián)二極管D1、D2組成，電容C1和電阻R1串聯(lián)后與兩個(gè)二極管D1、D2反并聯(lián)后并聯(lián)，電容C1的兩端是磁阻信號(hào)輸入端，兩個(gè)二極管D1、D2反并聯(lián)的兩端作為磁阻信號(hào)鉗位電路的輸出端。
所述的發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的的置處理器，其基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路由電阻R4、兩個(gè)串聯(lián)的二極管D3和D4組成，電阻R4一端與5伏電源連接，電阻R4的另一端與串聯(lián)的兩個(gè)二極管D3和D45的陽(yáng)極連接，串聯(lián)的兩個(gè)二極管D3和D45的陰極與地連接，串聯(lián)的兩個(gè)二極管D3和D4的陽(yáng)極是基準(zhǔn)電壓輸出端。
所述的發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器，磁阻信號(hào)鉗位電路的輸出端通過(guò)串聯(lián)的電容C2和電阻R3與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端連接，即C2的輸入端與鉗位電路的輸出端連接，R3的輸出端與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端連接，C2與R3連接點(diǎn)是信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路的輸出端。
所述的發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器，其電壓比較電路的輸出端與信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路的輸出端之間串聯(lián)反饋電阻R5。
所述的電壓比較電路采用電壓比較器。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型利用磁阻信號(hào)鉗位電路與直流電壓疊加產(chǎn)生比較信號(hào)送給電壓比較器，將發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻傳感器輸出轉(zhuǎn)換成0到5伏的方波信號(hào)，避免三極管電路的低速信號(hào)檢測(cè)不到的缺點(diǎn)，也消除直接采用電壓比較器要增加負(fù)電源的麻煩。電壓比較器增加正反饋環(huán)節(jié)，可以自由設(shè)置門檻電壓大小，確定對(duì)干擾的濾波強(qiáng)度。


圖1為電路的框圖；圖2是電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例子和附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體電路以及工作過(guò)程。
圖1為本實(shí)用新型的電路框圖包括5伏直流電源、磁阻信號(hào)輸入處理電路、電壓比較電路，電壓比較電路的輸入端分別連接比較信號(hào)和基準(zhǔn)電壓，磁阻信號(hào)輸入處理電路包括磁阻信號(hào)鉗位電路和信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路，磁阻信號(hào)鉗位電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路與信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路連接，信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路的輸出端和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端分別與電壓比較電路的兩個(gè)輸入端連接。
圖2是電路原理圖磁阻信號(hào)鉗位電路由電容C1、電阻R1和兩個(gè)反并聯(lián)二極管D1、D2組成，電容C1和電阻R1串聯(lián)后與兩個(gè)二極管D1、D2反并聯(lián)后并聯(lián)，電容C1的兩端是磁阻信號(hào)輸入端，兩個(gè)二極管D1、D2反并聯(lián)的兩端作為磁阻信號(hào)鉗位電路的輸出端。利用二極管的特性，使信號(hào)通過(guò)該部分電路后，發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻傳感器輸出的0到100伏的交變信號(hào)在T2處轉(zhuǎn)換成-0.7伏到+0.7伏的交變信號(hào)，信號(hào)的多余能量被R1吸收。這樣一來(lái)，|0.7|大于0.7伏的信號(hào)被鉗位，而小于0.7伏的信號(hào)不受D1、D2的影響，直接進(jìn)入后級(jí)電路。
