CN109212253A - 一种传感器信号处理电路、处理方法、发动机及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传感器信号处理电路、处理方法、发动机及车辆。该传感器信号处理电路包括磁电信号处理电路、控制单元及切换电路；磁电信号处理电路包括正输入端、负输入端和输出端，输出端与控制单元电连接；切换电路分别与控制单元和磁电信号处理电路的正输入端和负输入端电连接；磁电传感器与正输入端和负输入端电连接时，控制单元控制切换电路与正输入端和负输入端断开连接，以处理磁电传感器信号；霍尔传感器与正输入端电连接时，控制单元控制切换电路与正输入端和负输入端电连接，以处理霍尔传感器信号。本发明的技术方案，解决磁电传感器信号和霍尔传感器信号处理电路的兼容性问题，提高控制器匹配灵活性，降低管理成本，减少匹配错误。

Description

一种传感器信号处理电路、处理方法、发动机及车辆

技术领域

本发明实施例涉及发动机控制技术，尤其涉及一种传感器信号处理电路、处理方法、发动机及车辆。

背景技术

电控发动机控制系统根据曲轴、凸轮轴信号得到发动机转速、相位位置等相关信息，并计算得到燃油喷射量、燃油喷射提前角等控制参数，从而控制喷油器驱动电路等执行器驱动电路实现对发动机的控制，使发动机在最佳工况下运行。

目前常用的转速传感器包括磁电式和霍尔式两种类型，不同类型的转速传感器有不同的电路处理方法。其中，磁电式转速传感器感应信号盘缺口处的磁通变化，从而输出近似正弦波的模拟信号，并且输出信号的幅值随转速大幅度变化；霍尔式转速传感器利用霍尔效应感应信号盘缺口，需外接电源，输出信号为数字信号，即只有高、低两个状态。发动机电控系统微处理器能处理的信号必须是数字信号，所以必须采用特定的转速信号处理电路。

传统的发动机控制器在匹配不同类型转速传感器时，控制器无法进行两种信号处理，一种控制器只能处理一种转速传感器信号，需要配备两个控制器，当外部传感器类型发生变化时，需要更换控制器，带来使用上的不便，且增加了成本。传统方案需要两款控制器或者在同一平台安装控制器的两个硬件版本，从而提高了控制器成本，匹配过程也可能会出现各种匹配错误，给实际应用带来不便。

发明内容

本发明实施例提供一种传感器信号处理电路、处理方法、发动机及车辆，以实现同时处理磁电传感器信号和霍尔传感器信号，提高控制器匹配灵活性，降低管理成本，减少匹配错误。

第一方面，本发明实施例提供一种传感器信号处理电路，包括磁电信号处理电路、控制单元以及切换电路；

所述磁电信号处理电路包括正输入端、负输入端和输出端，所述输出端与所述控制单元电连接；

所述切换电路分别与所述控制单元和所述磁电信号处理电路的正输入端和负输入端电连接；

磁电传感器与所述正输入端和所述负输入端电连接时，所述控制单元控制所述切换电路与所述正输入端和所述负输入端断开连接，以使所述磁电信号处理电路处理磁电传感器信号；

霍尔传感器与所述正输入端电连接时，所述控制单元控制所述切换电路与所述正输入端和所述负输入端电连接，所述切换电路通过所述正输入端为所述霍尔传感器供电，以使所述磁电信号处理电路处理霍尔传感器信号。

可选的，所述切换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

其中，所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端以及所述第三开关的控制端都与所述控制单元电连接；

所述第一开关的第一端与电源电连接，所述第一开关的第二端与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端与所述正输入端电连接；

所述第二开关的第一端与电源电连接，所述第二开关的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述负输入端电连接，所述第三电阻的第一端与所述负输入端电连接，第二端与所述第三开关的第一端电连接，所述第三开关的第二端接地。

可选的，所述切换电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第一电阻的第一端电连接，负极与所述正输入端电连接。

