CN108407793A - 汽车制动主缸位置传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车制动主缸位置传感器，包括电源转换电路系统，从低到高的开关电压信号处理电路系统；从高到低的开关电压信号处理电路系统；线性位移信号处理电路系统；外部供电电源分为三路供电，其中一路通过滤波RC电路,到达从低到高的开关电压信号处理电路系统，从而输出稳定的由低到高的开关信号；另一路也是也是通过滤波RC电路,到达从高到低的开关电压信号处理电路系统，从而输出稳定的由高到低的开关信号；第三路是通过12V转5V的电源转换电路系统，到达线性位移信号处理电路系统，最终输出满足要求的线性输出信号。本汽车制动主缸位置传感器成本低，刹车信号更准确、可靠，且安全性更高、可靠性更强的汽车制动主缸位置传感器。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车制动主缸位置传感器，尤其涉及一种汽车刹车制动系统控制领域。
背景技术
传统式制动灯开关大多数为机械式开关或者摩擦式的滑动变阻器器，安装在制动踏板上,易误触发,耐久性差,灵敏度较低,故障率高，安装调试和维修成本高。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种成本低，刹车信号更准确、可靠，且安全性更高、可靠性更强的汽车制动主缸位置传感器。
为了解决以上问题，本发明采用了如下技术方案：一种汽车制动主缸位置传感器，其特征在于，包括电源转换电路系统，从低到高的开关电压信号处理电路系统；从高到低的开关电压信号处理电路系统；线性位移信号处理电路系统；外部供电电源分为三路供电，其中一路通过滤波RC电路,到达从低到高的开关电压信号处理电路系统，从而输出稳定的由低到高的开关信号；另一路也是也是通过滤波RC电路,到达从高到低的开关电压信号处理电路系统，从而输出稳定的由高到低的开关信号；第三路是通过12V转5V的电源转换电路系统，到达线性位移信号处理电路系统，最终输出满足要求的线性输出信号。
所述的电源转换电路系统包括电源芯片U4，二极管D3，防护EMC电容C9、C10,滤波电容C1、C6、C7、C8；其中外部电源VDD分别与电容C9的一端，二极管D3的阳极连接，电容C9的另一端与电容C10的一端连接器，电容C10的另一端与电源地连接；二极管D3的阴极分别与电容C1的一端，电容C6的一端，电源芯片U4的1脚连接，电容C1的另一端与电源地连接，电容C6的另一端与电源地连接，电源芯片的3脚和4脚与电源地连接，电源芯片的5脚分别与电容C7的一端，电容C8的一端连接，最终输出系统所需要的+5V电源。电容C7的另一端和电容C8的另一端都与电源地连接。
电源转换电路系统，电压由+12V转换为线性位移处理电路需要的+5V电压，此电源转换电路系统具有电源极性反接保护，短路保护，宽输入电压，能满足汽车电源系统瞬间低电压和高电压的要求。
所述的从低到高的开关电压信号处理电路系统包括霍尔传感器U2，电源滤波电容C5，电阻R3、R4、R10、R11、R12、R16、R17、R18，三极管Q3、Q4，输出滤波电容C2，防静电二极管D1；其中外部电源VDD分别与电阻R3的一端，电阻R4的一端连接；电阻R3的另一端分别与电阻R4的另一端，电容C5的一端，霍尔传感器U2的1脚，电阻R10的一端，电阻R11的一端，三极管Q4的发射级连接；电容C5的另一端与电源地连接；霍尔传感器U2的3脚与电源地连接；霍尔传感器U2的2脚分别与电阻R10的另一端，三极管Q3的基极连接；三极管Q3的发射级与电源的地连接；三极管Q3的集电极分别与电阻R11的另一端，电阻R12的一端连接；电阻R12的另一端与三极管Q4的基极连接；三极管Q4的集电极分别与电阻R18的一端，电阻R16的一端，电阻R17的一端连接；电阻R18的另一端分别与电阻R16的另一端，电阻R17的另一端，电容C2的一端，防静电二极管D1的一端连接，最终输出SWITCH OUT1信号到ECU；电容C2的另一端与电源的地连接，防静电二极管D1的另一端与电源的地连接。