CN105676731A - 基于gmr传感器的abs系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于GMR传感器的ABS系统，包括用于获取车辆轮胎的转速信号的信号获取模块、与所述信号获取模块电连接的信号处理模块以及与所述信号处理模块电连接的电磁阀控制电路和回油泵电机控制电路，所述信号获取模块为GMR传感器，所述ABS系统还包括无线发射机以及无线接收机，所述无线发射机的输入端与所述GMR传感器电连接，所述无线发射机输出端与所述无线接收机的输入端无线连接，所述无线接收机的输出端与所述信号处理模块的输入端电连接。上述ABS系统，采用GMR传感器作为轮胎转速信号的获取，它具有更高的灵敏度同时它的输出不会因为抖动而遭受太大影响，能够为系统提供更精准的信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种ABS系统，特别涉及一种基于GMR传感器的ABS系统。
背景技术
中国专利CN2011200912979公开了一种霍尔式ABS传感器，它所使用的霍尔效应传感器是现代标准ABS中最常用的电流传感器的类型。霍尔传感器是依靠对于诱导通量水平的霍尔系数的测量进行工作的，它能够映射齿轮的转动而引起的磁通量的波动，并且能够检测通量引起的每个波动，即使是在零速度和只有一个线性信号的情况下也能拥有提供详细信息的强大功能，因此可以较为容易的使用ABS系统中的控制器进行决策。它的优势是因为霍尔传感器都是采用双极半导体技术，因此它们可以被制作在同一芯片的微电子信号处理电路上（Flemming，2001，p.300）。当然它也不是完美的，它在灵敏度方面与抖动影响的处理方面表现较差，霍尔传感器的输出信号的空气隙的范围是在0.4mm-2.5mm之间，相对于GMR传感器的3mm-5.5mm来说，我们可以得知霍尔传感器的灵敏度并不是很高。同时霍尔传感器的输出会因为抖动而遭受严重影响。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有更高的灵敏度同时它的输出不会因为抖动而遭受太大影响的基于GMR传感器的ABS系统。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：提供一种基于GMR传感器的ABS系统，包括用于获取车辆轮胎的转速信号的信号获取模块、与所述信号获取模块电连接的信号处理模块以及与所述信号处理模块电连接的电磁阀控制电路和回油泵电机控制电路，所述信号获取模块为GMR传感器，所述ABS系统还包括无线发射机以及无线接收机，所述无线发射机的输入端与所述GMR传感器电连接，所述无线发射机信号输出端与所述无线接收机的信号接收端无线连接，所述无线接收机的输出端与所述信号处理模块的输入端电连接。
作为优化，所述无线发射机包括一电压比较器、与所述电压比较器电连接的微处理器U1以及与所述微处理器U1电连接的射频发射模块；所述电压比较器包括电压比较芯片U2、接口P1、电阻R0、电阻R1、电阻R2，所述电压比较芯片U2通过所述接口P1与所述GMR传感器电连接，还直接与所述电压比较芯片U2的反向输入端INPUT-连接，所述电压比较芯片U2的正向输入端INPUT+通过所述电阻R2接电源，还通过所述电阻R1接地；所述电压比较芯片U2的电源端V+接电源；所述电压比较芯片U2的输出端OUTPUT与所述微处理器U1的输入端相连，所述微处理器U1的输出端与所述射频发射模块电连接。
作为优化，所述微处理器U1采用型号为AT89C52的单片机，AT89C52单片机的XTAL1引脚和XTAL2引脚分别连接一晶振X1的两端，AT89C52单片机的P1.3引脚与所述电压比较芯片U2的输出端OUTPUT相连；AT89C52单片机的XTAL1引脚与晶振X1之间的节点还通过一电容C1接地；AT89C52单片机的RST端直接通过一电容C2接电源，还直接通过一电阻R3接地；AT89C52单片机的TXD端接所述射频发射模块。
