CN115856343A - 轮速传感器的信号处理电路及轮速传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮速传感器的信号处理电路及轮速传感器，信号处理电路包括磁感应元件、第一电路和信号处理芯片，第一电路包括第一运算放大器、第一算数运算电路、第一模数转换器及第一偏移数模转换器。本发明的轮速传感器的信号处理电路，通过在测定方向对应的第一电路中设置第一偏移数模转换器，可以在磁感应元件输出的第一轮速传感器信号发生偏移的情况下，通过信号处理芯片根据第一偏移数模转换器输出的初始信号获取第一偏移电压信号，并反馈至第一偏移数模转换器且传输至第一算数运算电路，以对第一轮速传感器信号进行纠偏处理，从而能够准确测得速度对应的电压信号为零时，方向对应的电压信号的正负，进而保证对方向信号处理与识别的准确性。

Description

轮速传感器的信号处理电路及轮速传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种轮速传感器的信号处理电路及轮速传感器。

背景技术

霍尔效应磁传感技术广泛的应用于各行各业，根据霍尔效应原理，如果磁力线穿过供电的霍尔感应片，则在霍尔两端会产生不同的电势，进而形成电压差，如果将这个差值电压进行放大比较，就可以实现对磁进行感应，产生相应的开关信号。在某些应用中，比如在汽车齿轮系统中，系统需要对汽车速度实时采样，霍尔传感器在此系统中就作为车速传感应用。例如，在车速传感中，霍尔传感器被固定在传动齿轮上，而多对极的S/N磁环被镶嵌在驱动轴中随齿轮转动，传感器检测磁环的运动，输出传感器信号，进而根据传感器信号得到齿轮转速以及转动方向。

当轮速传感器工作时，由于霍尔元件与磁体的安装误差以及轮体本身形状的因素，会造成背磁量的均值漂移和差别漂移，进而造成方向检测出现错误，难以有效识别出传感器方向信号，进而造成检测工作异常。因此，亟需一种能够准确处理传感器信号的装置来提高传感器信号处理与识别准确度。

发明内容

本发明提供一种轮速传感器的信号处理电路，用以解决现有技术中因轮速传感器输出的方向信号不准确的缺陷，实现对轮速传感器输出偏差信号的纠偏处理。

本发明提供一种轮速传感器的信号处理电路，包括：

磁感应元件，用于采集齿轮的第一轮速传感器信号；

第一电路，连接所述磁感应元件的输出端；所述第一电路包括依次电连接的第一运算放大器、第一算数运算电路、第一模数转换器；以及电连接在所述第一模数转换器的输出端与所述第一算数运算电路之间的第一偏移数模转换器；其中，所述第一运算放大器的输入端与所述磁感应元件的输出端电连接，用于将所述第一轮速传感器信号放大，产生第一轮速放大信号并传输至所述第一算数运算电路；

信号处理芯片，电连接所述第一模数转换器和所述第一偏移数模转换器；所述信号处理芯片根据所述第一偏移数模转换器输出的初始信号，获取第一偏移电压信号，并反馈至所述第一偏移数模转换器且传输至所述第一算数运算电路，进而通过所述第一算数运算电路处理所述第一轮速放大信号和所述第一偏移电压信号后确定齿轮的转动方向信息。

根据本发明提供的一种轮速传感器的信号处理电路，所述磁感应元件包括霍尔元件，所述第一轮速传感器信号包括第一子信号和第二子信号；

所述第一电路还包括第三算数运算电路和第四算数运算电路，所述第三算数运算电路的输出端和所述第四算数运算电路的输出端均与所述第一运算放大器的输入端电连接；

所述霍尔轮速传感器中用于确定转动方向信息的霍尔元件包括第一霍尔元件和第二霍尔元件，所述第一霍尔元件包括第一霍尔板和第二霍尔板，所述第二霍尔元件包括第三霍尔板和第四霍尔板；所述第一霍尔板的电势高于所述第二霍尔板的电势，所述第三霍尔板的电势高于所述第四霍尔板的电势；

所述第一霍尔板与第三霍尔板的输出端均与所述第三算数运算电路的输入端电连接，所述第二霍尔板与第四霍尔板的输出端均与所述第四算数运算电路的输入端电连接；所述第三算数运算电路用于将所述第一霍尔板的电势和所述第三霍尔板的电势作差，得到所述第一子信号，所述第四算数运算电路用于将所述第二霍尔板的电势和所述第四霍尔板的电势作差，得到所述第二子信号。

根据本发明提供的一种轮速传感器的信号处理电路，所述第一运算放大器为差分运算放大器，所述第一运算放大器用于将所述第一子信号和所述第二子信号进行作差处理并进行信号放大。

