CN112213513A - 一种带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，包括壳体，壳体内设置有磁铁和PCBA板，PCBA板靠近磁铁的一端上设置有霍尔芯片，PCBA板上设置有滤波电路、信号处理电路和整流电路；当有金属物质切割磁铁的磁感线时，霍尔芯片输出感应电压至PCB板上的滤波电路，滤波电路对感应电压进行滤波和滞回处理，处理后的信号由信号处理电路进行放大后输出。本发明变速器转速测量装置解决了现有传感器在测量距离上不可调整的问题。
Description
技术领域
本发明涉及变速器，具体为一种带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置。
背景技术
目前，市场上95％的车辆均采用变速箱输出轴转速传感器进行车辆实际行驶速度测量，以及进行相应控制判断。现有里程表传感器，结构简单，成本低廉，但是存在在测量距离上不可调整的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，解决了现有传感器在测量距离上不可调整的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，包括壳体，壳体内设置有磁铁和PCBA板，PCBA板靠近磁铁的一端上设置有霍尔芯片，PCBA板上设置有滤波电路、信号处理电路和整流电路；当有金属物质切割磁铁的磁感线时，霍尔芯片输出感应电压至PCB板上的滤波电路，滤波电路对感应电压进行滤波和滞回处理，处理后的信号由信号处理电路进行放大后输出；
滤波电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R6、电阻R7、电容C9、电容C8、电容C10、运算放大器B、电阻R8、电阻R9、电容C5、运算放大器A和电阻R10；
电阻R11一端与霍尔芯片的信号端连接，另一端与电阻R12一端和电容C9一端分别连接，电阻R12另一端与电容C8一端和运算放大器B同相输入端分别连接，电容C8另一端接地；电容C9另一端与电阻R6一端、电容C10一端和运算放大器输出端分别连接，电阻R6另一端与电阻R7一端和电容C10另一端分别连接，电阻R7另一端接地；电容C10另一端还与运算放大器B反相输入端连接；运算放大器B输出端还与电阻R8一端和电阻R9一端分别连接，电阻R8另一端与电阻R10和运算放大器A同相输入端分别连接，电阻R10另一端与运算放大器A输出端连接；电阻R9另一端与电容C5一端和运算放大器A反相输入端分别连接，电容C5另一端接地。
优选的，信号处理电路包括电阻R15、电阻R16、电阻R17、三极管Q2、三极管Q3、电阻R14、电阻R19、电阻R18、三极管Q4、电阻R21、电容C14和电容C13；
电阻R15一端与运算放大器A输出端连接，另一端与电阻R17一端和三极管Q2基极分别连接，电阻R17另一端接地；三极管Q2发射极与电阻R14一端连接，电阻R14另一端接地；三极管Q2集电极与电容C14一端连接并输出信号A1；电阻R16一端与运算放大器A输出端连接，另一端与三极管Q3基极连接，三极管Q3发射极接地，三极管集电极与电阻R19一端连接，电阻R19另一端接6V电源；三极管集电极还与电阻R18一端和三极管Q4基极连接，电阻R18另一端接地；三极管Q4发射极与电阻R21一端连接，电阻R21另一端接地，三极管Q4集电极与电容C13一端连接并输出信号A2，电容C13另一端接地。
优选的，整流电路包括电容C6、二极管D1、电阻R4、电阻R5、电阻R1、电容C3、电容C1、电容C2、电容C4、三极管Q1和稳压二极管D2；
电容C6一端与供电电源UB连接，另一端接地；二极管D1正极与供电电源UB连接，二极管D1负极与电阻R4一端和电阻R1一端分别连接，电阻R4另一端与电阻R5一端连接，电阻R5另一端与稳压二极管D2负极连接，稳压二极管D2正极接地；电阻R1另一端与电容C3一端和三极管Q1集电极分别连接，电容C3另一端接地，三极管Q1基极与电容C1一端和稳压二极管D2负极分别连接，电容C1另一端接地；稳压二极管D2发射极与电容C2一端、电容C4一端和6V电源分别连接，电容C2另一端接地，电容C4另一端接地。