其中电阻R3、R4与电容C5组成的LC滤波电路用于抑制电源线上的干扰或者辐射干扰；霍尔传感器U2用于检测主缸内部活塞上的磁铁磁场强度，当磁场达到霍尔传感器U2的开启磁场时，霍尔传感器U2内部电路打开，输出低电压；当磁场达到霍尔传感器U2的关闭磁场时，霍尔传感器U2内部电路关闭，输出高组态；上拉电阻R10用于提供给霍尔传感器U2提供固定高电平状态；三极管Q3、Q4以及电阻R11、R12组成的开关反向电路用于提供适合满足要求的从低到高的开关电压信号给ECU；输出三颗并联电阻R16、R17、R18用于增加输出功率；输出滤波电容C2用于过滤掉输出信号的杂波，保证输出信号的准确与稳定；最后端的防静电二极管D1用于保护输出信号免受外界静电的干扰。
所述的从高到低的开关电压信号处理电路系统包括霍尔传感器U1，电源滤波电容C3，电阻R1、R2、R5、R19、R13、R14、R15，三极管Q2，输出滤波电容C4，防静电二极管D2；其中外部电源VDD分别与电阻R1的一端，电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的另一端，电容C3的一端，霍尔传感器U1的1脚，电阻R5的一端，三极管Q2的发射级连接；电容C3的另一端与电源地连接，霍尔传感器U1的3脚与电源地连接，霍尔传感器U1的2脚分别与电阻R5的另一端，电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极分别与电阻R13的一端，电阻R14的一端，电阻R15的一端连接，电阻R13的另一端分别与电阻R14的另一端，电阻R15的另一端，电容C4的一端，防静电二极管D2的一端连接，最终输出SWITCH OUT2信号到ECU；电容C4的另一端与电源的地连接，防静电二极管D2的另一端与电源的地连接。其中电阻R1、R2与电容C3组成的LC滤波电路用于抑制电源线上的干扰或者辐射干扰；霍尔传感器U1用于检测主缸内部活塞上的磁铁磁场强度，当磁场达到霍尔传感器U1的开启磁场时，霍尔传感器U1内部电路打开，输出低电压；当磁场达到霍尔传感器U1的关闭磁场时，霍尔传感器U1内部电路关闭，输出高组态；上拉电阻R5用于提供给霍尔传感器U1提供固定高电平状态；三极管Q2以及电阻R19组成的开关反向电路用于提供适合满足要求的从高到低的开关电压信号给ECU；输出三颗并联电阻R13、R14、R15用于增加输出功率；输出滤波电容C4用于过滤掉输出信号的杂波，保证输出信号的准确与稳定；最后端的防静电二极管D2用于保护输出信号免受外界静电的干扰。
所述的线性位移信号处理电路系统包括霍尔传感器U3，电源滤波电容C11，电阻R6、R7、R8、R9，三极管Q1，输出滤波电容C12，防静电二极管D4；其中霍尔传感器U3的5,6,7,8,2引脚与电源地连接，霍尔传感器U3的1脚分别与+5V，电容C11的一端连接，电容C11的另一段与电源地连接，霍尔传感器U3的4脚分别接编程Vprogram，电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射级与电源的地连接，三极管Q1集电极分别与电阻R7的一端，电阻R8的一端，电阻R9的一端连接，电阻R7的另一端分别与电阻R8的另一端，电阻R9的另一端，电容C12的一端，防静电二极管D4的一端连接，最终输出PWM OUTPUT信号到ECU；电容C12的另一端与电源的地连接，防静电二极管D4的另一端与电源的地连接。其中三极管Q1以及电阻R6组成的开关反向电路用于提供适合满足要求的线性信号给ECU；输出三颗并联电阻R7、R8、R9用于增加输出功率；输出滤波电容C12用于过滤掉输出信号的杂波，保证输出信号的准确与稳定；最后端的防静电二极管D4用于保护输出信号免受外界静电的干扰。所述的霍尔传感器U3采用3D霍尔传感器技术，可通过调制输出引脚PIN4-Vprogram编程，因此不需要额外的编程引脚。