根据本发明提供的一种轮速传感器的信号处理电路，还包括第二电路，所述第二电路的输入端用于接收所述霍尔元件输出的第二轮速传感器信号，所述第二电路包括依次电连接的第二运算放大器和第二模数转换器，所述第二运算放大器的输入端与所述霍尔元件的输出端电连接，用于将所述第二轮速传感器信号放大，产生第二轮速放大信号并传输至所述第二模数转换器；所述第二模数转换器的输出端与所述信号处理芯片的输入端电连接，所述信号处理芯片通过所述第二模数转换器对所述第二轮速放大信号进行模数转换后确定齿轮的转动速度信息。

根据本发明提供的一种轮速传感器的信号处理电路，所述第二电路还包括电连接在所述第二运算放大器与所述第二模数转换器之间的第二算数运算电路，以及电连接在所述第二模数转换器的输出端与所述第二算数运算电路之间的第二偏移数模转换器；

所述信号处理芯片根据所述第二偏移数模转换器输出的初始信号，获取第二偏移电压信号，并反馈至所述第二偏移数模转换器且传输至所述第二算数运算电路，进而通过所述第二算数运算电路处理所述第二轮速放大信号和所述第二偏移电压信号后确定齿轮的转动速度信息。

根据本发明提供的一种轮速传感器的信号处理电路，所述磁感应元件中用于确定转动速度信息的霍尔元件包括第三霍尔元件和第四霍尔元件，所述磁感应元件中用于确定转动方向信息的霍尔元件中的至少一个与所述第三霍尔元件不同，或者，所述磁感应元件中用于确定转动方向信息的霍尔元件中的至少一个与所述第四霍尔元件不同。

根据本发明提供的一种轮速传感器的信号处理电路，所述第二轮速传感器信号包括第三子信号和第四子信号；

所述第二电路还包括第五算数运算电路和第六算数运算电路，所述第五算数运算电路的输出端和所述第六算数运算电路的输出端均与所述第二运算放大器的输入端电连接；

所述第三霍尔元件包括第五霍尔板和第六霍尔板，所述第四霍尔元件包括第七霍尔板和第八霍尔板；所述第五霍尔板的电势高于所述第六霍尔板的电势，所述第七霍尔板的电势高于所述第八霍尔板的电势；

所述第五霍尔板与第七霍尔板的输出端均与所述第五算数运算电路的输入端电连接，所述第六霍尔板与第八霍尔板的输出端均与所述第六算数运算电路的输入端电连接；所述第五算数运算电路用于将所述第五霍尔板的电势和所述第七霍尔板的电势作差，得到所述第三子信号，所述第六算数运算电路用于将所述第六霍尔板的电势和所述第八霍尔板的电势作差，得到所述第四子信号。

根据本发明提供的一种轮速传感器的信号处理电路，所述第二运算放大器为差分运算放大器，所述第二运算放大器用于将所述第三子信号和所述第四子信号进行作差处理并进行信号放大。

根据本发明提供的一种轮速传感器的信号处理电路，所述第一算数运算电路包括加法器或减法器，所述第二算数运算电路包括加法器或减法器。

本发明还提供一种轮速传感器，包括如上述的任一种所述轮速传感器的信号处理电路。

本发明提供的轮速传感器的信号处理电路及轮速传感器，通过在测定方向对应的第一电路中设置第一偏移数模转换器，可以在磁感应元件输出的第一轮速传感器信号发生偏移的情况下，通过信号处理芯片根据第一偏移数模转换器输出的初始信号获取第一偏移电压信号，并反馈至第一偏移数模转换器且传输至第一算数运算电路，以对第一轮速传感器信号进行纠偏处理，从而能够准确测得速度对应的电压信号为零时，方向对应的电压信号的正负，进而保证对方向信号处理与识别的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的轮速传感器的信号处理电路的结构示意图；

图2是本发明提供的轮速传感器的信号处理电路中第一霍尔元件和第二霍尔元件的信号输出方式示意图；

图3是本发明提供的轮速传感器的信号处理电路中第三霍尔元件和第四霍尔元件的信号输出方式示意图；

图4是本发明提供的轮速传感器的信号处理电路中包括三个霍尔元件的结构示意图；

图5是本发明提供的轮速传感器的信号处理电路中包括四个霍尔元件的结构示意图。

附图标记：

100：第一电路；110：第一运算放大器；120：第一模数转换器；130：第一偏移数模转换器；140：第一算数运算电路；150：第三算数运算电路；160：第四算数运算电路；200：第二电路；210：第二运算放大器；220：第二模数转换器；230：第二偏移数模转换器；240：第二算数运算电路；250：第五算数运算电路；260：第六算数运算电路；300：磁感应元件；310：第三算数运算电路；320：第四算数运算电路；330：第一霍尔元件；331：第一霍尔板；332：第二霍尔板；340：第二霍尔元件；341：第三霍尔板；342：第四霍尔板；350：第三霍尔元件；351：第五霍尔板；352：第六霍尔板；360：第四霍尔元件；361：第七霍尔板；362：第八霍尔板；400：信号处理芯片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1-5描述本发明的轮速传感器的信号处理电路及霍尔轮速传感器。

