CN102645557A - 一种精确确定发动机相位的磁电式传感器调理电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精确确定发动机相位的磁电式传感器调理电路，由信号处理电路1和极性确认电路2两部分组成，S1、S2两条总线连接磁电式转速传感器输出端，信号处理电路1和极性确认电路2在S1、S2上并联；信号处理电路1用于对信号叠加处理，使得整个调理电路能够用单5V进行供电，同时信号经滤波后进行差动放大，之后进行二次滤波再和叠加的电压进行比较，整个信号处理过程建立在“过零”比较的基础上，输出矩形波脉冲信号的后沿不随着转速高低发生变化；极性确认电路2用于确认传感器的安装极性。本发明能够确保发动机相位精确确定；能够保证凸轮、曲轴信号处理的一致性；采用通用的放大器和比较器，整体结构简单，稳定性和可靠性都易于保证。
Description
技术领域
本发明属于发动机燃油控制技术领域，具体涉及一种精确确定发动机相位的磁电式传感器调理电路。
背景技术
在单体泵、高压共轨发动机燃油控制系统中，对于发动机相位的精确确定是至关重要的，它直接影响着发动机的控制品质。目前采用的发动机相位确定有三种方式。
第一种是光电式：主要是在发动机的凸轮盘上安装光码盘，该方式可以在光码盘上分出512或更多的信号刻度，通过光码器输出脉冲信号完成对发动机相位的精确确定，但由于发动机工作环境的机油、柴油和冷却水的混合物容易使光码盘不透光，影响正常信号的输出；
第二种是霍耳式，主要在发动机的凸轮盘、曲轴盘上安装霍耳转速传感器，用霍耳传感器的脉冲输出信号确定发动机的相位，但由于霍耳传感器的工作频率范围受限，在发动机高速情况下容易出现丢信号的故障，同时由于霍耳元件的工作温度范围受限，在发动机长期工作时，容易受高温影响出现工作异常；
第三种是磁电式，主要在发动机的凸轮盘、曲轴盘上安装磁电式转速传感器，用传感器输出的正弦波信号经比较器处理出脉冲信号，确定发动机的相位，但使用中由于磁电式传感器的输出是正弦波信号，并且随着转速的高低信号幅度在发生变化，常规的信号调理电路输出的矩形波脉冲信号的前沿和后沿会随着转速信号幅度发生变化，这样会导致发动机的相位发生变化，需要用软件的方式根据转速的高低进行补偿，但受传感器安装间隙不同等因素影响，最终的相位确定仍存在一定的误差，影响发动机的精确控制。
发明内容
本发明就是为了解决在磁电式发动机相位确定技术中，常规的信号调理电路输出的矩形波脉冲信号的前沿和后沿会随着转速信号幅度发生变化，导致发动机的相位发生变化，需要用软件的方式根据转速的高低进行补偿，但受传感器安装间隙不同等因素影响，最终的相位确定仍存在一定的误差，影响发动机的精确控制的问题。
本发明的技术方案：
一种精确确定发动机相位的磁电式传感器调理电路，所述调理电路由信号处理电路1和极性确认电路2两部分组成，S1、S2两条总线连接磁电式转速传感器输出端，信号处理电路1和极性确认电路2在S1、S2两条总线上并联；
信号处理电路1用于对信号叠加处理，使得整个调理电路能够用单5V进行供电，同时信号经滤波后进行差动放大，之后进行二次滤波再和叠加的电压进行比较，整个信号处理过程以叠加电压为相对零点建立在“过零”比较的基础上，输出矩形波脉冲信号的后沿不随着转速高低导致信号幅度大小发生变化而变化，能够确保发动机相位精确的确定；极性确认电路2用于确认传感器的安装极性，以保证凸轮、曲轴信号处理的一致性；
信号处理电路1中，S1、S2连接到共模滤波电容C1的两端，S1和上拉电阻R3、滤波电阻R5的一端相连接，R3的另一端连接到稳压管Z1的负极上，R5的另一端连接到滤波电容C3的一端、限幅二级管D1的正极、限幅二级管D2的负极、共模滤波电容C4的一端、放大器U1A的正输入端3脚，C3的另一端连接到稳压管Z1的负极上；S2和上拉电阻R2、滤波电阻R4的一端相连接，R2的另一端连接到稳压管Z1的负极上，R4的另一端连接到滤波电容C2的一端、限幅二级管D1的负极、限幅二级管D2的正极、共模滤波电容C4的一端、放大器U1A的负输入端2脚、反馈电阻R1的一端，C2的另一端连接到稳压管Z1的负极上；反馈电阻R1的另一端连接到放大器U1A的输出端1脚、第二级滤波电阻R9的一端，R9的另一端连接到滤波电容C6的一端、比较器U2A的正输入端3脚、迟滞电阻R12的一端，C6的另一端连接到稳压管Z1的负极，R12的另一端连接到比较器U2A的输出端1脚、上拉电阻R13的一端、输出信号OUT上，R13的另一端连接到电压5V上；稳压限流电阻R11的一端连接到电源5V上，R11的另一端连接到稳压管Z1的负极、比较器U2A的负输入端2脚，Z1的正极连接到系统地GND上；放大器U1A的8脚、比较器U2A的8脚连接到电源5V上，放大器U1A的4脚、比较器U2A的4脚连接到系统地GND上；