优选的，壳体为管状结构，壳体靠近磁铁的一端端部设置有帽盖，帽盖与磁铁之间设置有灌封胶，灌封胶的材质为双组分硅凝胶GOLOHO-313AB胶。
优选的，磁铁为环形磁铁。
进一步的，还包括磁铁支架，磁铁套设在磁铁支架上。
优选的，还包括接插件，由信号处理电路放大后的信号通过接插件输出。
进一步的，接插件与AMP1-1813099-1配合。
优选的，接插件与壳体之间设有密封圈。
优选的，壳体材质为铝。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明变速器转速测量装置，通过预设滤波区间(R12)的二阶低通滤波器实现特定滤波区间设置，根据目前实用情况，预设滤波区间为实际采集最大值的1.5倍；通过预设基准滞回比较器，实现传感器测量距离修正，由信号滤出直流成分作为动态自适应比较基准，减少静态基准漂移，滞回区间设置为最小信号的80％，满足检出最小信号，同时最大的抗干扰能力，解决了现有传感器在测量距离上不可调整的问题。本发明具有较好的通用性和可靠性，适用于所有可安装非接触式里程表传感器的变速箱。进一步的，采用双组分硅凝胶GOLOHO-313AB胶进行密封，其是一种可自愈裂纹的半固态硅凝脂，解决了现有传感器在长期高温、震动情况下导致密封胶硬化、裂纹、防水绝缘性下降的问题。
进一步的，采用环形磁铁设计，解决了现有传感器柱形磁钢抗干扰性较差的问题。
附图说明
图1为本发明变速器转速测量装置爆炸图。
图2为本发明滤波电路结构图。
图3为本发明信号处理电路结构图。
图4为本发明整流电路结构图。
图5为本发明接插件示意图。
图中：壳体1，帽盖2，灌封胶3，密封圈4，磁铁支架5，PCBA板6，接插件7，磁铁8，霍尔芯片9。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，本发明所述的带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，包括壳体1，壳体1为管状结构，壳体1内自一端至另一端依次设有帽盖2、灌封胶3、磁铁支架5、PCBA板6和接插件7。磁铁支架上套设有环状的磁铁8，PCBA板6靠近磁铁支架5的一端上设置有霍尔芯片9，PCBA板上设置有滤波电路、信号处理电路和整流电路。PCBA板6与接插件7电连接。接插件7与壳体1之间设有密封圈4及固定环。
如图2所示，滤波电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R6、电阻R7、电容C9、电容C8、电容C10、运算放大器B、电阻R8、电阻R9、电容C5、运算放大器A和电阻R10。
电阻R11一端与霍尔芯片的信号端连接，另一端与电阻R12一端和电容C9一端分别连接，电阻R12另一端与电容C8一端和运算放大器B同相输入端分别连接，电容C8另一端接地。电容C9另一端与电阻R6一端、电容C10一端和运算放大器输出端分别连接，电阻R6另一端与电阻R7一端和电容C10另一端分别连接，电阻R7另一端接地。电容C10另一端还与运算放大器B反相输入端连接。运算放大器B输出端还与电阻R8一端和电阻R9一端分别连接，电阻R8另一端与电阻R10和运算放大器A同相输入端分别连接，电阻R10另一端与运算放大器A输出端连接。电阻R9另一端与电容C5一端和运算放大器A反相输入端分别连接，电容C5另一端接地。
如图3所示，信号处理电路包括电阻R15、电阻R16、电阻R17、三极管Q2、三极管Q3、电阻R14、电阻R19、电阻R18、三极管Q4、电阻R21、电容C14和电容C13。
电阻R15一端与运算放大器A输出端连接，另一端与电阻R17一端和三极管Q2基极分别连接，电阻R17另一端接地。三极管Q2发射极与电阻R14一端连接，电阻R14另一端接地。三极管Q2集电极与电容C14一端连接并输出信号A1，预留R13便于后期进行信号调理；电容C14另一端接地。电阻R16一端与运算放大器A输出端连接，另一端与三极管Q3基极连接，三极管Q3发射极接地，三极管集电极与电阻R19一端连接，电阻R19另一端接6V电源。三极管集电极还与电阻R18一端和三极管Q4基极连接，电阻R18另一端接地。三极管Q4发射极与电阻R21一端连接，电阻R21另一端接地；三极管Q4集电极与电容C13一端连接并输出信号A2，预留R20便于后期进行信号调理；电容C13另一端接地。