在对本发明实施例的轮速传感器的信号处理电路进行说明之前，先对轮速传感器进行说明。

本发明实施例的轮速传感器可以是霍尔轮速传感器。霍尔轮速传感器由传感头和齿圈组成。传感头由永磁体、霍尔元件和电子电路等组成。霍尔轮速传感器可以对旋转体进行转速以及转动方向的检测。

霍尔轮速传感器利用霍尔效应原理，即在由半导体薄片制成的霍尔板的两端通以控制电流，在薄片的垂直方向上施加一定磁场强度的磁场，则在薄片的另两端便会产生一个大小与控制电流、磁感应强度的乘积成正比的电势，即霍尔电势。

当采用霍尔元件作为汽车的齿轮转速传感器时，多采用磁感应强度作为输人信号，通过磁感应强度随轮速变化，产生霍尔电势脉冲，经过信号处理电路内部的处理后，向外输出脉冲序列，其空占比随转盘的角速度变化。换言之，齿盘的转动交替改变磁阻，引起磁感应强度变化，即可测取传感器输出的霍尔电势脉冲，从而根据脉冲信号确定齿轮转速以及转动方向

以齿轮为例，多个霍尔元件以及磁体安装于齿轮上，通常将多个霍尔元件均匀安装于齿轮的某一位置处，以保证各个霍尔元件输出的峰值电压相近，进而使得输出的转速检测值更加准确，并保证检测得到的转动方向准确。

在一些情况下，由于霍尔元件或者磁体的安装位置不当，不同霍尔元件的霍尔板的背磁量偏差较大或者不同应用场景下平均背磁量差距较大，传感器的方向信号发生错误，然而系统不能有效识别出传感器方向信号为错误信号，进而导致信号处理与识别准确度差。

如图1所示，本发明实施例的轮速传感器的信号处理电路主要包括磁感应元件300、第一电路100和信号处理芯片400。

磁感应元件300用于采集齿轮的第一轮速传感器信号，磁感应元件300可以包括霍尔元件等，此处不作限制。

第一电路100用于对霍尔轮速传感器输出的转动方向对应的信号进行处理。

第一电路100的输入端用于接收磁感应元件300输出的第一轮速传感器信号，第一轮速传感器信号用于确定转动方向信息。

第一轮速传感器信号可以是电压信号，通过对特定条件下电压信号的正负进行分析，可以确定出齿轮的转动方向。

可以理解的是，霍尔轮速传感器中还包括用于输出第二轮速传感器信号的霍尔元件，第二轮速传感器信号用于确定转动速度信息。

在一些实施例中，可以将用于确定转动方向信息的第一轮速传感器信号与用于确定转动速度信息的轮速传感器信号进行对比，在轮速传感器信号过零的情况下，确定第一轮速传感器信号的正负，进而确定出转动方向。

需要说明的是，用于确定转动速度信息的轮速传感器信号与用于确定转动方向信息的第一轮速传感器信号均是通过同一轮速传感器在相同的检测时刻所获取的信号。

在一些实施例中，第一电路100主要包括依次电连接的第一运算放大器110、第一算数运算电路140、第一模数转换器120、信号处理芯片400，以及电连接在第一模数转换器120的输出端与第一算数运算电路140之间的第一偏移数模转换器130。

第一运算放大器110的输入端与霍尔元件的输出端电连接，第一运算放大器110的输出端以及第一偏移数模转换器130的输出端均与第一算数运算电路140的输入端电连接，第一算数运算电路140的输出端与第一模数转换器120的输入端电连接；第一模数转换器120的输出端与信号处理芯片400的输入端电连接；第一偏移数模转换器130的输入端与信号处理芯片400的输出端电连接。

第一运算放大器110用于将第一轮速传感器信号放大，产生第一轮速放大信号并传输至所述第一算数运算电路140。

在一些实施例中，第一运算放大器110可以将霍尔元件输出的电压信号进行运算并放大。例如，在通过一个霍尔元件的两个霍尔板所输出的电势信号来进行方向判断时，第一运算放大器110可以将两个霍尔板的电势作差并放大，得到电压信号，以便于后续进一步对电压信号进行处理。

第一模数转换器120用于将输出的模拟信号即电压信号转化为数字信号，以供信号处理芯片400进行运算处理，信号处理芯片400基于接收到的电压信号输出转动方向。

需要说明的是，第一偏移数模转换器130可以将数字信号转化为模拟信号，例如可以输出第一偏移电压信号。第一偏移数模转换器130为一个可调节的电压源，可以用来扩展输入至第一模数转换器120的电压范围。