可选的，所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关都包括晶体管。

可选的，还包括设置于所述正输入端的第四电阻以及设置于所述负输入端的第五电阻。

第二方面，本发明实施例还提供一种传感器信号处理方法，采用上述的传感器信号处理电路执行，包括：

磁电传感器与磁电信号处理电路的正输入端和负输入端电连接时，控制单元控制切换电路与所述正输入端和所述负输入端断开连接，以使所述磁电信号处理电路处理磁电传感器信号；

霍尔传感器与所述正输入端电连接时，所述控制单元控制所述切换电路与所述正输入端和所述负输入端电连接，所述切换电路通过所述正输入端为所述霍尔传感器供电，以使所述磁电信号处理电路处理霍尔传感器信号。

可选的，所述切换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

磁电传感器与磁电信号处理电路的正输入端和负输入端电连接时，所述控制单元控制所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关断开，以使所述磁电信号处理电路处理磁电传感器信号；

霍尔传感器与所述正输入端电连接时，所述控制单元控制所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关导通，以使所述磁电信号处理电路处理霍尔传感器信号。

第三方面，本发明实施例还提供一种发动机，包括上述的传感器信号处理电路以及磁电传感器和/或霍尔传感器。

可选的，包括至少一个磁电传感器、至少一个霍尔传感器和至少两个传感器信号处理电路；

其中所述磁电传感器和所述霍尔传感器分别与不同的传感器信号处理电路电连接，所有传感器信号处理电路共用一个控制单元。

第四方面，本发明实施例还提供一种车辆，包括上述的发动机。

本发明实施例提供一种传感器信号处理电路，包括磁电信号处理电路、控制单元以及切换电路；磁电信号处理电路包括正输入端、负输入端和输出端，输出端与控制单元电连接；切换电路分别与控制单元和磁电信号处理电路的正输入端和负输入端电连接；磁电传感器与正输入端和负输入端电连接时，控制单元控制切换电路与正输入端和负输入端断开连接，以使磁电信号处理电路处理磁电传感器信号；霍尔传感器与正输入端电连接时，控制单元控制切换电路与正输入端和负输入端电连接，切换电路通过正输入端为霍尔传感器供电，以使磁电信号处理电路处理霍尔传感器信号。通过设置切换电路，在处理磁电传感器信号时，切换电路与磁电信号处理电路的正输入端和负输入端断开连接，以使磁电信号处理电路处理磁电传感器信号；在处理霍尔传感器信号时，切换电路与磁电信号处理电路的正输入端和负输入端电连接连接，切换电路通过正输入端为霍尔传感器供电，以使磁电信号处理电路处理霍尔传感器信号，解决磁电传感器信号和霍尔传感器信号的处理电路的兼容性问题，提高控制器匹配灵活性，降低管理成本，减少匹配错误。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种传感器信号处理电路的结构示意图；

图2是一种磁电传感器产生的磁电信号的波形示意图；

图3是一种霍尔传感器产生的霍尔信号的波形示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种传感器信号处理电路的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种磁电传感器信号输入输出的波形示意图；

图6是本发明实施例提供的一种霍尔传感器信号输入输出的波形示意图；

图7是本发明实施例提供的又一种传感器信号处理电路的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种传感器信号处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1所示为本发明实施例提供的一种传感器信号处理电路的结构示意图。参考图1，该传感器信号处理电路包括磁电信号处理电路10、控制单元20以及切换电路30；磁电信号处理电路10包括正输入端10a、负输入端10b和输出端10c，输出端10c与控制单元20电连接；切换电路30分别与控制单元20和磁电信号处理电路10的正输入端10a和负输入端10b电连接；磁电传感器与正输入端10a和负输入端10b电连接时，控制单元20控制切换电路30与正输入端10a和负输入端10b断开连接，以使磁电信号处理电路10处理磁电传感器信号；霍尔传感器与正输入端10a电连接时，控制单元20控制切换电路30与正输入端10a和负输入端10b电连接，切换电路30通过正输入端10a为霍尔传感器供电，以使磁电信号处理电路10处理霍尔传感器信号。