基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路由電阻R4、兩個(gè)串聯(lián)的二極管D3和D4組成，電阻R4一端與5伏電源連接，電阻R4的另一端與串聯(lián)的兩個(gè)二極管D3和D45的陽(yáng)極連接，串聯(lián)的兩個(gè)二極管D3和D45的陰極與地連接，串聯(lián)的兩個(gè)二極管D3和D4的陽(yáng)極是基準(zhǔn)電壓輸出端。與磁阻信號(hào)鉗位電路疊加的直流電壓電路就是基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，磁阻信號(hào)鉗位電路的輸出端通過(guò)串聯(lián)的電容C2和電阻R3與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端連接，即C2的輸入端與鉗位電路的輸出端連接，R3的輸出端與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端連接，C2與R3連接點(diǎn)是信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路的輸出端。
根據(jù)二極管的特性使得T3處的電壓恒為1.4伏，初始狀態(tài)下，即輸入為零時(shí)，T2處電壓為0伏，C2充電為1.4伏，即T3處為1.4伏，當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，由于電容的特性，使得T3處的電壓為T2處的電壓加上1.4伏，T2處電壓為-0.7伏到+0.7伏的交變信號(hào)，因此T3處轉(zhuǎn)換成0.7伏到2.1伏的正電壓交變信號(hào)。
信號(hào)比較由單電源的電壓比較器V1構(gòu)成。T3和T4處的電壓進(jìn)入電壓比較電路V1的兩個(gè)輸入端2、3比較，當(dāng)T3處電壓高于T4處，V1輸出端1為高電平信號(hào)，反之V1輸出低電平信號(hào)。
電壓比較電路采用電壓比較器。電壓比較電路的輸出端與信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路的輸出端之間串聯(lián)反饋電阻R5。R5構(gòu)成正反饋環(huán)節(jié)。T5為正(約5伏，大于T4處電壓)時(shí)，T3處的電壓被抬高，T2比0伏更小才能使V1電平翻轉(zhuǎn)，反之T5為負(fù)(約0伏，小于T4處電壓)時(shí)，T3處的電壓被拉低，T2比0伏更大才能使V1電平翻轉(zhuǎn)，這樣形成了一個(gè)門檻電壓，可以消除磁阻傳感器電壓波動(dòng)和電磁干擾。R3和R5的組合可以改變門檻電壓的大小。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下為了便于敘述，假定T5初始電壓為0伏。
(1)T1磁阻傳感器逐漸接近發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或相位齒，磁通量增加，傳感器輸出為正電壓信號(hào)，由于電壓與磁通量增加變化率成正比，到磁阻傳感器逐漸離開發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或相位齒時(shí)，傳感器輸出為0伏逐漸到最大正電壓信號(hào)又逐漸減少到零的正半波信號(hào)。
(2)T2通過(guò)C1濾波后，R1、D1和D2對(duì)該信號(hào)鉗位到-0.7伏到+0.7伏。
(3)T3為T3初始加T2，由于T5為0，T3初始為 伏。隨著T2處電壓的升高，C2的T3端通過(guò)R5放電，較C2的T2端沖電慢得多，約當(dāng)T2大于 時(shí)，T3大于1.4伏，即大于T4，V1翻轉(zhuǎn)。變成5伏，此時(shí)，C2的T3端通過(guò)R5充電。
(4)T5由于磁阻信號(hào)鉗位輸出使C2充電，C2被充電使其電壓大于1.4伏，T3處電壓大于1.4伏，T5保持5伏。隨著T2處電壓為減小，T3處電壓小于1.4伏，V1翻轉(zhuǎn)，變成0伏。T5保持0伏到阻傳感器逐漸接近發(fā)動(dòng)機(jī)的下一個(gè)轉(zhuǎn)速或相位齒。又重復(fù)(1)過(guò)程。
這樣，在磁阻傳感器經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)轉(zhuǎn)速或相位齒的過(guò)程中，T5發(fā)出一個(gè)正脈沖信號(hào)(5伏)，滿足了發(fā)動(dòng)機(jī)ECU對(duì)速度信號(hào)的要求。實(shí)現(xiàn)了前置處理的目的。
需要說(shuō)明的是，C2的充電比放電快，但時(shí)間短，而且放電的大部分時(shí)間是T2處于0伏時(shí)進(jìn)行的，這是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或相位齒結(jié)構(gòu)決定的，這樣就保證了在阻傳感器逐漸接近發(fā)動(dòng)機(jī)的下一個(gè)轉(zhuǎn)速或相位齒時(shí)，T3初始為 伏。
圖2是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例。顯然，磁阻信號(hào)鉗位電路的反并聯(lián)二極管可以使用兩個(gè)或多個(gè)串聯(lián)后再并聯(lián)，與磁阻信號(hào)鉗位電路疊加的直流電壓可以另設(shè)，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的二極管可以是一個(gè)、三個(gè)或更多等。