第一偏移数模转换器130输出的第一偏移电压信号可以用于纠正正或者负的输入电压偏移。在设置有第一运算放大器110的基础上，为防止第一运算放大器110的放大量过大，只能将第一运算放大器110的放大幅度调低。而通过设置第一偏移数模转换器130，第一偏移数模转换器130可以施加一个反方向的固定大小的第一偏移电压信号，可以防止第一运算放大器110的放大幅度过大，可以有效降低第一模数转换器120过载溢出的概率。

在霍尔轮速传感器正常工作情况下，铁质齿轮或磁环转动导致不同霍尔元件上感应出不同的电压。当齿轮均匀转动时，不同霍尔元件上将分别产生正弦电压，且彼此之间存在相位差。相位差的大小主要取决于霍尔元件间距与以及齿轮的相对大小关系。

在一些情况下，由于霍尔轮速传感器的安装误差，背磁偏置量或者不同霍尔元件的霍尔板上的背磁差别量过强，第一轮速传感器信号存在一定的偏差，导致电压信号过大，使得第一电路100上的第一模数转换器120过载溢出，进而导致判别速度信号为零时的方向支路信号的符号值的失败，进而导致转动方向判别失败。

在此种情况下，第一偏移数模转换器130用于输出第一偏移电压信号，第一偏移电压信号可以将过大的电压信号进行纠偏，使得输出至信号处理芯片400的信号更加准确。

第一偏移电压信号是信号处理芯片400根据第一模数转换器120输出的初始信号确定的。信号处理芯片400可以根据第一偏移数模转换器输出的初始信号，获取第一偏移电压信号，并反馈至第一偏移数模转换器130且传输至第一算数运算电路140，进而通过第一算数运算电路140处理第一轮速放大信号和第一偏移电压信号后确定齿轮的转动方向信息。

可以理解的是，在第一电路100刚开始进行工作时，第一偏移数模转换器130的输出电压为零。此时第一电路100接收到第一轮速传感器信号后经过第一模数转换器120输出初始信号至信号处理芯片400，信号处理芯片400可以根据接收到的初始信号确定出初始信号中电压值的偏移量，进而控制第一偏移数模转换器130输出与电压值的偏移量相对应的第一偏移电压信号。

在确定出第一偏移电压信号后，在后续的测量过程中，第一偏移电压信号保持不变。在第一算数运算电路接收到第一偏移电压信号的情况下，信号处理芯片400根据从第一模数转换器接收到的信号，确定转动方向信息。

需要说明的是，第一轮速传感器信号的偏差与霍尔轮速传感器的安装位置以及背磁量有关，在更新霍尔轮速传感器的安装位置以及更换调整背磁体后，需要重新对第一偏移电压信号进行标定，以保证输出信号的准确性。

在本实施方式中，通过设置第一偏移数模转换器130，能够对第一电路100上存在偏移的电压信号进行纠偏，进而保证速度信号为零时的方向支路信号的符号值是准确的，从而得到正确的转动方向。

在一些实施例中，第一算数运算电路140包括加法器或减法器。

可以理解的是，加法器或减法器的选用可以根据第一偏移数模转换器130输出的第一偏移电压信号正负来确定。

在本实施方式中，可以根据元器件的实际成本以及调试难度来选择合适类型的第一算数运算电路140，进而降低硬件成本以及调试工作量。

根据本发明实施例提供的轮速传感器的信号处理电路，通过在测定方向对应的第一电路100中设置第一偏移数模转换器130，可以在磁感应元件输出的第一轮速传感器信号发生偏移的情况下，利用信号处理芯片400控制第一偏移数模转换器130对第一轮速传感器信号进行纠偏处理，从而能够准确测得速度对应的电压信号为零时方向对应的电压信号的正负，进而保证对方向信号处理与识别的准确性。

在一些实施例中，第一轮速传感器信号包括用于测定方向的霍尔元件的两个霍尔板的电势信号。在此种情况下，只通过一个霍尔元件来获取第一轮速传感器信号。

在另一些实施例中，可以通过两个霍尔元件来获取第一轮速传感器信号。

在此种情况下，第一轮速传感器信号包括第一子信号和第二子信号。

第一子信号与第二子信号均为对霍尔板的电势作差后得到的电压信号。

可以理解的是，第一电路100还包括第三算数运算电路310和第四算数运算电路320，第三算数运算电路310的输出端和第四算数运算电路320的输出端均与第一运算放大器110的输入端电连接。