极性确认电路2中，S1和滤波电阻R15的一端相连接，R15的另一端连接到滤波电容C8的一端、限幅二级管D3的正极、限幅二级管D4的负极、共模滤波电容C9的一端、比较器U2B的正输入端7脚，C8的另一端连接到系统地GND上；S2和滤波电阻R14的一端相连接，R14的另一端连接到滤波电容C7的一端、限幅二级管D3的负极、限幅二级管D4的正极、共模滤波电容C9的另一端、比较器U2B的负输入端6脚，C7的另一端连接到系统地GND上；比较器U2B的输出端1脚和上拉电阻R16的一端、输出信号OUT2相联，R16的另一端连接到系统电源5V上。
本发明的有益效果：
1.信号处理电路1，能够确保发动机相位精确确定；
2.极性确认电路2，能够保证凸轮、曲轴信号处理的一致性；
3.只需要单5V供电，采用通用的放大器和比较器，整体结构简单，稳定性和可靠性都易于保证。
附图说明
图1为本发明的电路图；
图2为正极性时的输出波形图；
图3为负极性时的输出波形图。
具体实施方式
一种精确确定发动机相位的磁电式传感器调理电路，由信号处理电路1和极性确认电路2两部分组成，S1、S2两条总线连接磁电式转速传感器输出端，信号处理电路1和2电路在S1、S2两条总线上并联；
信号处理电路1用于对信号叠加处理，使得整个调理电路能够用单5V进行供电，同时信号经滤波后进行差动放大，之后进行二次滤波再和叠加的电压进行比较，整个信号处理过程建立在“过零”比较的基础上以叠加电压为相对零点，输出矩形波脉冲信号的后沿不随着转速高低导致信号幅度大小发生变化而变化，能够确保发动机相位精确的确定；极性确认电路2用于确认传感器的安装极性，以保证凸轮、曲轴信号处理的一致性；
信号处理电路1中，S1、S2连接到共模滤波电容C1的两端，S1和上拉电阻R3、滤波电阻R5的一端相连接，R3的另一端连接到稳压管Z1的负极上，R5的另一端连接到滤波电容C3的一端、限幅二级管D1的正极、限幅二级管D2的负极、共模滤波电容C4的一端、放大器U1A的正输入端3脚，C3的另一端连接到稳压管Z1的负极上；S2和上拉电阻R2、滤波电阻R4的一端相连接，R2的另一端连接到稳压管Z1的负极上，R4的另一端连接到滤波电容C2的一端、限幅二级管D1的负极、限幅二级管D2的正极、共模滤波电容C4的一端、放大器U1A的负输入端2脚、反馈电阻R1的一端，C2的另一端连接到稳压管Z1的负极上；反馈电阻R1的另一端连接到放大器U1A的输出端1脚、第二级滤波电阻R9的一端，R9的另一端连接到滤波电容C6的一端、比较器U2A的正输入端3脚、迟滞电阻R12的一端，C6的另一端连接到稳压管Z1的负极，R12的另一端连接到比较器U2A的输出端1脚、上拉电阻R13的一端、输出信号OUT上，R13的另一端连接到电压5V上；稳压限流电阻R11的一端连接到电源5V上，R11的另一端连接到稳压管Z1的负极、比较器U2A的负输入端2脚，Z1的正极连接到系统地GND上；放大器U1A的8脚、比较器U2A的8脚连接到电源5V上，放大器U1A的4脚、比较器U2A的4脚连接到系统地GND上；
极性确认电路2中，S1和滤波电阻R15的一端相连接，R15的另一端连接到滤波电容C8的一端、限幅二级管D3的正极、限幅二级管D4的负极、共模滤波电容C9的一端、比较器U2B的正输入端7脚，C8的另一端连接到系统地GND上；S2和滤波电阻R14的一端相连接，R14的另一端连接到滤波电容C7的一端、限幅二级管D3的负极、限幅二级管D4的正极、共模滤波电容C9的另一端、比较器U2B的负输入端6脚，C7的另一端连接到系统地GND上；比较器U2B的输出端1脚和上拉电阻R16的一端、输出信号OUT2相联，R16的另一端连接到系统电源5V上。