作为优化，所述信号处理模块采用型号为80C196KC的单片机作为主处理器U2，80C196KC单片机的HS1.0引脚与无线接收机连接，80C196KC单片机的RESET引脚与复位开关K1连接，80C196KC单片机的VREF引脚接电源，还通过一电容C4接地，80C196KC单片机的EA引脚接地，80C196KC单片机的VCC直接通过电源开关SW接电源，80C196KC单片机的VSS引脚依次通过一电容C5、所述电源开关SW接电源，电容C5与电源形状SW之间的节点与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极通过一电阻R5接地，80C196KC单片机的VSS引脚还直接接地，80C196KC单片机的XTAL1引脚通过晶振X2与XTAL2引脚相连，晶振X2与XTAL1引脚之间的节点通过一电容C6接电源，晶振X2与XTAL2引脚之间的节点通过一电容C7接电源；80C196KC单片机的HS0.1引脚、HS0.2引脚以及HS0.3引脚分别与接口P2的第一个端子、第二个端子和第三个端子连接，以通过接口P2与电磁阀控制电路相连。
作为优化，所述电磁阀控制电路包括反向器U7、光电耦合器U8、接口P4、三极管Q4、接口P5以及电阻R6、电阻R7，所述反向器U7的输入端通过接口P4与接口P2相接，输出端通过电阻R6与光电耦合器U8的CATHODE端相连，所述光电耦合器U8的ANODE端接电源，所述光电耦合器U8的NC端空置，所述光电耦合器U8的COLLECTOR端连接电源，所述光电耦合器U8的BASE端空置，所述光电耦合器U8的EMTTER端通过所述电阻R7与所述三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的发射极接地，所述三极管Q4的集电极与所述接口P5与电磁阀相连。
作为优化，所述GMR传感器采用AKL001-12型号的传感器。
本发明的基于GMR传感器的ABS系统，当所述GMR传感器采集到转速信号之后，通过无线发射机进行比较，若转速信号小于设定的转速信号时，输出低电平信号，信号处理模块的80C196KC单片机同样输出低电平至反向器U7，反向器U7输出高电平，三极管Q4导通电磁阀工作，使柱塞向上端移动，使制动系统的主缸和轮缸的通路被截断，轮缸和液压油箱接通，轮缸的制动液流入液压油箱，制动压力降低，从而达到防抱死功能。上述ABS系统，采用GMR传感器作为轮胎转速信号的获取，它具有更高的灵敏度同时它的输出不会因为抖动而遭受太大影响，能够为系统提供更精准的信息，将有线传输更改为无线传输，其中无线传输新增能收集轮胎气压、温度或距离等信息的功能。并且，采用无线传输的方式，减少了连接线束，不必担心线束容易损坏的问题，使整车的布置更简洁。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明基于GMR传感器的ABS系统一实施例的方框图。
图2是AKL系列传感器的框图。
图3是图1中无线发射机的电路原理图。
图4是图1中无线接收机、信号处理模块以及电磁阀控制电路的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1至图4，本实施例的基于GMR传感器的ABS系统，包括用于获取车辆轮胎的转速信号的信号获取模块、与信号获取模块电连接的信号处理模块以及与所述信号处理模块电连接的电磁阀控制电路和回油泵电机控制电路。
本实施例中，所述信号获取模块为GMR传感器，可以采用型号为AKL001-12型号的传感器。所述GMR传感器用于收集轮胎的转速。当齿轮远离传感器时，输出低电平，经过传感器时，输出高电平。AKL传感器系列会提供一个脉冲输出信号，当齿轮经过GMR传感器时输出高电平，当齿轮远离传感器时输出低电平，由此它可通过一连串的脉冲判定齿轮转速，依据AKL001-12的特性，螺距应在2.5到6mm之间。