图2所示为一种磁电传感器产生的磁电信号的波形示意图，图3所示为一种霍尔传感器产生的霍尔信号的波形示意图。在本实施例中，磁电信号处理电路10采用专用磁电处理芯片，可以处理类似于正弦波的磁电信号，例如可以是在幅值为正时，幅值上升或下降到某个值(例如可以是最大值的1/3)时发生翻转，形成控制单元20可以处理的数字信号。磁电处理芯片包括正输入端10a和负输入端10b，在处理磁电传感器信号时，切换电路30与正输入端10a和负输入端10b断开连接，即切换电路30不起作用，磁电传感器分别给正输入端10a和负输入端10b输入差分信号，磁电处理芯片将处理后的磁电传感器信号传输给控制单元20，控制单元20根据接收到的处理后的磁电传感器信号获取发动机转速等信息，从而控制发动机运行；由于霍尔信号幅值始终大于0，磁电处理芯片不能直接处理霍尔信号，在处理霍尔传感器信号时，切换电路30与正输入端10a和负输入端10b电连接，即切换电路30接入电路中，切换电路30通过正输入端10a为霍尔传感器供电，霍尔传感器给正输入端10a输入霍尔信号，负输入端10b不连接传感器，磁电处理芯片将处理后的霍尔传感器信号传输给控制单元20，控制单元20根据接收到的处理后的霍尔传感器信号获取发动机转速等信息，从而控制发动机运行。

本实施例的技术方案，通过设置切换电路，在处理磁电传感器信号时，切换电路与磁电信号处理电路的正输入端和负输入端断开连接，以使磁电信号处理电路处理磁电传感器信号；在处理霍尔传感器信号时，切换电路与磁电信号处理电路的正输入端和负输入端电连接连接，切换电路通过正输入端为霍尔传感器供电，以使磁电信号处理电路处理霍尔传感器信号，解决磁电传感器信号和霍尔传感器信号的处理电路的兼容性问题，提高控制器匹配灵活性，降低管理成本，减少匹配错误。

在上述技术方案的基础上，图4所示为本发明实施例提供的另一种传感器信号处理电路的结构示意图。参考图4，可选的，切换电路30包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3；其中，第一开关K1的控制端、第二开关K2的控制端以及第三开关K3的控制端都与控制单元20电连接；第一开关K1的第一端与电源VSS电连接，第一开关K1的第二端与第一电阻R1的第一端电连接，第一电阻R1的第二端与正输入端10a电连接；第二开关K2的第一端与电源VSS电连接，第二开关K2的第二端与第二电阻R2的第一端电连接，第二电阻R2的第二端与负输入端10b电连接，第三电阻R3的第一端与负输入端10b电连接，第二端与第三开关K3的第一端电连接，第三开关K3的第二端接地。

图5所示为本发明实施例提供的一种磁电传感器信号输入输出的波形示意图，图6所示为本发明实施例提供的一种霍尔传感器信号输入输出的波形示意图。参考图4和图5，本发明实施例提供的传感器信号处理电路处理磁电传感器信号的过程为：磁电传感器(图中未示出)分别与正输入端10a和负输入端10b电连接，控制单元20控制K1、K2、K3关闭，此时R1、R2、R3未参与磁电传感器信号的处理。本实施例所用的磁电处理芯片，输出信号总是以上一个磁电信号波形的1/3为处理边界。例如磁电信号的正电平幅值为V1，输出信号在磁电信号降至1/3*V1时，电平发生翻转，而当磁电信号逐渐上升至1/3*V1，输出电平再次发生翻转；这时磁电信号的正电平幅值为V2，输出信号在磁电信号降至1/3*V2时，电平发生翻转，循环往复，输出控制单元20可以处理的数字信号。

参考图4和图6，本发明实施例提供的传感器信号处理电路处理霍尔传感器信号的过程为：霍尔传感器(图中未示出)与正输入端10a电连接，负输入端10b不连接传感器，控制单元20控制K1打开，这时R1接入正输入端10a。R1的作用是匹配霍尔传感器，若无上拉电阻R1，霍尔传感器无法产生如图3所示的方波信号。控制单元20控制K2、K3打开，这时R2、R3就会接至负输入端10b，这时负输入端10b处会产生固定电压值U1。示例性的，VSS电压可以为5V，R2、R3的电阻值的作用是用于产生固定电压值U1，U1约等于5V/(R2+R3)*R3。控制单元20控制K1、K2、K3打开，正输入端产生高电平U2，低电平0V的方波信号，与负输入端10b的U1相比后，加载至磁电信号处理电路10两端就会产生如图6所示的方波信号。这样，输入输出信号的处理方式如图5类似，输出信号的翻转电平总是会以上一个波形的1/3(U2-U1)为处理边界，处理机制如磁电信号处理方法一致。可以理解的是，由于霍尔信号为方波信号，因此输出信号波形的形状与输入信号上升沿和下降沿时刻相同。具体R1、R2、R3电阻值的大小可以根据实际应用需求设置，本发明实施例对此不作限定。通过切换电路的设置，可以实现同一个电路既可以处理磁电传感器信号，又可以处理霍尔传感器信号。

