CN113638834A - 一种发动机点火测试用磁感应装置 - Google Patents

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Abstract

一种发动机点火测试用磁感应装置，包括导磁体及其外缠绕线圈绕组，包括设于导磁体一端面上的信号放大装置，用以接收对线圈绕组和导磁体收集处理过的磁场信号并进行放大。通过对线圈绕组和导磁体收集处理过的磁场进行有效放大，极大的增强感应信号的强度，增大了感应距离，同时合理布置电容、电阻等，对放大后的信号进行偏置、调整等处理，有效实现250mm距离范围内，感应信号不衰弱。

Description

一种发动机点火测试用磁感应装置
技术领域
本发明涉及发电机点火测试技术，尤其涉及一种发动机点火测试用磁感应装置。
背景技术
在发动机生产线上，为了确保每一台都能够合格下线，在装配过程中或者装配完成后，都需要对发动机进行冷试测试或者独立点火测试，以确保发动机能够合格下线。随着发动机技术的不断提升，越来越多的发动机厂家选用带内置放大器的点火线圈，而这种点火线圈在冷试或者独立点火测试时，需要配置一套磁感应传感器来感应点火线圈高压磁场的变化，以实现对发动机火花塞性能的测试。
目前，常用的磁感应方式主要是使用导磁体外缠绕线圈绕组来收集磁场信号。而该方式存在以下两个主要缺点：一方面，常用的磁感应传感器的感应距离较近(约 0-2mm)，对距离比较敏感；另一方面点火线圈表面的磁场是不均匀分布的。鉴于以上两个原因，就要求磁感应传感器在安装时对位置的要求非常高，因此对冷试台架及独立点火测试台架的结构设计及安装调试造成了非常大的困难。冷试台架在设计时首先就需要考虑磁感应传感器的空间布局(磁感应传感器需要尽可能的靠近点火线圈表面)，极大的增加了冷试台架的设计难度；另外，磁感应传感器在安装时，由于位置要求高，导致需要浪费大量的人力物力对磁感应传感器的位置进行调整、验证。
发明内容
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种发动机点火测试用磁感应装置，其通过在导磁体上设置信号放大装置，增强了感应信号的输出强度，，增大了感应信号的远传距离，降低了测试台架设计和安装调试难度。
本发明的一种发动机点火测试用磁感应装置，其具体结构如下所述：包括导磁体及其外缠绕线圈绕组，还包括设于导磁体一端面上的信号放大装置，用以接收对线圈绕组和导磁体收集处理过的磁场信号并进行放大和远传。
所述的发动机点火测试用磁感应装置，通过在导磁体上设置信号放大装置，来弱化磁感应传感器在安装时对位置的要求，简化对冷试台架及独立点火测试台架的结构设计要求，方便磁感应传感器的空间布局，降低冷试台架的设计难度，减少对磁感应传感器位置的调整和验证工作。
所述信号放大装置包括用以对磁场信号进行一级放大的一级放大电路，包括一级运算放大器、一级直流偏置回路和一级负反馈电路。
所述信号放大装置还包括用以对经一级放大后的磁场信号进行二级放大的二级放大电路，包括二级运算放大器、二级直流偏置回路和二级负反馈电路。
所述信号放大装置还包括设于一级放大电路之前的一级RC去耦电路，对输入一级放大电路之前的磁场信号进行RC去耦。
所述信号放大装置还包括设于一、二级放大电路之间的二级RC去耦电路，对经一级放大后的磁场信号先进行RC去耦再输入二级放大电路。
所述一级直流偏置回路包括电阻R2、R4、R5、R7，电阻R2一端与线圈绕组输出相连，另一端一路依次连接电阻R7、电源VCC、电阻R4后连至一级运算放大器的同相输入端，另一路连接电阻R5并接地，一级负反馈电路包括电阻R9，连接于一级运算放大器的输出端与反相输入端之间。
所述二级直流偏置回路包括电阻R10、R11、R12，电阻R10一端与一级运算放大器的输出端相连，另一端连至二级运算放大器的同相输入端，电阻R11一端连接电源VCC，另一端与电阻R12一端相连并连接二级运算放大器的反相输入端，电阻R12另一端接地，二级负反馈电路包括电阻R13，连接于二级运算放大器的输出端与反相输入端之间。
所述电阻R5一端通过接输出0位的调整电位器R6后接地。
所述信号放大装置还包括用以电源滤波的运放电源去耦回路，所述磁感应装置还具有金属屏蔽外壳。
所述一、二级运算放大器为双运算放大器LM358。