所述无线发射机对接收到的信号进行噪声过滤后再无线发送，其目的是确保传GMR传感器信号能被合理采集，经噪声过滤和模数转换通过无线系统成功发射。所述发无线射机包括电压比较器、与所述电压比较器电连接的微处理器U1以及与所述微处理器U1电连接的射频发射模块。GMR传感器输出信号通过所述电压比较器进行滤波，使得输出信号在无线接收机的微处理器U1的工作范围之内，经微处理器U1处理后输入无线发射机的射频发射模块。电压转换器还实现的将原始电压和参考电压的比较将模拟信号转换为数字信号，微处理器U1将数字信号是以TXD方式传入无线发射机。具体地：
所述无线发射机包括一电压比较器、与所述电压比较器电连接的微处理器U1以及与所述微处理器U1电连接的射频发射模块。所述电压比较器包括电压比较芯片U2、接口P1、电阻R0、电阻R1、电阻R2，所述电压比较芯片U2通过所述接口P1与所述GMR传感器电连接，所述接口P1的第一个引脚接电源，第二个引脚通过所述电阻R0接地，还直接与所述电压比较芯片U2的反向输入端INPUT-连接，所述电压比较芯片U2的正向输入端INPUT+通过所述电阻R2与电源相连，还通过所述电阻R1接地；所述电压比较芯片U2的电源引脚V+与电源相连；所述电压比较芯片U2的输出端OUTPUT与所述微处理器U1的输入端相连，所述微处理器U1的输出端与所述射频发射模块电连接。所述电压比较芯片U2采用型号为LM211的单片机。该LM211单片机通过接口P1与所述GMR传感器的输出端连接，以接入GMR传感器所采集到的接入，通过LM211单片机的反射输入端INPUT-连接，所述LM211单片机的正向输入端INPUT+接微处理器U1的电源引脚，以从该正向输入端接收到参考信号，当参考信号大于实际信号，通过输出端OUTPUT输出低电平至所述微处理器U1；小于实际信号时，通过所述输出端OUTPUT输出高电平至所述微处理器U1，再通过与所述微处理器U1连接的射频发射模块发送出去。
本实施例中，所述微处理器U1采用型号为AT89C52的单片机。AT89C52单片机的XTAL1引脚和XTAL2引脚分别连接一晶振X1的两端，AT89C52单片机的P1.3引脚与所述电压比较芯片U2的输出端OUTPUT相连；AT89C52单片机的XTAL1引脚与晶振X1之间的节点还通过一电容C1接地；AT89C52单片机的RST端直接通过一电容C2接电源，还直接通过一电阻R3接地；AT89C52单片机的TXD端接所述射频发射模块。单片机的XTAL1引脚和XTAL2引脚之连接晶振来起振，同时要接小于30PF的电容接地。接VCC的电容C2为复位电容。（这个取值与晶振有关，目的是保证电容充电时高电平时间>2个机器周期），在电路图中的接地的电阻R3为下拉电阻。工作过程：单片机刚上电时需复位一次才能可靠工作，通过电容C3接电源VCC，是利用电容C3充电来提供>2个机器周期的高电平时间让单片机复位，如此单片机即可正常工作，这之后不需要单片机复位，所以可以通过1K左右的电阻R3下拉接地，保证RST脚维持在低电平状态（即不复位状态）。
所述无线接收机接收到发线发射机发送的信号后，将信号传输至信号处理模块。所述信号处理模块收到高平信号或者低平信号后有效做出相应反应。本部分主要由主控制器、编程计数器（programmingcounters）和数据储存器组成。所述主控制器可采用型号为80C196KC的单片机，所述80C196KC单片机常用于处理轮胎转速信号输入，是16位的高性能微处理器有四个高速输入通道，它有高速输入选通逻辑，八分频计数器，一个输入转换检测器,FIFO中断和控制逻辑,FIFO寄存器,高速输入寄存时间,高速输入方式和高速输入状态寄存器，它的高速输入端口可测试在发生时是否留意并记录下发生时间，FIFO队列允许记录高达8小时的数据能及时被CPU读取和处理相应数据。所述80C196KC单片机的输出信号通过十六进制变频器和光晶体管传输到电磁阀，对信号进行测量并与指定阀的数据表进行比对。用电阻模拟电磁阀卷，经验证可行。泵的电动机控制包含光电晶体管、十六进制变频器和螺线管驱动的连接。