图7所示为本发明实施例提供的又一种传感器信号处理电路的结构示意图。参考图7，可选的，切换电路30还包括第一二极管D1，第一二极管D1的正极与第一电阻R1的第一端电连接，负极与正输入端10a电连接。

可以理解的是，第一二极管D1单向导通，可以防止处理磁电信号时损坏K1。

可选的，第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3都包括晶体管。

可以理解的是，K1、K2、K3都可以选用晶体管，通过控制单元高速控制K1、K2、K3的关闭和打开，提高控制的实时性。

继续参考图7，可选的，该传感器信号处理电路还包括设置于正输入端10a的第四电阻R4以及设置于负输入端10b的第五电阻R5。

可以理解的是，由于磁电信号的幅值幅度变化较大，受环境、装配位置、安装间隙、被检测设备各种因素影响。在幅值低时，可以低至100mV，在幅值高时可以高达200V，设置第四电阻R4和第五电阻R5可以防止磁电信号处理电路由于磁电信号幅值过高而发生损坏，具体阻值根据实际需求设置，本发明实施例不作限定。

图8所示为本发明实施例提供的一种传感器信号处理方法的流程示意图，该方法可以由上述实施例中任意一种传感器信号处理电路来执行，包括：

步骤110、磁电传感器与磁电信号处理电路的正输入端和负输入端电连接时，控制单元控制切换电路与正输入端和负输入端断开连接，以使磁电信号处理电路处理磁电传感器信号。

步骤120、霍尔传感器与正输入端电连接时，控制单元控制切换电路与正输入端和负输入端电连接，切换电路通过正输入端为霍尔传感器供电，以使磁电信号处理电路处理霍尔传感器信号。

在本实施例中，磁电信号处理电路采用专用磁电处理芯片，可以处理类似于正弦波的磁电信号，例如可以是在幅值为正时，幅值上升或下降到某个值(例如可以是最大值的1/3)时发生翻转，形成控制单元可以处理的数字信号。磁电处理芯片包括正输入端和负输入端，在处理磁电传感器信号时，切换电路与正输入端和负输入端断开连接，即切换电路不起作用，磁电传感器分别给正输入端和负输入端输入差分信号，磁电处理芯片将处理后的磁电传感器信号传输给控制单元，控制单元根据接收到的处理后的磁电传感器信号获取发动机转速等信息，从而控制发动机运行；由于霍尔信号幅值始终大于0，磁电处理芯片不能直接处理霍尔信号，在处理霍尔传感器信号时，切换电路与正输入端和负输入端电连接，即切换电路接入电路中，切换电路通过正输入端为霍尔传感器供电，霍尔传感器给正输入端输入霍尔信号，负输入端不连接传感器，磁电处理芯片将处理后的霍尔传感器信号传输给控制单元，控制单元根据接收到的处理后的霍尔传感器信号获取发动机转速等信息，从而控制发动机运行。

本实施例的技术方案，通过设置切换电路，在处理磁电传感器信号时，切换电路与磁电信号处理电路的正输入端和负输入端断开连接，以使磁电信号处理电路处理磁电传感器信号；在处理霍尔传感器信号时，切换电路与磁电信号处理电路的正输入端和负输入端电连接连接，切换电路通过正输入端为霍尔传感器供电，以使磁电信号处理电路处理霍尔传感器信号，解决磁电传感器信号和霍尔传感器信号的处理电路的兼容性问题，提高控制器匹配灵活性，降低管理成本，减少匹配错误。

可选的，切换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；磁电传感器与磁电信号处理电路的正输入端和负输入端电连接时，控制单元控制第一开关、第二开关以及第三开关断开，以使磁电信号处理电路处理磁电传感器信号；霍尔传感器与正输入端电连接时，控制单元控制第一开关、第二开关以及第三开关导通，以使磁电信号处理电路处理霍尔传感器信号。