綜上所述，本實(shí)用新型的核心是利用鉗位電路將磁阻信號(hào)處理并與基準(zhǔn)電壓疊加產(chǎn)生比較信號(hào)，使電壓比較電路的靈敏度能從0伏起始可調(diào)，因此，凡是將磁阻信號(hào)與基準(zhǔn)電壓疊加產(chǎn)生比較信號(hào)的均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器，包括一直流電源、磁阻信號(hào)輸入處理電路、電壓比較電路，其特征在于電壓比較電路的輸入端分別連接比較信號(hào)和基準(zhǔn)電壓，磁阻信號(hào)輸入處理電路包括磁阻信號(hào)鉗位電路和信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路，磁阻信號(hào)鉗位電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路與信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路連接，信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路的輸出端和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端分別與電壓比較電路的兩個(gè)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器，其特征在于磁阻信號(hào)鉗位電路由電容C1、電阻R1和兩個(gè)反并聯(lián)二極管D1、D2組成，電容C1和電阻R1串聯(lián)后與兩個(gè)二極管D1、D2反并聯(lián)后并聯(lián)，電容C1的兩端是磁阻信號(hào)輸入端，兩個(gè)二極管D1、D2反并聯(lián)的兩端作為磁阻信號(hào)鉗位電路的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器，其特征在于基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路由電阻R4、兩個(gè)串聯(lián)的二極管D3和D4組成，電阻R4一端與5伏電源連接，電阻R4的另一端與串聯(lián)的兩個(gè)二極管D3和D45的陽(yáng)極連接，串聯(lián)的兩個(gè)二極管D3和D45的陰極與地連接，串聯(lián)的兩個(gè)二極管D3和D4的陽(yáng)極是基準(zhǔn)電壓輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器，其特征在于磁阻信號(hào)鉗位電路的輸出端通過(guò)串聯(lián)的電容C2和電阻R3與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端連接，即C2的輸入端與鉗位電路的輸出端連接，R3的輸出端與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端連接，C2與R3連接點(diǎn)是信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器，其特征在于電壓比較電路的輸出端與信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路的輸出端之間串聯(lián)反饋電阻R5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器，其特征在于電壓比較電路采用電壓比較器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的前置處理器，其電壓比較電路的輸入端分別連接比較信號(hào)和基準(zhǔn)電壓，磁阻信號(hào)輸入處理電路包括磁阻信號(hào)鉗位電路和信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路，磁阻信號(hào)鉗位電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路與信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路連接，信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路的輸出端和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端分別與電壓比較電路的兩個(gè)輸入端連接。該電路利用電容和二極管的組合將發(fā)動(dòng)機(jī)磁阻傳感器輸出的0到100伏的交變信號(hào)轉(zhuǎn)換成0.7伏到2.1伏信號(hào)，通過(guò)電壓比較器轉(zhuǎn)換成0到5伏的方波信號(hào)，供發(fā)動(dòng)機(jī)ECU使用。其電壓比較電路的輸出端與信號(hào)疊加轉(zhuǎn)換電路的輸出端之間串聯(lián)反饋電阻R5。電壓比較電路采用電壓比較器。
文檔編號(hào)G01P3/42GK2924536SQ200620097750
公開日2007年7月18日 申請(qǐng)日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者于濤, 馮玉林 申請(qǐng)人:東風(fēng)汽車有限公司