如图2所示，霍尔轮速传感器中用于确定转动方向信息的霍尔元件包括第一霍尔元件330和第二霍尔元件340，第一霍尔元件330包括第一霍尔板331和第二霍尔板332，第二霍尔元件340包括第三霍尔板341和第四霍尔板342；第一霍尔板331的电势高于第二霍尔板332的电势，第三霍尔板341的电势高于第四霍尔板342的电势。

第一霍尔板331与第三霍尔板341的输出端均与第三算数运算电路310的输入端电连接，第二霍尔板332与第四霍尔板342的输出端均与第四算数运算电路320的输入端电连接；第三算数运算电路310用于将第一霍尔板331的电势和第三霍尔板341的电势作差，得到第一子信号，第四算数运算电路320用于将第二霍尔板332的电势和第四霍尔板342的电势作差，得到第二子信号。

需要说明的是，一个霍尔元件的两个霍尔板的电势不同，一个电势较大，一个电势较小，霍尔板电势的大小与激励信号的强度以及两个霍尔板之间的间距有关。一个霍尔元件的两个霍尔板的电势中存在一大一小的现象。两个霍尔元件中具有相同相对电势大小的两个霍尔板可以是两个霍尔元件中较大电势对应的两个霍尔板，也可以是两个霍尔元件中较小电势对应的两个霍尔板，即两个霍尔元件各取一个霍尔板。

可以理解的是，在背磁量过高的情况下，每个霍尔元件上的感应电压值较高，会使得最终输出的第一轮速传感器信号过大，导致电压信号过大，使得第一电路100上的第一模数转换器120过载溢出，进而导致判别速度信号为零时的方向支路信号的符号值的失败，进而导致转动方向判别失败。

在本实施方式中，将两个霍尔元件的四个霍尔板按照每个霍尔元件中霍尔板电势的相对大小来进行作差，能够在背磁量过大的情况下，降低单个霍尔元件的输出电压过大所引起的第一轮速传感器信号的偏移，从而使得方向判定更加准确。

此外，在对宽齿齿轮进行检测的情况下，在通过单个霍尔元件来获取第一轮速传感器信号时，若用于判定速度大小的第二轮速传感器信号来自两个霍尔元件，且两个霍尔元件在排布上位于判定方向的霍尔元件的两侧，则第一轮速传感器信号会与第二轮速传感器信号的相位极其相近，进而导致方向判断不准确。

在本实施方式中，通过两个霍尔元件的输出信号进行作差来获取第一轮速传感器信号，能降低在宽齿检测中因相位差别不大所引起的判断失误的概率，进而使得方向判定更加准确。

在一些实施例中，第一运算放大器110为差分运算放大器，第一运算放大器110用于将第一子信号和第二子信号进行作差处理并进行信号放大。

可以理解的是，第一子信号和第二子信号输入至第一运算放大器110后进行差分放大得到一个电压信号，以便于该电压信号能够符合第一模数转换器120的处理范围。

在一些实施例中，本发明实施例的轮速传感器的信号处理电路还包括第二电路200，第二电路200的输入端用于接收霍尔元件输出的第二轮速传感器信号，第二轮速传感器信号用于确定转动速度信息。

需要说明的是，如图3所示，第二电路200主要包括依次电连接的第二运算放大器210和第二模数转换器220，第二运算放大器210的输入端与霍尔元件的输出端电连接，第二运算放大器210的输出端与第二模数转换器220的输入端电连接，第二模数转换器220的输出端与信号处理芯片400的输入端电连接。

需要说明的是，第二运算放大器210可以将霍尔元件输出的电压信号进行运算并放大，使得该电压信号能够符合第二模数转换器220的处理范围。

第二模数转换器220用于将输出的模拟信号即电压信号转化为数字信号，以供信号处理芯片400进行运算处理，信号处理芯片400基于接收到的电压信号输出转动速度。

可以理解的是，第二运算放大器210将第二轮速传感器信号放大，产生第二轮速放大信号并传输至第二模数转换器220，信号处理芯片400通过第二模数转换器220对第二轮速放大信号进行模数转换后确定齿轮的转动速度信息。

在本实施方式中，通过设置第二运算放大器210以及第二模数转换器220，能够对霍尔元件输出的第二轮速传感器信号进行处理，使得信号处理芯片400能够根据处理后的信号确定出转动速度。

在一些实施例中，第二电路200还包括第二偏移数模转换器230和第二算数运算电路240，第二算数运算电路240电连接在第二运算放大器210与第二模数转换器220之间，第二偏移数模转换器230电连接在第二模数转换器220的输出端与第二算数运算电路240之间。

在本实施方式中，第二偏移数模转换器230的输入端与信号处理芯片400的输出端电连接，第二偏移数模转换器230的输出端以及第二运算放大器210的输出端均与第二算数运算电路240的输入端电连接，第二算数运算电路240的输出端与第二模数转换器220的输入端电连接。