本汽车制动主缸位置传感器的应用是基于霍尔效应的传感器总成和一个安装在主缸活塞上的永磁环。该传感器总成安装在制动主缸外部，并感应移动磁环的磁场变化来改变输出，可以全程监测内部活塞的移动变化。传感器总成内部完全独立冗余设计的三路刹车主缸活塞位置信号给ECU，以便ECU判断用户刹车情况。本汽车制动主缸位置传感器成本低，刹车信号更准确、可靠，且安全性更高、可靠性更强的汽车制动主缸位置传感器。
附图说明
图1为汽车制动主缸位置传感器的原理框图；
图2为电源转换电路系统原理图；
图3为从低到高的开关电压信号处理电路系统原理图；
图4为从高到低的开关电压信号处理电路系统原理图；
图5为线性位移信号处理电路系统原理图。
具体实施方式：
下面结合附图，对本发明作进一步详细的描述。
如图1所述，本发明提供了一种汽车制动主缸位置传感器，包括电源转换电路系统，从低到高的开关电压信号处理电路系统；从高到低的开关电压信号处理电路系统；线性位移信号处理电路系统；外部供电电源分为三路供电，其中一路通过滤波RC电路,到达从低到高的开关电压信号处理电路系统，从而输出稳定的由低到高的开关信号；另一路也是也是通过滤波RC电路,到达从高到低的开关电压信号处理电路系统，从而输出稳定的由高到低的开关信号；第三路是通过12V转5V的电源转换电路系统，到达线性位移信号处理电路系统，最终输出满足要求的线性输出信号。
如图2所示，所述的电源转换电路系统包括电源芯片U4，二极管D3，防护EMC电容C9、C10,滤波电容C1、C6、C7、C8；其中外部电源VDD分别与电容C9的一端，二极管D3的阳极连接，电容C9的另一端与电容C10的一端连接器，电容C10的另一端与电源地连接；二极管D3的阴极分别与电容C1的一端，电容C6的一端，电源芯片U4的1脚连接，电容C1的另一端与电源地连接，电容C6的另一端与电源地连接，电源芯片的3脚和4脚与电源地连接，电源芯片的5脚分别与电容C7的一端，电容C8的一端连接，最终输出系统所需要的+5V电源。电容C7的另一端和电容C8的另一端都与电源地连接。
电源转换电路系统，电压由+12V转换为线性位移处理电路需要的+5V电压，此电源转换电路系统具有电源极性反接保护，短路保护，宽输入电压，能满足汽车电源系统瞬间低电压和高电压的要求。
如图3所示，所述的从低到高的开关电压信号处理电路系统包括霍尔传感器U2，电源滤波电容C5，电阻R3、R4、R10、R11、R12、R16、R17、R18，三极管Q3、Q4，输出滤波电容C2，防静电二极管D1；其中外部电源VDD分别与电阻R3的一端，电阻R4的一端连接；电阻R3的另一端分别与电阻R4的另一端，电容C5的一端，霍尔传感器U2的1脚，电阻R10的一端，电阻R11的一端，三极管Q4的发射级连接；电容C5的另一端与电源地连接；霍尔传感器U2的3脚与电源地连接；霍尔传感器U2的2脚分别与电阻R10的另一端，三极管Q3的基极连接；三极管Q3的发射级与电源的地连接；三极管Q3的集电极分别与电阻R11的另一端，电阻R12的一端连接；电阻R12的另一端与三极管Q4的基极连接；三极管Q4的集电极分别与电阻R18的一端，电阻R16的一端，电阻R17的一端连接；电阻R18的另一端分别与电阻R16的另一端，电阻R17的另一端，电容C2的一端，防静电二极管D1的一端连接，最终输出SWITCH OUT1信号到ECU；电容C2的另一端与电源的地连接，防静电二极管D1的另一端与电源的地连接。