CN202693603U - 一种磁阻式机车转速传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种磁阻式机车转速传感器，它包括永磁体、检测线圈及铁心、检测电路及传输电缆，所述的检测电路包括自动增益控制处理电路和用于滤除检测线圈所获感应信号中高频干扰信号的低通滤波电路。本实用新型可对采集到的信号进行处理，在初步滤除检测线圈所获感应信号中高频干扰信号的基础上进一步进行自动调节增益，使所输出信号在该增益作用下保持恒定的幅值。本实用新型可解决传感器使用时间较长后因受振动和温度影响可能出现退磁现象导致传感器信号输出幅值下降的问题，或因传感器与测速齿轮安装间隙变化的影响导致信号幅值变化的问题。

Description

一种磁阻式机车转速传感器

技术领域

本实用新型涉及电力机车控制传感器领域，特别涉及一种磁阻式机车转速传感器。

背景技术

磁阻式转速传感器是电力机车常用的一种非接触检测转速的传感器，它设置有检测线圈与永久磁铁，线圈与磁铁静止不动，测速齿轮安装于被测电机的轴端与其同步旋转，测速齿轮在转动过程中相对于静止不动的磁铁有齿轮与齿间的凹凸变化，该变化引起磁路的磁阻变化，从而改变磁路的磁通，检测线圈感应获取变化的磁场信号，并将磁场信号转变成了电信号，因此，它不需要辅助电源，通过电磁感应原理就能把转速信号转换成易于测量的电信号，具有结构紧凑、响应快、抗污能力强的优点。但是，当磁阻式转速传感器应用于复杂的机车环境时，其工作状态受到严重的电磁干扰，上述信号获取过程受到干扰，影响其信号的稳定性。同时，由于它采用永磁体作为磁源，永磁体长期在高温、振动的机车环境中工作，随着时间的推移，永磁体容易出现退磁现象，永磁体一旦出现退磁现象，磁阻式转速传感器所输出信号幅值即会降低，影响传感器的正常使用；另一方面，上述磁阻式转速传感器的探头与测速齿轮之间的间隙对传感器输出信号幅值影响较大，而该间隙在生产调试时所设定有理想值，待传感器整体安装至使用场合后，其实际间隙受装配因素影响极有可能会发生变化，难以保持与理想值的一致，而该间隙差异也会导致磁阻式转速传感器所输出信号幅值变大或变小。总之，上述因素的影响均会导致磁阻式机车传感器在工作过程中所输出的信号出现差异,呈现不稳定状态。

综上所述，现有技术中磁阻式机车传感器需进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种磁阻式机车转速传感器，它能适应磁阻式转速传感器在电力机车复杂环境中的使用要求，克服永磁体磁退化和探头与转速齿轮之间间隙变化对测量结果的影响，使传感器在长时间工作状态下所输出信号幅值长期保持稳定、一致。

本实用新型采用的技术方案为：

一种磁阻式机车转速传感器，它包括永磁体、检测线圈及铁心、检测电路及传输电缆，其特征在于：所述的检测电路包括自动增益控制处理电路和用于滤除检测线圈所获感应信号中高频干扰信号的低通滤波电路。

作为本实用新型的进一步改进，所述自动增益控制处理电路包括整流单元、增益调整单元和放大器单元。

作为本实用新型的进一步改进，所述整流单元、增益调整单元和放大器单元由集成芯片与若干外接元件组成。

作为本实用新型的进一步改进，所述集成芯片为SA571集成芯片。

作为本实用新型的进一步改进，所述的永磁体、铁心及检测线圈、检测电路由非导电材质制成的壳体包裹而整体屏蔽，所述的传输电缆采用屏蔽电缆，所述屏蔽电缆由屏蔽线与非导电材质制成的壳体相连。

    本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的检测电路包括自动增益控制处理电路和用于滤除检测线圈所获感应信号中高频干扰信号的滤波电路，可对采集到的信号进行处理，在初步滤除检测线圈所获感应信号中高频干扰信号的基础上进一步进行自动调节增益，使所输出信号在该增益作用下保持恒定的幅值。本实用新型可解决磁阻式机车转速传感器使用时间较长后因受振动和温度影响可能出现退磁现象导致传感器信号输出幅值下降的问题，或因磁阻式机车转速传感器与测速齿轮安装间隙变化的影响导致信号幅值变化的问题。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的工作过程示意图；

图3为本实用新型的电路图。

图中：

1-测速齿轮、2-壳体、3-检测线圈、4-传输电缆、5-插座，6-铁心、7-永磁体、8-检测处理电路、9-信号检测系统，10-低通滤波电路、11-自动增益控制处理电路（AGC）、12-整流电容、13-芯片内部整流电阻、14-外接整流电阻、15-整流单元、16-增益调整单元、17-外接第二增益电阻、18-滤波电阻、19-滤波电容、20-输入电容、21-芯片内部第一偏置电阻、22-芯片内部第二偏置电阻、23-放大器单元、24-外接第三增益电容、25-外接第二增益电容、26-外接第三增益电阻、27-外接第一增益电容、28-芯片内部第一增益电阻、29-外接整流电容。

具体实施方式：

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供了磁阻式机车转速传感器，用于测量机车转速，安装于机车牵引电机轴端，与测速齿轮1相对邻近设置，如图1所示，它包括不锈钢材质的壳体2、永磁体7、检测线圈3及铁心6、检测处理电路8及传输电缆4，检测电路8由不锈钢壳体2整体屏蔽，传输电缆4采用屏蔽电缆，屏蔽电缆的屏蔽线一端与不锈钢壳体2相连，另一端由插座5与其他相关设备联接。壳体2通过紧固螺栓与电机机座相连，实现磁阻式机车转速传感器的安装。

