CN110500947A - 一种发动机角度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车发动机传感器技术领域，尤其涉及一种发动机角度传感器，包括MCU单片机信号处理单元，用于处理角度霍尔IC信号并与外部设备通讯；与MCU单片机信号处理单元连接的霍尔角度位置感应单元，用于将机械角度对应的磁场角度信号转换成电信号供MCU处理使用；与MCU单片机信号处理单元连接的滤波保护SPI输出电路，用于保证MCU各个通讯端头的数据正常稳定的传输，保护端口不被外部干扰损坏；本发明采用专用角度霍尔IC，采集精度高，可靠性高，确保汽车发动机稳定可靠工作，由于控制更精确，发动机的喷油量和进气量都可以精确控制，提高燃油经济型，降低尾气排放污染；采用SPI协议输出，抗干扰能力强，满足汽车行业对汽车安全性越来越高的要求。

Description

一种发动机角度传感器
技术领域
本发明涉及汽车发动机传感器技术领域，尤其涉及一种发动机角度传感器。
背景技术
目前，大多数汽车发动机电喷控制系统的角度传感器采用线性霍尔IC方案，工作时将发动机气门位置角度信号转换成随角度变化而变化的线性电压信号发送到汽车发动机ECU，ECU根据接收到的线性电压信号确定发动机气门角度位置，根据此角度位置信息结合汽车发动机电喷控制系统其他相关传感器信息，确定发动机喷油量和进气量，并发信号指令给相关执行机构，确保发动机正常稳定运行。
但市场现有的发动机角度传感器采用线性IC方案存在以下缺点：
1、采用线性霍尔IC导致采集精度差。
2、采用线性霍尔IC输出信号是线性电压信号，导致其抗干扰能力差。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种发动机角度传感器，采集精度高，可靠性高，抗干扰能力强，信号数据稳定可靠，确保汽车发动机稳定可靠工作。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种发动机角度传感器，包括：
MCU单片机信号处理单元，用于处理角度霍尔IC信号并与外部设备通讯；
与MCU单片机信号处理单元连接的霍尔角度位置感应单元，用于将机械角度对应的磁场角度信号转换成电信号供MCU处理使用；
与MCU单片机信号处理单元连接的滤波保护SPI输出电路，用于保证MCU各个通讯端头的数据正常稳定的传输，保护端口不被外部干扰损坏；
与MCU单片机信号处理单元连接的上电复位功能电路，用于上电时使MCU进行复位操作进入正常工作状态；
与上述各单元电路连接的稳压保护功能电路，用于为整个电路提供电稳定可靠的工作电压，保证电路正常稳定工作。
优选地，所述MCU单片机信号处理单元包括MCU单片机U1，所述霍尔角度位置感应单元包括角度霍尔IC U2，所述角度霍尔IC U2的第三管脚与MCU单片机U1的第十二六管脚连接。
优选地，所述稳压保护功能电路包括双向稳压管D1、单向稳压管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3；所述双向稳压管D1、单向稳压管D2并联并在其之间连接有第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1和第二电阻R2并联，所述第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3并联，所述双向稳压管D1、单向稳压管D2、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3均与MCU单片机U1的第三管脚、第四管脚、第五管脚和第六管脚连接。
优选地，所述上电复位功能电路包括第三电阻R3和第六电容C6，所述第三电阻R3和第六电容C6均与MCU单片机U1的第三十一管脚连接。
优选地，所述滤波保护SPI输出电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10和第十一电容C11；所述第四电阻R4和第七电容C7的一端均与MCU单片机U1的第二管脚连接，所述第五电阻R5和第八电容C8的一端均与MCU单片机U1的第九管脚连接，所述第六电阻R6和第九电容C9的一端均与MCU单片机U1的第十管脚连接，且所述第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9的另一端均接地；所述第七电阻R7和第十一电容C11的一端均与MCU单片机U1的第二十二管脚连接，所述第八电阻R8和第十电容C10的一端均与MCU单片机U1的第二十一管脚连接，且所述第十一电容C11和第十电容C10的另一端均接地。