其中电阻R3、R4与电容C5组成的LC滤波电路用于抑制电源线上的干扰或者辐射干扰；霍尔传感器U2用于检测主缸内部活塞上的磁铁磁场强度，当磁场达到霍尔传感器U2的开启磁场时，霍尔传感器U2内部电路打开，输出低电压；当磁场达到霍尔传感器U2的关闭磁场时，霍尔传感器U2内部电路关闭，输出高组态；上拉电阻R10用于提供给霍尔传感器U2提供固定高电平状态；三极管Q3、Q4以及电阻R11、R12组成的开关反向电路用于提供适合满足要求的从低到高的开关电压信号给ECU；输出三颗并联电阻R16、R17、R18用于增加输出功率；输出滤波电容C2用于过滤掉输出信号的杂波，保证输出信号的准确与稳定；最后端的防静电二极管D1用于保护输出信号免受外界静电的干扰。
电源转换电路系统和从低到高的开关电压信号处理电路系统以及从低到高的开关电压信号处理电路系统的三路信号是完全冗余互补设计，三路信号输出完全相对独立。
如图4所示，所述的从高到低的开关电压信号处理电路系统包括霍尔传感器U1，电源滤波电容C3，电阻R1、R2、R5、R19、R13、R14、R15，三极管Q2，输出滤波电容C4，防静电二极管D2；其中外部电源VDD分别与电阻R1的一端，电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的另一端，电容C3的一端，霍尔传感器U1的1脚，电阻R5的一端，三极管Q2的发射级连接；电容C3的另一端与电源地连接，霍尔传感器U1的3脚与电源地连接，霍尔传感器U1的2脚分别与电阻R5的另一端，电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极分别与电阻R13的一端，电阻R14的一端，电阻R15的一端连接，电阻R13的另一端分别与电阻R14的另一端，电阻R15的另一端，电容C4的一端，防静电二极管D2的一端连接，最终输出SWITCH OUT2信号到ECU；电容C4的另一端与电源的地连接，防静电二极管D2的另一端与电源的地连接。其中电阻R1、R2与电容C3组成的LC滤波电路用于抑制电源线上的干扰或者辐射干扰；霍尔传感器U1用于检测主缸内部活塞上的磁铁磁场强度，当磁场达到霍尔传感器U1的开启磁场时，霍尔传感器U1内部电路打开，输出低电压；当磁场达到霍尔传感器U1的关闭磁场时，霍尔传感器U1内部电路关闭，输出高组态；上拉电阻R5用于提供给霍尔传感器U1提供固定高电平状态；三极管Q2以及电阻R19组成的开关反向电路用于提供适合满足要求的从高到低的开关电压信号给ECU；输出三颗并联电阻R13、R14、R15用于增加输出功率；输出滤波电容C4用于过滤掉输出信号的杂波，保证输出信号的准确与稳定；最后端的防静电二极管D2用于保护输出信号免受外界静电的干扰。
如图5所示，所述的线性位移信号处理电路系统包括霍尔传感器U3，电源滤波电容C11，电阻R6、R7、R8、R9，三极管Q1，输出滤波电容C12，防静电二极管D4；其中霍尔传感器U3的5,6,7,8,2引脚与电源地连接，霍尔传感器U3的1脚分别与+5V，电容C11的一端连接，电容C11的另一段与电源地连接，霍尔传感器U3的4脚分别接编程Vprogram，电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射级与电源的地连接，三极管Q1集电极分别与电阻R7的一端，电阻R8的一端，电阻R9的一端连接，电阻R7的另一端分别与电阻R8的另一端，电阻R9的另一端，电容C12的一端，防静电二极管D4的一端连接，最终输出PWMOUTPUT信号到ECU；电容C12的另一端与电源的地连接，防静电二极管D4的另一端与电源的地连接。