本发明实施例还提供一种发动机，包括上述实施例提供的任意一种的传感器信号处理电路以及磁电传感器和/或霍尔传感器。由于本发明实施例提供的发动机包括上述任意实施例提供的传感器信号处理电路，其与所包括的传感器信号处理电路具有相同和相应的有益效果，此处不再赘述。

可选的，该发动机包括至少一个磁电传感器、至少一个霍尔传感器和至少两个传感器信号处理电路；其中磁电传感器和霍尔传感器分别与不同的传感器信号处理电路电连接，所有传感器信号处理电路共用一个控制单元。

通过设置至少两个传感器信号处理电路，且共用一个控制单元，可以实现同时处理磁电传感器信号和霍尔传感器信号，提高控制器匹配灵活性，降低管理成本，减少匹配错误。

本发明实施例还提供一种车辆，包括上述的发动机。由于本发明实施例提供的车辆包括上述任意实施例提供的发动机，其与所包括的发动机具有相同和相应的有益效果，此处不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种传感器信号处理电路，其特征在于，包括磁电信号处理电路、控制单元以及切换电路；

所述磁电信号处理电路包括正输入端、负输入端和输出端，所述输出端与所述控制单元电连接；

所述切换电路分别与所述控制单元和所述磁电信号处理电路的正输入端和负输入端电连接；

磁电传感器与所述正输入端和所述负输入端电连接时，所述控制单元控制所述切换电路与所述正输入端和所述负输入端断开连接，以使所述磁电信号处理电路处理磁电传感器信号；

霍尔传感器与所述正输入端电连接时，所述控制单元控制所述切换电路与所述正输入端和所述负输入端电连接，所述切换电路通过所述正输入端为所述霍尔传感器供电，以使所述磁电信号处理电路处理霍尔传感器信号。

2.根据权利要求1所述的传感器信号处理电路，其特征在于，所述切换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

其中，所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端以及所述第三开关的控制端都与所述控制单元电连接；

所述第一开关的第一端与电源电连接，所述第一开关的第二端与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端与所述正输入端电连接；

所述第二开关的第一端与电源电连接，所述第二开关的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述负输入端电连接，所述第三电阻的第一端与所述负输入端电连接，第二端与所述第三开关的第一端电连接，所述第三开关的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的传感器信号处理电路，其特征在于，所述切换电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第一电阻的第一端电连接，负极与所述正输入端电连接。

4.根据权利要求2所述的传感器信号处理电路，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关都包括晶体管。

5.根据权利要求1所述的传感器信号处理电路，其特征在于，还包括设置于所述正输入端的第四电阻以及设置于所述负输入端的第五电阻。

6.一种传感器信号处理方法，其特征在于，采用权利要求1～5任一所述的传感器信号处理电路执行，包括：

磁电传感器与磁电信号处理电路的正输入端和负输入端电连接时，控制单元控制切换电路与所述正输入端和所述负输入端断开连接，以使所述磁电信号处理电路处理磁电传感器信号；

霍尔传感器与所述正输入端电连接时，所述控制单元控制所述切换电路与所述正输入端和所述负输入端电连接，所述切换电路通过所述正输入端为所述霍尔传感器供电，以使所述磁电信号处理电路处理霍尔传感器信号。

7.根据权利要求6所述的传感器信号处理方法，其特征在于，所述切换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

磁电传感器与磁电信号处理电路的正输入端和负输入端电连接时，所述控制单元控制所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关断开，以使所述磁电信号处理电路处理磁电传感器信号；

霍尔传感器与所述正输入端电连接时，所述控制单元控制所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关导通，以使所述磁电信号处理电路处理霍尔传感器信号。

8.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1～5任一所述的传感器信号处理电路以及磁电传感器和/或霍尔传感器。

9.根据权利要求8所述的发动机，其特征在于，包括至少一个磁电传感器、至少一个霍尔传感器和至少两个传感器信号处理电路；

其中所述磁电传感器和所述霍尔传感器分别与不同的传感器信号处理电路电连接，所有传感器信号处理电路共用一个控制单元。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求8或9所述的发动机。