检测处理电路8包括自动增益控制处理电路（AGC）11和用于滤除检测线圈所获感应信号中高频干扰信号的低通滤波电路10。所述低通滤波电路10由电阻和电容组成。自动增益控制处理电路（AGC）11包括整流单元15、增益调整单元16和放大器单元23，本实施例中，所述整流单元15、增益调整单元16和放大器单元23由SA571集成芯片与若干外接元件组成。

具体地，所述集成芯片为商购得到的SA571集成芯片。如ON Semiconductor公司生产的SA571集成芯片。SA571集成芯片内部具有结构相同的双通道增益控制电路，每个通道包括整流单元、增益调整单元和放大器单元，其整流单元、增益调整单元和放大器单元与若干外接元件组成自动增益控制处理电路。本实施例中，仅利用其中一个通道构成自动增益控制处理电路（AGC）11，另一个通道闲置。

进一步地，如图3所示，低通滤波电路10由滤波电阻18和滤波电容19组成，用于将检测线圈3获得的感应信号中的高频干扰滤除。自动增益控制处理电路（AGC）11包括内部整流单元15、增益调整单元16和放大器单元23。

低通滤波电路10与并联的整流电容12、输入电容20串联，整流电容12与芯片内部整流电阻13串联，并由外接整流电阻14接地，整流单元15与芯片内部整流电阻13串联构成整流回路，并由外接整流电容29接地。

所述整流单元15与增益调整单元16串联，增益调整单元16一个输入引脚与放大器单元23输入端串联，另一个反相输入引脚与芯片内部第一增益电阻28、外接第一增益电容27串联并与放大器单元23输出端串联，所述增益调整单元16的两个引脚间由外接第二增益电阻17、外接第三增益电阻26与芯片内部第一增益电阻28、外接第一增益电容27串联成增益控制回路，所述外接第二增益电阻17、外接第三增益电阻26由外接第二增益电容25接地，所述增益调整单元16的两个引脚间由芯片内部第一增益电阻28、外接第一增益电容27与外接第三增益电容24串联，所述外接第三增益电容24与外接第二增益电阻17、外接第三增益电阻26并联。

所述放大器单元23的输入端由电阻调节引脚通过芯片内部的第一偏置电阻21与外接输入电容20串联构成了放大单元的偏置电路，所述芯片内部第一偏置电阻21由芯片内部第二偏置电阻22接地。芯片内部为放大器电路23提供了+1.8Ｖ的基准电压。

  本实用新型的工作过程是：

 如图2所示，在传感器上电的时刻，低通滤波电路10将检测线圈和检测处理回路组成的信号检测系统9所获得的感应信号中的高频干扰衰减掉，即滤除信号的高频部分，保留其中有用的基频信号提供给自动增益控制处理电路（AGC）11，自动增益控制处理电路（AGC）11的工作过程是：先由整流单元处理，得到当前信号的幅值，再由增益控制单元处理，而增益控制单元自动设定了一个增益值，可将整流单元获得幅值结果与设定的增益值进行比较，反比例地调整增益大小，并控制放大器单元的输出，使电路的输出信号的幅值保持恒定，始终输出恒定的正弦波信号。

经实践应用检测，本实用新型处理后输出的信号保持在

;                          （1）

其中，VOUT是信号的输出，VIN是检测信号的输入，

     ，VIN(amp）是输入信号的幅值。

公式（1）显示，电路的增益是根据输入信号幅值实现反比变化的。

总之，本实用新型所设置低通滤波电路，能够消除传感器探头前端可能受到的高频干扰。不导电的外壳包裹检测线圈、检测电路与磁铁，并通过屏蔽线接外大地，实现工作电路在被屏蔽的空间内工作以有效防止空间电场耦合产生电磁干扰的效果。当因磁阻式机车转速传感器的永磁体发生磁退化、导致信号幅值变小时，或当磁阻式机车转速传感器与测速齿轮安装间隙小于或大于理想值时，其均能进行调整处理，使所输出信号的幅值保持恒定，消除了永磁体退磁和安装间隙的影响。

本实用新型制造成本低、使用寿命长，降低了与测速齿轮之间的安装间隙要求，提高了传感器的稳定性和可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种磁阻式机车转速传感器，它包括永磁体、检测线圈及铁心、检测电路及传输电缆，其特征在于：所述的检测电路包括自动增益控制处理电路和用于滤除检测线圈所获感应信号中高频干扰信号的低通滤波电路。

2.根据权利要求1所述的磁阻式机车转速传感器，其特征在于：所述自动增益控制处理电路包括整流单元、增益调整单元和放大器单元。

3.根据权利要求2所述的磁阻式机车转速传感器，其特征在于：所述整流单元、增益调整单元和放大器单元由集成芯片与若干外接元件组成。

4.根据权利要求3所述的磁阻式机车转速传感器，其特征在于：所述集成芯片为SA571集成芯片。

5.根据权利要求1所述的磁阻式机车转速传感器，其特征在于：所述的永磁体、铁心及检测线圈、检测电路由非导磁材质制成的壳体包裹而整体屏蔽，所述的传输电缆采用屏蔽电缆，所述屏蔽电缆由屏蔽线与非导磁材质制成的壳体相连。

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