CN105807086A - 智能传感器 - Google Patents

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Wanxiang Group Corp
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    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
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Abstract

本发明涉及一种智能传感器，其结构包括壳体和连接壳体的固定座，所述固定座上设有插针和检测模块，所述检测模块中设有感应芯片和输出电路，所述感应芯片上设有第一霍尔探头、第二霍尔探头、第三霍尔探头和探头电路，所述第一霍尔探头和第二霍尔探头接收差分信号，所述第三霍尔探头接收判断信号；所述探头电路根据差分信号和判断信号形成方向信息，所述方向信息通过输出电路输出。其可以独立检测并输出车辆的方向信息和速度信息，且具有高集成、高精度和高稳定性的特点。

Description

智能传感器
技术领域
本发明涉及一种车辆检测装置，特别是一种智能传感器。
背景技术
传统的被动式ABS传感器通过线圈、导磁体和磁铁产生正弦波模拟电压信号，但是在低速(齿轮转动慢)时，其输出信号的幅值小于所能检测到的电压变化，从而被动式ABS传感器在低速时处于失效状态；因此出现了基于霍尔元件的主动式ABS传感器，该种传感器能够输出较稳定的电压幅值，可以识别低速信号，但是主动式ABS传感器无法识别方向信号，导致车辆出现如溜坡等情况时无法被及时发现。
中国申请公布号CN103808960A公开了一种测量转轴的转速和方向的装置及方法，其在强弱磁场相间位置布置两个霍尔传感器，当测速盘转动，通过其中一霍尔传感器处于跳变时另一霍尔传感器处于的电平情况判断转动方向。但该方案在车辆ABS传感器中应用存在如下问题：1、两个霍尔传感器的相对位置要求过高从而极大地提高了安装困难，且车辆处于运动状态中，即使精确安装也无法保证车辆在运转过程中不发生偏移，虽然理论上只要两个霍尔传感器在一个周期内的跳变不完全相同都可得出方向信号，但是要求电路适应不停变化的跳变周期，其复杂度会大幅上升而稳定性也无法保证；2、传统霍尔传感器的精度较低且易受干扰，两个霍尔传感器的检测数值相互独立，如果齿轮中的某个齿出现问题或其中一霍尔传感器受外界干扰，电路无法分辨信号是否正常从而可能得出错误方向信息。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种智能传感器，其可以独立检测并输出车辆的方向信息和速度信息，且具有高集成、高精度和高稳定性的特点。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种智能传感器，其结构包括壳体和连接壳体的固定座，所述固定座上设有插针和检测模块，所述检测模块中设有感应芯片和输出电路，所述感应芯片上设有第一霍尔探头、第二霍尔探头、第三霍尔探头和探头电路，所述第一霍尔探头和第二霍尔探头接收差分信号，所述第三霍尔探头接收判断信号；所述探头电路根据差分信号和判断信号形成方向信息，所述方向信息通过输出电路输出。智能传感器通过在感应芯片上设置第一霍尔探头、第二霍尔探头、第三霍尔探头并通过探头电路连接，使智能传感器通过调整其与信号轮间的间距即可完成方向的判断，无需再调整多个探头间的位置关系，方便安装且不会在车辆运动过程中因小幅度以为而影响检测结果；通过设置第一霍尔探头和第二霍尔探头形成差分信号再与第三霍尔探头的判断信号比较，提高了信号的电压幅值，保证了车速的精度和可读范围，且减少了干扰情况。
进一步地，所述第三霍尔探头设置在第一霍尔探头和第二霍尔探头间的路径内。第三霍尔探头设置在路径间减小了芯片的整体体积，且保证了判断信号不与差分信号形成完全相同的跳变。
作为优选，所述第三霍尔探头设置在第一霍尔探头和第二霍尔探头间的路径中心点。第三霍尔探头设置在路径中心点保证电路在半个周期就可得出方向信息。
作为优选，所述第一霍尔探头和第二霍尔探头间的间距范围为2.5～5mm。第一霍尔探头和第二霍尔探头间的间距影响第三霍尔探头的设置、排线和信号轮间距，选用2.5～5mm较为合适。
进一步地，所述探头电路包括方向模数转换器和数字电路，所述差分信号和判断信号经方向模数转换器和数字电路后形成方向信息。所述判断信号与差分信号均值进行比较后通过方向模数转换器并由数字电路数字化后形成方向信息发转发到输出编码器，通过插针与外界设备进行信息传送。
作为优选，所述数字电路输出两种波宽相异的方波作为方向信息，所述方波的波宽均大于等于90μs，两种方波的波宽差大于等于90μs。为方便方向信息的读取波宽和波宽差设置应大于等于90μs。
进一步地，所述探头电路还包括速度模数转换器和数字电路，所述差分信号经速度模数转换器和数字电路后形成速度信息。速度模数转换器和数字电路可通过差分信号的波长波频输出速度信息。
作为优选，所述探头电路还包括过滤电路和放大电路，所述差分信号经过滤和放大后形成速度信息。差分信号经过滤和放大后形成标准方波，提高信号精度。