本发明具有以下有益效果：本发明的一种发动机角度传感器，采用专用角度霍尔IC，采集精度高，可靠性高，确保汽车发动机稳定可靠工作，由于控制更精确，发动机的喷油量和进气量都可以精确控制，提高燃油经济型，保证汽车动力稳定性，降低尾气排放污染；采用SPI协议输出，抗干扰能力强，汽车发动机稳定安全工作，满足汽车行业对汽车安全性越来越高的要求。
附图说明
图1为本发明的方框示意图。
图2为本发明的电路原理图。
图3为本发明的工作流程图。
图中：100 MCU单片机信号处理单元、200霍尔角度位置感应单元、300滤波保护SPI输出电路、400上电复位功能电路、500稳压保护功能电路。
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。
参照图1-图3，一种发动机角度传感器，包括：MCU单片机信号处理单元100，用于处理角度霍尔IC信号并与外部设备通讯；与MCU单片机信号处理单元100连接的霍尔角度位置感应单元200，用于将机械角度对应的磁场角度信号转换成电信号供MCU处理使用；与MCU单片机信号处理单元100连接的滤波保护SPI输出电路300，用于保证MCU各个通讯端头的数据正常稳定的传输，保护端口不被外部干扰损坏；与MCU单片机信号处理单元100连接的上电复位功能电路400，用于上电时使MCU进行复位操作进入正常工作状态；与上述各单元电路连接的稳压保护功能电路500，用于为整个电路提供电稳定可靠的工作电压，保证电路正常稳定工作。
本实施例中，采用专用角度霍尔IC，采集精度高，可靠性高，确保汽车发动机稳定可靠工作，由于控制更精确，发动机的喷油量和进气量都可以精确控制，提高燃油经济型，保证汽车动力稳定性，降低尾气排放污染；即使得汽车燃油燃烧更加充分，有利于降低汽车尾气污染，满足汽车行业对汽车尾气排放越来越高的要求；采用SPI协议输出，抗干扰能力强，汽车发动机稳定安全工作，满足汽车行业对汽车安全性越来越高的要求。
具体的，所述MCU单片机信号处理单元100包括MCU单片机U1，所述霍尔角度位置感应单元200包括角度霍尔IC U2，所述角度霍尔IC U2的第三管脚与MCU单片机U1的第十二六管脚连接。
具体的，所述稳压保护功能电路500包括双向稳压管D1、单向稳压管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3；所述双向稳压管D1、单向稳压管D2并联并在其之间连接有第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1和第二电阻R2并联，所述第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3并联，所述双向稳压管D1、单向稳压管D2、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3均与MCU单片机U1的第三管脚、第四管脚、第五管脚和第六管脚连接。
具体的，所述上电复位功能电路400包括第三电阻R3和第六电容C6，所述第三电阻R3和第六电容C6均与MCU单片机U1的第三十一管脚连接。
具体的，所述滤波保护SPI输出电路300包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10和第十一电容C11；所述第四电阻R4和第七电容C7的一端均与MCU单片机U1的第二管脚连接，所述第五电阻R5和第八电容C8的一端均与MCU单片机U1的第九管脚连接，所述第六电阻R6和第九电容C9的一端均与MCU单片机U1的第十管脚连接，且所述第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9的另一端均接地；所述第七电阻R7和第十一电容C11的一端均与MCU单片机U1的第二十二管脚连接，所述第八电阻R8和第十电容C10的一端均与MCU单片机U1的第二十一管脚连接，且所述第十一电容C11和第十电容C10的另一端均接地。
本实施例的工作原理：
上电时，电压经双向稳压管D1、单向稳压管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3组成的稳压保护功能电路500，供给MCU单片机U1和角度霍尔ICU2，同时经第三电阻R3和第六电容C6组成的上电复位功能电路400使MCU单片机U1复位，MCU单片机U1进入工作状态。
目标磁轮转动时，磁场方向会根据转动角度的变化而变化，角度霍尔IC U2感应到变化的磁场，将其转换成相对应的电压变化，此电压输入到MCU单片机U1进行信号处理。