使用本发明的一种发动机点火测试用磁感应装置通过对磁感应信号的有效放大，获得了如下有益效果：
1、感应距离远、信号强(本发明距离点火线圈300mm以内信号稳定且不衰减)，使用本发明的冷试及点火测试台架点火测试效果稳定；
2、对空间位置要求低，可以根据需求固定在测试台架任意机构上，不需要精确调整位置，降低了测试台架设计和安装调试难度；
3、结构简单，制作成本低，且体积小，适合磁感应装置小型化的安装需求。
附图说明
图1为本发明的磁感应装置的立体示意图。
图2为本发明的信号放大装置的原理图。
图3为本发明的放大电路的原理框图。
图4为本发明的一级放大电路的电路图。
图5为本发明的二级放大电路的电路图。
图6为本发明的运放电源去耦回路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种发动机点火测试用磁感应装置做进一步的描述。
本发明的发动机点火测试用磁感应装置的具体结构如图1所示：
与现有技术相同的是，同样也包括导磁体1及其外缠绕线圈绕组2，不同的是，其还包括设于导磁体1一端面上的信号放大装置3，用以接收对线圈绕组2和导磁体1 收集处理过的磁场信号并进行放大.从而可增强感应信号的强度，增大感应距离，降低对安装位置的要求。
本发明的技术方案，通过在导磁体上设置信号放大装置，简化了磁感应传感器在安装时对位置的要求，降低了测试台架设计和安装调试难度，方便了磁感应传感器的空间布局，降低了冷试台架的设计难度，减少了对磁感应传感器位置的调整和验证工作。
如图2所示，该信号放大装置3可采用电路板的形式，包括放大电路和与放大电路相连的稳压电路。该放大电路包括用以对磁场信号进行一级放大的一级放大电路，如图3、图4所示，包括一级运算放大器、一级直流偏置回路和一级负反馈电路，其中，一级运算放大器较佳的可采用双运算放大器LM358，一级直流偏置回路包括电阻 R2、R4、R5、R7，电阻R2一端与线圈绕组输出相连，另一端一路依次连接电阻R7、电源VCC、电阻R4后连至一级运算放大器的同相输入端(5号脚)，另一路连接电阻 R5后，再接输出0位的调整电位器R6后接地，一级负反馈电路包括电阻R9，连接于一级运算放大器的输出端(6号脚)与反相输入端(7号脚)之间。图4中的P1与R2 组成信号输入回路，本级信号放大倍数约＝R9/R5＝70。
较佳的，该放大电路还包括用以对经一级放大后的磁场信号进行二级放大的二级放大电路，如图3、图5所示，包括二级运算放大器、二级直流偏置回路和二级负反馈电路，其中，二级运算放大器也采用双运算放大器LM358，二级直流偏置回路包括电阻R10、R11、R12，电阻R10一端与一级运算放大器的输出端相连，另一端连至二级运算放大器的同相输入端，电阻R11一端连接电源VCC，另一端与电阻R12一端相连并连接二级运算放大器的反相输入端，电阻R12另一端接地，二级负反馈电路包括电阻R13，连接于二级运算放大器的输出端与反相输入端之间。图5中的P2为输出接口。本级信号放大倍数约＝R13/R12/2＝20。当然，还可以根据需要相应采用更多级的信号放大电路，一般两级放大即可满足较为普遍的测试需求。
并且，因为经过两级放大，该磁感应装置对周边电磁场信号非常灵敏,所以要给电路板上的集成块要加去耦回路，具体可在一级放大电路之前设置一级RC去耦电路，对输入一级放大电路之前的磁场信号进行RC去耦，图2中的电阻R1、R3与C1即构成为所述的一级RC去耦电路，同样可在一、二级放大电路之间设置二级RC去耦电路，对经一级放大后的磁场信号先进行RC去耦再输入二级放大电路。图6所示为本发明的信号放大装置3的一运放电源去耦回路，该回路包括相并联的电容C2、C3、C4，一端均接电源VCC，另一端均接地。并且还可给整个磁感应装置设置金属屏蔽外壳，用以屏蔽一些无用的信号。为了确保去耦电路的效果，电容C3、C4需焊接在双运算放大器LM358附近。
综上所述，采用本发明的磁感应装置，通过其信号放大装置3能够将线圈绕组和导磁体收集处理过的磁场进行有效放大，极大的增强感应信号的强度，增大了感应距离，同时合理布置电容、电阻等，不但对放大后的信号进行偏置、调整等处理，有效实现250mm距离范围内，感应信号不衰弱，而且简单的结构可使电路板微型化，可满足导磁体上安装面积小的需求。