如图4所示，整流电路包括电容C6、二极管D1、电阻R4、电阻R5、电阻R1、电容C3、电容C1、电容C2、电容C4、三极管Q1和稳压二极管D2。
电容C6一端与供电电源UB连接，另一端接地。二极管D1正极与供电电源UB连接，二极管D1负极与电阻R4一端和电阻R1一端分别连接，电阻R4另一端与电阻R5一端连接，电阻R5另一端与稳压二极管D2负极连接，稳压二极管D2正极接地。电阻R1另一端与电容C3一端和三极管Q1集电极分别连接，电容C3另一端接地，三极管Q1基极与电容C1一端和稳压二极管D2负极分别连接，电容C1另一端接地。稳压二极管D2发射极与电容C2一端、电容C4一端和6V电源分别连接，电容C2另一端接地，电容C4另一端接地。
本发明的工作原理为：感应端有金属物质切割磁铁8的磁感线时，霍尔芯片9输出感应电压，霍尔芯片9输出感应电压至PCB板上的滤波电路，滤波电路对霍尔芯片9输出的感应电压进行滤波和滞回处理，处理后的信号由信号处理电路进行放大，通过整流电路应对车辆行驶过程中负载脱落导致的电压冲击，以及不同车系间的供电调整，增加发明的普适性，通过接插件将信号输出至车辆里程表、记录仪或ECU。
感应端使用线性霍尔传感器，工作温度-40℃-150℃，工作频率0-30KHz，可满足0-4KHz的设计采集要求。
滤波电路由运算放大器构成的二阶低通滤波器(运算放大器B)和自适应基准滞回比较器(运算放大器A)构成。根据实际使用24齿靶轮，最高输出转速2600rpm计算，最高工作频率1040Hz，二阶低通滤波器截止频率设置为1037Hz。截止频率可通过R12和C8进行调整。自适应基准滞回比较器滞回区间计算为300mV，实测在3mm间隙时最小信号为440mV，设置滞回区间为最小信号的68％，满足检出最小信号同时具有最大抗干扰能力。滞回区间和测量距离可通过R8进行调整。
灌封胶3使用双组分硅凝胶GOLOHO-313AB胶，解决了现有传感器在长期高温、震动情况下导致密封胶硬化、裂纹，防水绝缘性下降的问题。
接插件7与AMP1-1813099-1配合，如图5所示，设有四个管脚，第一个管脚接电源，第二个管脚接地，第三个管脚接信号A1，第四个管脚接信号A2。
现有里程表传感器防护能力较弱，特别在供电和电磁兼容方面存在风险，使用过程中会出现误信号、启动慢等情况，给驾驶人员带来很大不便。本发明通过设置整流电路和低通滤波/滞回电路很好的解决了这些问题。解决了现有传感器在恶劣抖动工况下产生误信号问题。
本发明产品结构设计合理，滤波、滞回、保护电路设计充分，设置有特殊且可调的滤波区间及测量距离，装置末端设有特定防水接头，传感器外有无磁性铝制外壳，传感器空腔内封装有可自愈裂纹的半固态硅凝脂。本发明结构可靠，已经过电气、机械、气候、EMC等各方面综合验证，具有较高的抗干扰能力，气候负荷能力，满足车辆实际使用面临的各种严苛工况，适用于各类变速箱速度测量。
Claims (10)
1.一种带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，其特征在于，包括壳体(1)，壳体(1)内设置有磁铁(8)和PCBA板(6)，PCBA板(6)靠近磁铁(8)的一端上设置有霍尔芯片(9)，PCBA板上设置有滤波电路、信号处理电路和整流电路；当有金属物质切割磁铁(8)的磁感线时，霍尔芯片(9)输出感应电压至PCB板上的滤波电路，滤波电路对感应电压进行滤波和滞回处理，处理后的信号由信号处理电路进行放大后输出；
滤波电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R6、电阻R7、电容C9、电容C8、电容C10、运算放大器B、电阻R8、电阻R9、电容C5、运算放大器A和电阻R10；