在一些实施例中，第二算数运算电路240包括加法器或减法器。

可以理解的是，加法器或减法器的选用可以根据第二偏移数模转换器230输出的第二偏移电压信号正负来确定。

在本实施方式中，可以根据元器件的实际成本以及调试难度来选择合适类型的第二算数运算电路240，进而降低硬件成本以及调试工作量。

可以理解的是，第二偏移数模转换器230可以将数字信号转化为模拟信号，例如可以输出第二偏移电压信号。第二偏移数模转换器230为一个可调节的电压源，可以用来扩展输入至第二模数转换器220的电压范围。

第二偏移数模转换器230输出的第二偏移电压信号可以用于纠正正或者负的输入电压偏移。在设置有第二运算放大器210的基础上，为防止第二运算放大器210的放大量过大，只能将第二运算放大器210的放大幅度调低。而通过设置第二偏移数模转换器230，第二偏移数模转换器230可以施加一个反方向的固定大小的第二偏移电压信号，可以防止第二运算放大器210的放大幅度过大，可以有效降低第二模数转换器220过载溢出的概率。

可以理解的是，由于霍尔轮速传感器的安装误差，背磁偏置量或者不同霍尔元件的霍尔板上的背磁差别量过强，第二轮速传感器信号存在一定的偏差，导致电压信号过大，使得第二电路200上的第二模数转换器220过载溢出，进而导致判别速度的支路信号不准确，进而导致转动速度识别不够准确。

在此种情况下，第二偏移数模转换器230用于输出第二偏移电压信号，信号处理芯片400根据从第二模数转换器220接收到的信号，确定转动速度信息。第二偏移电压信号可以将过大的电压信号进行纠偏，使得输出至信号处理芯片400的信号更加准确。

需要说明的是，第二偏移电压信号是信号处理芯片400根据第二模数转换器220输出的初始信号确定的。信号处理芯片400根据第二偏移数模转换器220输出的初始信号，获取第二偏移电压信号，并反馈至第二偏移数模转换器220且传输至第二算数运算电路240，进而通过第二算数运算电路240处理第二轮速放大信号和第二偏移电压信号后确定齿轮的转动速度信息。

可以理解的是，在第二电路200刚开始进行工作时，第二偏移数模转换器230的输出电压为零。此时第二电路200接收到第二轮速传感器信号后经过第二模数转换器220输出初始信号至信号处理芯片400，信号处理芯片400可以根据接收到的初始信号确定出初始信号中电压值的偏移量，进而控制第二偏移数模转换器230输出与电压值的偏移量相对应的第二偏移电压信号。

在确定出第二偏移电压信号后，在后续的测量过程中，第二偏移电压信号保持不不变。在第二算数运算电路接收到第二偏移电压信号的情况下，信号处理芯片400根据从所述第二模数转换器接收到的信号，确定转动速度信息。

需要说明的是，第二轮速传感器信号的偏差与霍尔轮速传感器的安装位置以及背磁量有关，在改变霍尔轮速传感器的安装位置以及更换调整背磁体后，需要重新对第二偏移电压信号进行标定，以保证输出信号的准确性。

在本实施方式中，通过设置第二偏移数模转换器230，能够对第二电路200上存在偏移的电压信号进行纠偏，进而保证速度信号的准确性，从而得到更为精准的转动速度。

在一些实施例中，如图3、图4和图5所示，磁感应元件300中用于确定转动速度信息的霍尔元件包括第三霍尔元件350和第四霍尔元件360，磁感应元件300中用于确定转动方向信息的霍尔元件中的至少一个与第三霍尔元件350不同，或者，磁感应元件300中用于确定转动方向信息的霍尔元件中的至少一个与第四霍尔元件360不同。

参考图4，若霍尔轮速传感器只有三个霍尔元件，如图4中的霍尔元件B1、霍尔元件B2和霍尔元件B3。霍尔元件B1和霍尔元件B2用于输出方向支路上的第一轮速传感器信号，霍尔元件B2和霍尔元件B3用于输出速度支路上的第二轮速传感器信号。其中，方向支路上存在一个霍尔元件B1与速度支路上的霍尔元件B2和霍尔元件B3均不同。

在一些实施例中，在用于确定转动方向信息的霍尔元件只有一个的情况下，第三霍尔元件350与第四霍尔元件360均与用于确定转动方向信息的霍尔元件不同。

在用于确定转动方向的霍尔元件存在两个的情况下，用于确定转动方向信息的霍尔元件中的一个或者两个均与第三霍尔元件350不同，或者，霍尔轮速传感器中用于确定转动方向信息的霍尔元件中的一个或者两个均与第四霍尔元件360不同。