其中三极管Q1以及电阻R6组成的开关反向电路用于提供适合满足要求的线性信号给ECU；输出三颗并联电阻R7、R8、R9用于增加输出功率；输出滤波电容C12用于过滤掉输出信号的杂波，保证输出信号的准确与稳定；最后端的防静电二极管D4用于保护输出信号免受外界静电的干扰。所述的霍尔传感器U3采用3D霍尔传感器技术，可通过调制输出引脚PIN4-Vprogram编程，因此不需要额外的编程引脚。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限制于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (9)
1.一种汽车制动主缸位置传感器，其特征在于，包括电源转换电路系统，从低到高的开关电压信号处理电路系统；从高到低的开关电压信号处理电路系统；线性位移信号处理电路系统；外部供电电源分为三路供电，其中一路通过滤波RC电路,到达从低到高的开关电压信号处理电路系统，从而输出稳定的由低到高的开关信号；另一路也是也是通过滤波RC电路,到达从高到低的开关电压信号处理电路系统，从而输出稳定的由高到低的开关信号；第三路是通过12V转5V的电源转换电路系统，到达线性位移信号处理电路系统，最终输出满足要求的线性输出信号。
2.根据权利要求1所述的汽车制动主缸位置传感器，其特征在于，所述的电源转换电路系统包括电源芯片U4，二极管D3，防护EMC电容C9、C10,滤波电容C1、C6、C7、C8；其中外部电源VDD分别与电容C9的一端，二极管D3的阳极连接，电容C9的另一端与电容C10的一端连接器，电容C10的另一端与电源地连接；二极管D3的阴极分别与电容C1的一端，电容C6的一端，电源芯片U4的1脚连接，电容C1的另一端与电源地连接，电容C6的另一端与电源地连接，电源芯片的3脚和4脚与电源地连接，电源芯片的5脚分别与电容C7的一端，电容C8的一端连接，最终输出系统所需要的+5V电源。电容C7的另一端和电容C8的另一端都与电源地连接。
3.根据权利要求1所述的汽车制动主缸位置传感器，其特征在于，所述的从低到高的开关电压信号处理电路系统包括霍尔传感器U2，电源滤波电容C5，电阻R3、R4、R10、R11、R12、R16、R17、R18，三极管Q3、Q4，输出滤波电容C2，防静电二极管D1；
其中外部电源VDD分别与电阻R3的一端，电阻R4的一端连接；电阻R3的另一端分别与电阻R4的另一端，电容C5的一端，霍尔传感器U2的1脚，电阻R10的一端，电阻R11的一端，三极管Q4的发射级连接；电容C5的另一端与电源地连接；霍尔传感器U2的3脚与电源地连接；霍尔传感器U2的2脚分别与电阻R10的另一端，三极管Q3的基极连接；三极管Q3的发射级与电源的地连接；三极管Q3的集电极分别与电阻R11的另一端，电阻R12的一端连接；电阻R12的另一端与三极管Q4的基极连接；
三极管Q4的集电极分别与电阻R18的一端，电阻R16的一端，电阻R17的一端连接；电阻R18的另一端分别与电阻R16的另一端，电阻R17的另一端，电容C2的一端，防静电二极管D1的一端连接，最终输出SWITCH OUT1信号到ECU；电容C2的另一端与电源的地连接，防静电二极管D1的另一端与电源的地连接。
4.根据权利要求3所述的汽车制动主缸位置传感器，其特征在于，电阻R3、R4与电容C5组成的LC滤波电路用于抑制电源线上的干扰或者辐射干扰；霍尔传感器U2用于检测主缸内部活塞上的磁铁磁场强度，当磁场达到霍尔传感器U2的开启磁场时，霍尔传感器U2内部电路打开，输出低电压；当磁场达到霍尔传感器U2的关闭磁场时，霍尔传感器U2内部电路关闭，输出高组态；上拉电阻R10用于提供给霍尔传感器U2提供固定高电平状态；三极管Q3、Q4以及电阻R11、R12组成的开关反向电路用于提供适合满足要求的从低到高的开关电压信号给ECU；输出三颗并联电阻R16、R17、R18用于增加输出功率；输出滤波电容C2用于过滤掉输出信号的杂波，保证输出信号的准确与稳定；最后端的防静电二极管D1用于保护输出信号免受外界静电的干扰。