电阻R11一端与霍尔芯片的信号端连接，另一端与电阻R12一端和电容C9一端分别连接，电阻R12另一端与电容C8一端和运算放大器B同相输入端分别连接，电容C8另一端接地；电容C9另一端与电阻R6一端、电容C10一端和运算放大器输出端分别连接，电阻R6另一端与电阻R7一端和电容C10另一端分别连接，电阻R7另一端接地；电容C10另一端还与运算放大器B反相输入端连接；运算放大器B输出端还与电阻R8一端和电阻R9一端分别连接，电阻R8另一端与电阻R10和运算放大器A同相输入端分别连接，电阻R10另一端与运算放大器A输出端连接；电阻R9另一端与电容C5一端和运算放大器A反相输入端分别连接，电容C5另一端接地。
2.根据权利要求1所述的带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，其特征在于，信号处理电路包括电阻R15、电阻R16、电阻R17、三极管Q2、三极管Q3、电阻R14、电阻R19、电阻R18、三极管Q4、电阻R21、电容C14和电容C13；
电阻R15一端与运算放大器A输出端连接，另一端与电阻R17一端和三极管Q2基极分别连接，电阻R17另一端接地；三极管Q2发射极与电阻R14一端连接，电阻R14另一端接地；三极管Q2集电极与电容C14一端连接并输出信号A1；电阻R16一端与运算放大器A输出端连接，另一端与三极管Q3基极连接，三极管Q3发射极接地，三极管集电极与电阻R19一端连接，电阻R19另一端接6V电源；三极管集电极还与电阻R18一端和三极管Q4基极连接，电阻R18另一端接地；三极管Q4发射极与电阻R21一端连接，电阻R21另一端接地，三极管Q4集电极与电容C13一端连接并输出信号A2，电容C13另一端接地。
3.根据权利要求1所述的带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，其特征在于，整流电路包括电容C6、二极管D1、电阻R4、电阻R5、电阻R1、电容C3、电容C1、电容C2、电容C4、三极管Q1和稳压二极管D2；
电容C6一端与供电电源UB连接，另一端接地；二极管D1正极与供电电源UB连接，二极管D1负极与电阻R4一端和电阻R1一端分别连接，电阻R4另一端与电阻R5一端连接，电阻R5另一端与稳压二极管D2负极连接，稳压二极管D2正极接地；电阻R1另一端与电容C3一端和三极管Q1集电极分别连接，电容C3另一端接地，三极管Q1基极与电容C1一端和稳压二极管D2负极分别连接，电容C1另一端接地；稳压二极管D2发射极与电容C2一端、电容C4一端和6V电源分别连接，电容C2另一端接地，电容C4另一端接地。
4.根据权利要求1所述的带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，其特征在于，壳体(1)为管状结构，壳体(1)靠近磁铁(8)的一端端部设置有帽盖(2)，帽盖(2)与磁铁(8)之间设置有灌封胶(3)，灌封胶(3)的材质为双组分硅凝胶GOLOHO-313AB胶。
5.根据权利要求1所述的带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，其特征在于，磁铁(8)为环形磁铁。
6.根据权利要求5所述的带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，其特征在于，还包括磁铁支架(5)，磁铁(8)套设在磁铁支架(5)上。
7.根据权利要求1所述的带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，其特征在于，还包括接插件(7)，由信号处理电路放大后的信号通过接插件(7)输出。
8.根据权利要求7所述的带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，其特征在于，接插件(7)与AMP1-1813099-1配合。
9.根据权利要求1所述的带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，其特征在于，接插件(7)与壳体(1)之间设有密封圈(4)。
10.根据权利要求1所述的带有特定滤波功能和测量距离调节功能的变速器转速测量装置，其特征在于，壳体(1)材质为铝。
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