参照图5，若霍尔轮速传感器只有四个霍尔元件，如图5中的霍尔元件B1、霍尔元件B2、霍尔元件B3和霍尔元件B4。霍尔元件B1和霍尔元件B2用于输出方向支路上的第一轮速传感器信号，霍尔元件B3和霍尔元件B4用于输出速度支路上的第二轮速传感器信号。其中，方向支路上存在霍尔元件B1以及霍尔元件B2这两个霍尔元件，均与速度支路上的霍尔元件B3和霍尔元件B4不同。

在本实施方式中，通过对确定转动方向信息以及转动速度的霍尔元件在一定程度上进行区分，能够保证第一轮速传感器信号以及第二轮速传感器信号之间存在一定的相位差，进而能够保证速度方向判别的准确性。

在一些实施例中，可以通过两个霍尔元件来获取第二轮速传感器信号。第二轮速传感器信号包括第三子信号和第四子信号。第三子信号与第四子信号均为对霍尔板的电势作差后得到的电压信号。

如图3所示，第二电路200还包括第五算数运算电路250和第六算数运算电路260，第五算数运算电路250的输出端和第六算数运算电路260的输出端均与第二运算放大器210的输入端电连接。

第三霍尔元件350包括第五霍尔板351和第六霍尔板352，第四霍尔元件360包括第七霍尔板361和第八霍尔板362；第五霍尔板351的电势高于第六霍尔板352的电势，第七霍尔板361的电势高于第八霍尔板362的电势。

第五霍尔板351与第七霍尔板361的输出端均与第五算数运算电路250的输入端连接，第六霍尔板352与第八霍尔板362的输出端均与第六算数运算电路260的输入端连接；第五算数运算电路250用于将第五霍尔板351的电势和第七霍尔板361的电势作差，得到第三子信号，第六算数运算电路260用于将第六霍尔板352的电势和第八霍尔板362的电势作差，得到第四子信号。

可以理解的是，在背磁量过高的情况下，每个霍尔元件上的感应电压值较高，会使得最终输出的第二轮速传感器信号过大，导致电压信号过大，使得第二电路200上的第二模数转换器220过载溢出，进而导致速度值判别不够准确。

在本实施方式中，将两个霍尔元件的四个霍尔板按照每个霍尔元件中霍尔板电势的相对大小来进行作差，能够在背磁量过大的情况下，降低单个霍尔元件的输出电压过大所引起的第二轮速传感器信号的偏移，从而使得方向判定更加准确。

在一些实施例中，第二运算放大器210为差分运算放大器，第二运算放大器210用于将第三子信号和第四子信号进行作差处理并进行信号放大。

可以理解的是，第三子信号和第四子信号输入至第二运算放大器210后进行差分放大得到一个电压信号，以便于该电压信号能够符合第二模数转换器220的处理范围。

本发明实施例还提供一种霍尔轮速传感器，本发明实施例的霍尔轮速传感器包括上述的轮速传感器的信号处理电路。

本发明实施例的轮速传感器可以用于齿轮等回转零部件以用于轮速和转动方向的检测，此处对具体的使用场景不做限制。

根据本发明实施例提供的霍尔轮速传感器，通过在测定方向对应的第一电路中设置第一偏移数模转换器，可以在磁感应元件输出的第一轮速传感器信号发生偏移的情况下，利用信号处理芯片控制第一偏移数模转换器对第一轮速传感器信号进行纠偏处理，从而能够准确测得速度对应的电压信号为零时方向对应的电压信号的正负，进而保证对方向信号处理与识别的准确性。

当然，在另一些实施例中，轮速传感器的信号处理电路可以作为一个相对轮速传感器独立的电路单独存在，即轮速传感器的信号处理电路并不集成于轮速传感器本身，而是作为单独的元器件来与轮速传感器配合使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种轮速传感器的信号处理电路，其特征在于，包括：

磁感应元件，用于采集齿轮的第一轮速传感器信号；

第一电路，连接所述磁感应元件的输出端；所述第一电路包括依次电连接的第一运算放大器、第一算数运算电路、第一模数转换器，以及电连接在所述第一模数转换器的输出端与所述第一算数运算电路之间的第一偏移数模转换器；其中，所述第一运算放大器的输入端与所述磁感应元件的输出端电连接，用于将所述第一轮速传感器信号放大，产生第一轮速放大信号并传输至所述第一算数运算电路；

信号处理芯片，电连接所述第一模数转换器和所述第一偏移数模转换器；所述信号处理芯片根据所述第一偏移数模转换器输出的初始信号，获取第一偏移电压信号，并反馈至所述第一偏移数模转换器且传输至所述第一算数运算电路，进而通过所述第一算数运算电路处理所述第一轮速放大信号和所述第一偏移电压信号后确定齿轮的转动方向信息。