Claims (10)

1.一种发动机点火测试用磁感应装置，包括导磁体及其外缠绕线圈绕组，其特征在于：还包括设于导磁体一端面上的信号放大装置，用以接收对线圈绕组和导磁体收集处理过的磁场信号并进行放大和远传；
所述的发动机点火测试用磁感应装置，通过在导磁体上设置信号放大装置，来弱化磁感应传感器在安装时对位置的要求，简化对冷试台架及独立点火测试台架的结构设计要求，方便磁感应传感器的空间布局，降低冷试台架的设计难度，减少对磁感应传感器位置的调整和验证工作。
2.如权利要求1所述的一种发动机点火测试用磁感应装置，其特征在于：所述信号放大装置包括用以对磁场信号进行一级放大的一级放大电路，包括一级运算放大器、一级直流偏置回路和一级负反馈电路。
3.如权利要求2所述的一种发动机点火测试用磁感应装置，其特征在于：所述信号放大装置还包括用以对经一级放大后的磁场信号进行二级放大的二级放大电路，包括二级运算放大器、二级直流偏置回路和二级负反馈电路。
4.如权利要求2或3所述的一种发动机点火测试用磁感应装置，其特征在于：所述信号放大装置还包括设于一级放大电路之前的一级RC去耦电路，对输入一级放大电路之前的磁场信号进行RC去耦。
5.如权利要求4所述的一种发动机点火测试用磁感应装置，其特征在于：所述信号放大装置还包括设于一、二级放大电路之间的二级RC去耦电路，对经一级放大后的磁场信号先进行RC去耦再输入二级放大电路。
6.如权利要求3所述的一种发动机点火测试用磁感应装置，其特征在于：所述一级直流偏置回路包括电阻R2、R4、R5、R7，电阻R2一端与线圈绕组输出相连，另一端一路依次连接电阻R7、电源VCC、电阻R4后连至一级运算放大器的同相输入端，另一路连接电阻R5并接地，一级负反馈电路包括电阻R9，连接于一级运算放大器的输出端与反相输入端之间。
7.如权利要求6所述的一种发动机点火测试用磁感应装置，其特征在于：所述二级直流偏置回路包括电阻R10、R11、R12，电阻R10一端与一级运算放大器的输出端相连，另一端连至二级运算放大器的同相输入端，电阻R11一端连接电源VCC，另一端与电阻R12一端相连并连接二级运算放大器的反相输入端，电阻R12另一端接地，二级负反馈电路包括电阻R13，连接于二级运算放大器的输出端与反相输入端之间。
8.如权利要求6所述的一种发动机点火测试用磁感应装置，其特征在于：所述电阻R5一端通过接输出0位的调整电位器R6后接地。
9.如权利要求1所述的一种发动机点火测试用磁感应装置，其特征在于：所述信号放大装置还包括用以电源滤波的运放电源去耦回路，所述磁感应装置还具有金属屏蔽外壳。
10.如权利要求3所述的一种发动机点火测试用磁感应装置，其特征在于：所述一、二级运算放大器为双运算放大器LM358。
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