信号处理电路1是转速信号的主要处理电路，对转速信号进行一次滤波、限幅、放大、二次滤波、比较输出。5V的电压信号通过限流电阻R11、稳压管Z1形成电压V1，用与对输入信号S1、S2的电位提升，同时连接到比较器U2A的负输入端，使比较器U2A以提升电压V1为相对零点形成虚拟的“过零”比较。输入信号正负极S1、S2首先通过上拉电阻R2、R3连接到电压信号V1上形成对信号电位的提升，保证整个电路转速处理电路能够用单5V进行供电。经提升后的S1、S2信号首先通过共模抑止电容C1形成对共模信号的滤波，然后S1通过滤波电阻R5、滤波电容C3，S2通过滤波电阻R4、滤波电容C2，基于电压信号V1形成一次滤波。经滤波后的信号用二极管D1、D2形成正、负两个方向的限幅（<0.7V），用于保护放大器U1A的输入，电容C4对滤波后的信号进行第二次共模滤波。经滤波后的信号通过放大器U1A和反馈电阻R1进行放大，使U1A的输出信号幅度不随着原始输入信号S1、S2的幅度产生变化，保证进入比较电路的信号在整个工作范围内只发生频率变化，保持幅度不变。经放大后的信号通过滤波电阻R9、滤波电容C6形成二次滤波，此信号和提升电压V1分别进入比较器U2A的正、负输入端进行比较，输出脉冲信号到比较器U2A的输出，电阻R12使比较器产生一定的迟滞，保证电平比较时不发生振荡，上拉电阻R13是为了比较器U2A集电极开路的需要，提供电压源。
极性确认电路2主要作用是为了确定传感器信号的极性，对转速信号进行滤波、限幅、比较输出。S1信号通过滤波电阻R15、滤波电容C8进行一阶滤波，S2信号通过滤波电阻R14、滤波电容C7进行一阶滤波，二极管D3、D4对滤波后的信号进行正、负两个方向的限幅，用于保护比较器U2B的输入，电容C9对滤波后的信号进行共模滤波，之后通过比较器U2B输出脉冲信号，上拉电阻R16是为了比较器U2B集电极开路的需要，提供电压源。当处理电路正确地连接到传感器的输出信号正、负极性时，输出信号OUT1、OUT2都输出脉冲信号，如图2所示信号；当处理电路信号接反时，输出信号OUT1为低电平、OUT2输出脉冲信号，如图3所示信号，需要更正连接方式，保证信号调理电路的正常工作。
Claims (1)
1.一种精确确定发动机相位的磁电式传感器调理电路，其特征在于，所述调理电路由信号处理电路（1）和极性确认电路（2）两部分组成，S1、S2两条总线连接磁电式转速传感器输出端，信号处理电路（1）和极性确认电路（2）在S1、S2两条总线上并联；
信号处理电路（1）用于对信号叠加处理，使得整个调理电路能够用单5V进行供电，同时信号经滤波后进行差动放大，之后进行二次滤波再和叠加的电压进行比较，整个信号处理过程以叠加电压为相对零点建立在“过零”比较的基础上，输出矩形波脉冲信号的后沿不随着转速高低导致信号幅度大小发生变化而变化，能够确保发动机相位精确的确定；极性确认电路（2）用于确认传感器的安装极性，以保证凸轮、曲轴信号处理的一致性；
信号处理电路（1）中，S1、S2连接到共模滤波电容C1的两端，S1和上拉电阻R3、滤波电阻R5的一端相连接，R3的另一端连接到稳压管Z1的负极上，R5的另一端连接到滤波电容C3的一端、限幅二级管D1的正极、限幅二级管D2的负极、共模滤波电容C4的一端、放大器U1A的正输入端3脚，C3的另一端连接到稳压管Z1的负极上；S2和上拉电阻R2、滤波电阻R4的一端相连接，R2的另一端连接到稳压管Z1的负极上，R4的另一端连接到滤波电容C2的一端、限幅二级管D1的负极、限幅二级管D2的正极、共模滤波电容C4的一端、放大器U1A的负输入端2脚、反馈电阻R1的一端，C2的另一端连接到稳压管Z1的负极上；反馈电阻R1的另一端连接到放大器U1A的输出端1脚、第二级滤波电阻R9的一端，R9的另一端连接到滤波电容C6的一端、比较器U2A的正输入端3脚、迟滞电阻R12的一端，C6的另一端连接到稳压管Z1的负极，R12的另一端连接到比较器U2A的输出端1脚、上拉电阻R13的一端、输出信号OUT上，R13的另一端连接到电压5V上；稳压限流电阻R11的一端连接到电源5V上，R11的另一端连接到稳压管Z1的负极、比较器U2A的负输入端2脚，Z1的正极连接到系统地GND上；放大器U1A的8脚、比较器U2A的8脚连接到电源5V上，放大器U1A的4脚、比较器U2A的4脚连接到系统地GND上；
极性确认电路（2）中，S1和滤波电阻R15的一端相连接，R15的另一端连接到滤波电容C8的一端、限幅二级管D3的正极、限幅二级管D4的负极、共模滤波电容C9的一端、比较器U2B的正输入端7脚，C8的另一端连接到系统地GND上；S2和滤波电阻R14的一端相连接，R14的另一端连接到滤波电容C7的一端、限幅二级管D3的负极、限幅二级管D4的正极、共模滤波电容C9的另一端、比较器U2B的负输入端6脚，C7的另一端连接到系统地GND上；比较器U2B的输出端1脚和上拉电阻R16的一端、输出信号OUT2相联，R16的另一端连接到系统电源5V上。
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