2.根据权利要求1所述的轮速传感器的信号处理电路，其特征在于，所述磁感应元件包括霍尔元件，所述第一轮速传感器信号包括第一子信号和第二子信号；

所述第一电路还包括第三算数运算电路和第四算数运算电路，所述第三算数运算电路的输出端和所述第四算数运算电路的输出端均与所述第一运算放大器的输入端电连接；

所述霍尔元件包括第一霍尔元件和第二霍尔元件，所述第一霍尔元件包括第一霍尔板和第二霍尔板，所述第二霍尔元件包括第三霍尔板和第四霍尔板；所述第一霍尔板的电势高于所述第二霍尔板的电势，所述第三霍尔板的电势高于所述第四霍尔板的电势；

所述第一霍尔板与第三霍尔板的输出端均与所述第三算数运算电路的输入端电连接，所述第二霍尔板与第四霍尔板的输出端均与所述第四算数运算电路的输入端电连接；所述第三算数运算电路用于将所述第一霍尔板的电势和所述第三霍尔板的电势作差，得到所述第一子信号，所述第四算数运算电路用于将所述第二霍尔板的电势和所述第四霍尔板的电势作差，得到所述第二子信号。

3.根据权利要求2所述的轮速传感器的信号处理电路，其特征在于，所述第一运算放大器为差分运算放大器，所述第一运算放大器用于将所述第一子信号和所述第二子信号进行作差处理并进行信号放大。

4.根据权利要求2所述的轮速传感器的信号处理电路，其特征在于，还包括第二电路，所述第二电路的输入端用于接收所述霍尔元件输出的第二轮速传感器信号，所述第二电路包括依次电连接的第二运算放大器和第二模数转换器；所述第二运算放大器的输入端与所述霍尔元件的输出端电连接，用于将所述第二轮速传感器信号放大，产生第二轮速放大信号并传输至所述第二模数转换器；所述第二模数转换器的输出端与所述信号处理芯片的输入端电连接，所述信号处理芯片通过所述第二模数转换器对所述第二轮速放大信号进行模数转换后确定齿轮的转动速度信息。

5.根据权利要求4所述的轮速传感器的信号处理电路，其特征在于，所述第二电路还包括电连接在所述第二运算放大器与所述第二模数转换器之间的第二算数运算电路，以及电连接在所述第二模数转换器的输出端与所述第二算数运算电路之间的第二偏移数模转换器；

所述信号处理芯片根据所述第二偏移数模转换器输出的初始信号，获取第二偏移电压信号，并反馈至所述第二偏移数模转换器且传输至所述第二算数运算电路，进而通过所述第二算数运算电路处理所述第二轮速放大信号和所述第二偏移电压信号后确定齿轮的转动速度信息。

6.根据权利要求4所述的轮速传感器的信号处理电路，其特征在于，所述磁感应元件中用于确定转动速度信息的霍尔元件包括第三霍尔元件和第四霍尔元件，所述磁感应元件中用于确定转动方向信息的霍尔元件中的至少一个与所述第三霍尔元件不同，或者，所述磁感应元件中用于确定转动方向信息的霍尔元件中的至少一个与所述第四霍尔元件不同。

7.根据权利要求6所述的轮速传感器的信号处理电路，其特征在于，所述第二轮速传感器信号包括第三子信号和第四子信号；

所述第二电路还包括第五算数运算电路和第六算数运算电路，所述第五算数运算电路的输出端和所述第六算数运算电路的输出端均与所述第二运算放大器的输入端电连接；

所述第三霍尔元件包括第五霍尔板和第六霍尔板，所述第四霍尔元件包括第七霍尔板和第八霍尔板；所述第五霍尔板的电势高于所述第六霍尔板的电势，所述第七霍尔板的电势高于所述第八霍尔板的电势；

所述第五霍尔板与第七霍尔板的输出端均与所述第五算数运算电路的输入端电连接，所述第六霍尔板与第八霍尔板的输出端均与所述第六算数运算电路的输入端电连接；所述第五算数运算电路用于将所述第五霍尔板的电势和所述第七霍尔板的电势作差，得到所述第三子信号，所述第六算数运算电路用于将所述第六霍尔板的电势和所述第八霍尔板的电势作差，得到所述第四子信号。

8.根据权利要求7所述的轮速传感器的信号处理电路，其特征在于，所述第二运算放大器为差分运算放大器，所述第二运算放大器用于将所述第三子信号和所述第四子信号进行作差处理并进行信号放大。

9.根据权利要求5所述的轮速传感器的信号处理电路，其特征在于，所述第一算数运算电路包括加法器或减法器；

所述第二算数运算电路包括加法器或减法器。

10.一种轮速传感器，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述轮速传感器的信号处理电路。

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