MCU单片机U1接收到表征角度位置信息的电压信号，经内部A/D转换电路，将其转换成数字信号，经内部软件算法处理，再将此信号按照此前定义好的SPI协议格式进行转换，并加入校验信息、错误警告信息，最后将组成好的完整SPI协议信号经第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10和第十一电容C11组成的滤波保护SPI输出电路300输出给汽车EDU。
本实施例中，发动机角度传感器工艺流程：SMT贴片-注塑成型-芯片PCBA焊接—中框注塑—连接片焊接—烧录(调试)—灌封—封盖—测试—激光打标—包装。具体为：
1、SMT贴片组装好PCBA；
2、注塑成型好中框、定位块；
3、将霍尔IC与定位块组装在一起，再将其余PCBA、中框组装并焊接在一起；
4、烧录调试软件，并测试电性功能；
5、灌胶、盖盖，最后打标包装。
综上所述，该发动机角度传感器，采用专用角度霍尔IC，采集精度高，可靠性高，确保汽车发动机稳定可靠工作，由于控制更精确，发动机的喷油量和进气量都可以精确控制，提高燃油经济型，保证汽车动力稳定性，降低尾气排放污染；采用SPI协议输出，抗干扰能力强，汽车发动机稳定安全工作，满足汽车行业对汽车安全性越来越高的要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种发动机角度传感器，其特征在于，包括：
MCU单片机信号处理单元(100)，用于处理角度霍尔IC信号并与外部设备通讯；
与MCU单片机信号处理单元(100)连接的霍尔角度位置感应单元(200)，用于将机械角度对应的磁场角度信号转换成电信号供MCU处理使用；
与MCU单片机信号处理单元(100)连接的滤波保护SPI输出电路(300)，用于保证MCU各个通讯端头的数据正常稳定的传输，保护端口不被外部干扰损坏；
与MCU单片机信号处理单元(100)连接的上电复位功能电路(400)，用于上电时使MCU进行复位操作进入正常工作状态；
与上述各单元电路连接的稳压保护功能电路(500)，用于为整个电路提供电稳定可靠的工作电压，保证电路正常稳定工作。
2.根据权利要求1所述的一种发动机角度传感器，其特征在于，所述MCU单片机信号处理单元(100)包括MCU单片机(U1)，所述霍尔角度位置感应单元(200)包括角度霍尔IC(U2)，所述角度霍尔IC(U2)的第三管脚与MCU单片机(U1)的第十二六管脚连接。
3.根据权利要求2所述的一种发动机角度传感器，其特征在于，所述稳压保护功能电路(500)包括双向稳压管(D1)、单向稳压管(D2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)；所述双向稳压管(D1)、单向稳压管(D2)并联并在其之间连接有第一电阻(R1)和第二电阻(R2)，所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)并联，所述第一电容(C1)、第二电容(C2)和第三电容(C3)并联，所述双向稳压管(D1)、单向稳压管(D2)、第一电容(C1)、第二电容(C2)和第三电容(C3)均与MCU单片机(U1)的第三管脚、第四管脚、第五管脚和第六管脚连接。
4.根据权利要求2所述的一种发动机角度传感器，其特征在于，所述上电复位功能电路(400)包括第三电阻(R3)和第六电容(C6)，所述第三电阻(R3)和第六电容(C6)均与MCU单片机(U1)的第三十一管脚连接。
5.根据权利要求2所述的一种发动机角度传感器，其特征在于，所述滤波保护SPI输出电路(300)包括第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第七电容(C7)、第八电容(C8)、第九电容(C9)、第十电容(C10)和第十一电容(C11)；所述第四电阻(R4)和第七电容(C7)的一端均与MCU单片机(U1)的第二管脚连接，所述第五电阻(R5)和第八电容(C8)的一端均与MCU单片机(U1)的第九管脚连接，所述第六电阻(R6)和第九电容(C9)的一端均与MCU单片机(U1)的第十管脚连接，且所述第七电容(C7)、第八电容(C8)和第九电容(C9)的另一端均接地；所述第七电阻(R7)和第十一电容(C11)的一端均与MCU单片机(U1)的第二十二管脚连接，所述第八电阻(R8)和第十电容(C10)的一端均与MCU单片机(U1)的第二十一管脚连接，且所述第十一电容(C11)和第十电容(C10)的另一端均接地。
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