信号处理模块与无线接收机以及电磁阀控制电路的连接关系如下：所述信号处理模块采用型号为80C196KC的单片机作为主处理器U2，80C196KC单片机的HS1.0引脚与无线接收机连接，80C196KC单片机的RESET引脚与复位开关K1连接，80C196KC单片机的VREF引脚接电源，还通过一电容C4接地，80C196KC单片机的EA引脚接地，80C196KC单片机的VCC直接通过电源开关SW接电源，80C196KC单片机的VSS引脚依次通过一电容C5、所述电源开关SW接电源，电容C5与电源形状SW之间的节点与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极通过一电阻R5接地，80C196KC单片机的VSS引脚还直接接地，80C196KC单片机的XTAL1引脚通过晶振X2与XTAL2引脚相连，晶振X2与XTAL1引脚之间的节点通过一电容C6接电源，晶振X2与XTAL2引脚之间的节点通过一电容C7接电源；80C196KC单片机的HS0.1引脚、HS0.2引脚以及HS0.3引脚分别与接口P2的第一个端子、第二个端子和第三个端子连接，以通过接口P2与电磁阀控制电路相连。
晶振VREF端可以外接更高精度的参考电压，取代内部参考源，而ANGND就是管脚接地。内部时钟工作原理:在单片机XTAL1和XTAL2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容，可以与单片机片内的电路构成一个稳定的自激振荡器。晶振的取值范围一般为0~24MHz，常用的晶振频率有6MHz、12MHz、11.0592MHz、24MHz等。一些新型的单片机还可以选择更高的频率。外接电容的作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳定频率的作用，一般选用20~30pF的瓷片电容。
所述电磁阀控制电路包括反向器U7、光电耦合器U8、接口P4、三极管Q4、接口P5以及电阻R6、电阻R7，所述反向器U7的输入端通过接口P4与接口P2相接，输出端通过电阻R6与光电耦合器U8的CATHODE端相连，所述光电耦合器U8的ANODE端接电源，所述光电耦合器U8的NC端空置，所述光电耦合器U8的COLLECTOR端连接电源，所述光电耦合器U8的BASE端空置，所述光电耦合器U8的EMTTER端通过所述电阻R7与所述三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的发射极接地，所述三极管Q4的集电极与所述接口P5与电磁阀相连，所述反向器采用74LS04的芯片。
本电磁阀控制电路通过接口P4连接80C196KC单片机，80C196KC单片机的高低电平输入到74LS04反向器，当80C196KC单片机输入高电平时，所述反向器U7的输出端则输出低电平，当所述80C196KC单片机输入低电平时，所述反向器U7的输出端输出高电平，三极管Q4导通，因此，所述电磁阀控制电路给电磁阀一个大电流，控制ABS防抱死系统中的柱塞移至上端，使制动系统的主缸和轮缸的通路被截断，轮缸和液压油箱接通，轮缸的制动液流入液压油箱，制动压力降低。与此同时，80C196KC单片机通过所述回油泵电控控制电路驱动电动机启动，带动液压泵工作，把流回液压油箱的制动液加压后输送到主缸。
本发明的基于GMR传感器的ABS系统，当所述GMR传感器采集到转速信号之后，通过无线发射机进行比较，若转速信号小于设定的转速信号时，输出低电平信号，信号处理模块的80C196KC单片机同样输出低电平至反向器U7，反向器U7输出高电平，三极管Q4导通电磁阀工作，使柱塞向上端移动，使制动系统的主缸和轮缸的通路被截断，轮缸和液压油箱接通，轮缸的制动液流入液压油箱，制动压力降低，从而达到防抱死功能。上述ABS系统，采用GMR传感器作为轮胎转速信号的获取，它具有更高的灵敏度同时它的输出不会因为抖动而遭受太大影响，能够为系统提供更精准的信息，将有线传输更改为无线传输，其中无线传输新增能收集轮胎气压、温度或距离等信息的功能。并且，采用无线传输的方式，减少了连接线束，不必担心线束容易损坏的问题，使整车的布置更简洁。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于GMR传感器的ABS系统，包括用于获取车辆轮胎的转速信号的信号获取模块、与所述信号获取模块电连接的信号处理模块以及与所述信号处理模块电连接的电磁阀控制电路和回油泵电机控制电路，其特征在于：所述信号获取模块为GMR传感器，所述ABS系统还包括无线发射机以及无线接收机，所述无线发射机的输入端与所述GMR传感器电连接，所述无线发射机信号输出端与所述无线接收机的信号接收端无线连接，所述无线接收机的输出端与所述信号处理模块的输入端电连接。