5.根据权利要求1所述的汽车制动主缸位置传感器，其特征在于，所述的从高到低的开关电压信号处理电路系统包括霍尔传感器U1，电源滤波电容C3，电阻R1、R2、R5、R19、R13、R14、R15，三极管Q2，输出滤波电容C4，防静电二极管D2；
其中外部电源VDD分别与电阻R1的一端，电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的另一端，电容C3的一端，霍尔传感器U1的1脚，电阻R5的一端，三极管Q2的发射级连接；电容C3的另一端与电源地连接，霍尔传感器U1的3脚与电源地连接，霍尔传感器U1的2脚分别与电阻R5的另一端，电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极分别与电阻R13的一端，电阻R14的一端，电阻R15的一端连接，电阻R13的另一端分别与电阻R14的另一端，电阻R15的另一端，电容C4的一端，防静电二极管D2的一端连接，最终输出SWITCH OUT2信号到ECU；电容C4的另一端与电源的地连接，防静电二极管D2的另一端与电源的地连接。
6.根据权利要求5所述的汽车制动主缸位置传感器，其特征在于，电阻R1、R2与电容C3组成的LC滤波电路用于抑制电源线上的干扰或者辐射干扰；霍尔传感器U1用于检测主缸内部活塞上的磁铁磁场强度，当磁场达到霍尔传感器U1的开启磁场时，霍尔传感器U1内部电路打开，输出低电压；当磁场达到霍尔传感器U1的关闭磁场时，霍尔传感器U1内部电路关闭，输出高组态；上拉电阻R5用于提供给霍尔传感器U1提供固定高电平状态；三极管Q2以及电阻R19组成的开关反向电路用于提供适合满足要求的从高到低的开关电压信号给ECU；输出三颗并联电阻R13、R14、R15用于增加输出功率；输出滤波电容C4用于过滤掉输出信号的杂波，保证输出信号的准确与稳定；最后端的防静电二极管D2用于保护输出信号免受外界静电的干扰。
7.根据权利要求1所述的汽车制动主缸位置传感器，其特征在于，所述的线性位移信号处理电路系统包括霍尔传感器U3，电源滤波电容C11，电阻R6、R7、R8、R9，三极管Q1，输出滤波电容C12，防静电二极管D4；
其中霍尔传感器U3的5,6,7,8,2引脚与电源地连接，霍尔传感器U3的1脚分别与+5V，电容C11的一端连接，电容C11的另一段与电源地连接，霍尔传感器U3的4脚分别接编程Vprogram，电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射级与电源的地连接，三极管Q1集电极分别与电阻R7的一端，电阻R8的一端，电阻R9的一端连接，电阻R7的另一端分别与电阻R8的另一端，电阻R9的另一端，电容C12的一端，防静电二极管D4的一端连接，最终输出PWM OUTPUT信号到ECU；电容C12的另一端与电源的地连接，防静电二极管D4的另一端与电源的地连接。
8.根据权利要求7所述的汽车制动主缸位置传感器，其特征在于，三极管Q1以及电阻R6组成的开关反向电路用于提供适合满足要求的线性信号给ECU；输出三颗并联电阻R7、R8、R9用于增加输出功率；输出滤波电容C12用于过滤掉输出信号的杂波，保证输出信号的准确与稳定；最后端的防静电二极管D4用于保护输出信号免受外界静电的干扰。
9.根据权利要求7所述的汽车制动主缸位置传感器，其特征在于，所述的霍尔传感器U3采用3D霍尔传感器技术，可通过调制输出引脚PIN4-Vprogram编程。
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