作为优选，所述输出电路中设有电容。电容设置用于保护感应芯片。
本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：智能传感器通过在感应芯片上设置第一霍尔探头、第二霍尔探头、第三霍尔探头并通过探头电路连接，使智能传感器通过调整其与信号轮间的间距即可完成方向的判断，无需再调整多个探头间的位置关系，方便安装且不会在车辆运动过程中因小幅度以为而影响检测结果；通过设置第一霍尔探头、第二霍尔探头和第三霍尔探头的位置关系使感应芯片的结构更为合理且稳定性更高；探测信号和电路的改变使智能传感器具有高精度和高稳定性的特点，从而适用于车辆检测。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的电路示意图。
图3为感应芯片的结构示意图。
图4为感应芯片与信号轮的配合示意图。
图5为探头电路的结构示意图。
图6a为齿圈左转时的输出信号波形。
图6b为齿圈右转时的输出信号波形。
标号说明：
壳体1固定座2插针3
感应芯片4第一霍尔探头41第二霍尔探头42
第三霍尔探头43信号轮5
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：
如图1所示，本实施例由壳体1、固定座2、插针3、感应芯片4和电路组成，其中电路包括探头电路和输出电路。插针3和感应芯片4通过固定座2固定并连接在壳体1上，其中感应芯片4折弯后与插针3焊接，固定座2和插针3的型号为住友6188-4797。如图2所示，电路通过感应芯片4和探头电路形成信号并通过输出电路输出，其中输出电路中的电阻Rm＝75Ω/5W，电容C＝1nF/1000V。
如图3至4所述，感应芯片4上设有第一霍尔探头41、第二霍尔探头42和第三霍尔探头43，第一霍尔探头41和第二霍尔探头42相距2.5mm，第三霍尔探头43设置在第一霍尔探头41和第二霍尔探头42间的中心，第三霍尔探头43的理想位置距感应芯片4的长边为1.44mm，距感应芯片4的宽边为2.67mm。当工作时感应芯片4设置在信号轮5气隙1～3mm处，使感应芯片4与信号轮5相垂直的切线与第一霍尔探头41、第二霍尔探头42和第三霍尔探头43中心点连接形成的直线相平行，从而使感应芯片4能够探测信号轮5的转动信息。感应芯片4上的探头电路结构如图5所示，其中第一霍尔探头41得到信号L，第二霍尔探头42得到信号R，第三霍尔探头43得到信号C，并通过L、R形成差分信号并与信号C形成方向信号X，该过程为现有技术在此不再详述，如通过比对L和R的均值与C的关系：X＝(L+R)/2-C定义方向信号，X通过方向模数转换器(方向A/D)进入数字电路进行DSP数字化，过程中对信号的相位进行分析并将分析后的方向信息转发到输出编码器，当信号轮5从第一霍尔探头41向第二霍尔探头42转动时输出左转(DR-L)信号；反之输出右转(DR-R)信号，其中如图6a和6b所示，左转(DR-L)信号为高电流为90μs的方波而右转(DR-R)信号为高电流为180μs的方波，从而通过插针3让外部设备读取方向信息。另外，L、R形成的差分信号通过速度模数转换器(速度A/D)传送给电路的DSP数字化，数字化信号经过放大、过滤后输出速度信息。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能传感器，包括壳体和连接壳体的固定座，所述固定座上设有插针和检测模块，其特征在于：所述检测模块中设有感应芯片和输出电路，所述感应芯片上设有第一霍尔探头、第二霍尔探头、第三霍尔探头和探头电路，所述第一霍尔探头和第二霍尔探头接收差分信号，所述第三霍尔探头接收判断信号；所述探头电路根据差分信号和判断信号形成方向信息，所述方向信息通过输出电路输出。
2.根据权利要求1所述的智能传感器，其特征在于：所述第三霍尔探头设置在第一霍尔探头和第二霍尔探头间的路径内。
3.根据权利要求2所述的智能传感器，其特征在于：所述第三霍尔探头设置在第一霍尔探头和第二霍尔探头间的路径中心点。
4.根据权利要求1至3任一所述的智能传感器，其特征在于：所述第一霍尔探头和第二霍尔探头间的间距范围为2.5～5mm。
5.根据权利要求1所述的智能传感器，其特征在于：所述探头电路包括方向模数转换器和数字电路，所述差分信号和判断信号经方向模数转换器和数字电路后形成方向信息。
6.根据权利要求5所述的智能传感器，其特征在于：所述数字电路输出两种波宽相异的方波作为方向信息，所述方波的波宽均大于等于90μs，两种方波的波宽差大于等于90μs。
7.根据权利要求5或6所述的智能传感器，其特征在于：所述探头电路还包括速度模数转换器和数字电路，所述差分信号经速度模数转换器和数字电路后形成速度信息。
8.根据权利要求7所述的智能传感器，其特征在于：所述探头电路还包括过滤电路和放大电路，所述差分信号经过滤和放大后形成速度信息。
9.根据权利要求1所述的智能传感器，其特征在于：所述输出电路中设有电容。
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