2.如权利要求1所述的基于GMR传感器的ABS系统，其特征在于：所述无线发射机包括一电压比较器、与所述电压比较器电连接的微处理器U1以及与所述微处理器U1电连接的射频发射模块；所述电压比较器包括电压比较芯片U2、接口P1、电阻R0、电阻R1、电阻R2，所述电压比较芯片U2通过所述接口P1与所述GMR传感器电连接，还直接与所述电压比较芯片U2的反向输入端INPUT-连接，所述电压比较芯片U2的正向输入端INPUT+通过所述电阻R2接电源，还通过所述电阻R1接地；所述电压比较芯片U2的电源端V+接电源；所述电压比较芯片U2的输出端OUTPUT与所述微处理器U1的输入端相连，所述微处理器U1的输出端与所述射频发射模块电连接。
3.如权利要求2所述的基于GMR传感器的ABS系统，其特征在于：所述微处理器U1采用型号为AT89C52的单片机，AT89C52单片机的XTAL1引脚和XTAL2引脚分别连接一晶振X1的两端，AT89C52单片机的P1.3引脚与所述电压比较芯片U2的输出端OUTPUT相连；AT89C52单片机的XTAL1引脚与晶振X1之间的节点还通过一电容C1接地；AT89C52单片机的RST端直接通过一电容C2接电源，还直接通过一电阻R3接地；AT89C52单片机的TXD端接所述射频发射模块。
4.如权利要求3所述的基于GMR传感器的ABS系统，其特征在于：所述信号处理模块采用型号为80C196KC的单片机作为主处理器U2，80C196KC单片机的HS1.0引脚与无线接收机连接，80C196KC单片机的RESET引脚与复位开关K1连接，80C196KC单片机的VREF引脚接电源，还通过一电容C4接地，80C196KC单片机的EA引脚接地，80C196KC单片机的VCC直接通过电源开关SW接电源，80C196KC单片机的VSS引脚依次通过一电容C5、所述电源开关SW接电源，电容C5与电源形状SW之间的节点与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极通过一电阻R5接地，80C196KC单片机的VSS引脚还直接接地，80C196KC单片机的XTAL1引脚通过晶振X2与XTAL2引脚相连，晶振X2与XTAL1引脚之间的节点通过一电容C6接电源，晶振X2与XTAL2引脚之间的节点通过一电容C7接电源；80C196KC单片机的HS0.1引脚、HS0.2引脚以及HS0.3引脚分别与接口P2的第一个端子、第二个端子和第三个端子连接，以通过接口P2与电磁阀控制电路相连。
5.如权利要求4所述的基于GMR传感器的ABS系统，其特征在于：所述电磁阀控制电路包括反向器U7、光电耦合器U8、接口P4、三极管Q4、接口P5以及电阻R6、电阻R7，所述反向器U7的输入端通过接口P4与接口P2相接，输出端通过电阻R6与光电耦合器U8的CATHODE端相连，所述光电耦合器U8的ANODE端接电源，所述光电耦合器U8的NC端空置，所述光电耦合器U8的COLLECTOR端连接电源，所述光电耦合器U8的BASE端空置，所述光电耦合器U8的EMTTER端通过所述电阻R7与所述三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的发射极接地，所述三极管Q4的集电极与所述接口P5与电磁阀相连。
6.如权利要求1所述的基于GMR传感器的ABS系统，其特征在于：所述GMR传感器采用AKL001-12型号的传感器。
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