CN203519635U - 一种非接触式发动机转速检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种非接触式发动机转速检测电路，利用汽车发电机工作时转子旋转的纹波电流通过电源线输出，通过感应线圈靠近发电机的电源输出线，感应发电机转子旋转产生的电流纹波，将纹波电压信号经过放大电路放大，及整形电路将其转换为方波输出，并将整形电路输出的信号经过数字滤波电路将窄脉冲信号滤除，得到干净的方波信号，由于发电机转子的极数不同，所以可以根据发电机转子极数将输出的方波信号转换成实际的转速频率，然后利用Fw=P*n/60，计算出发动机对应转速。本实用新型实现了非接触式检测发动机转速，解决了目前后装设备获取发动机转速脉冲需要破线、通过ECU的检测技术复杂，成本高，以及通过发动机声音、电压脉冲信号检测容易受到干扰的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车发动机转速检测技术领域，具体涉及的是一种非接触式发动机转速检测电路。
背景技术
汽车发动机转速是评估发动机动力性的重要指标之一，通常采用转速传感器与飞轮上面的信号齿相对应，以测量发动机的转速，发动机转速为发动机曲轴每分钟的回转数，用n表示，单位为r/min。
发动机转速的显示可通过仪表盘读取，但防盗器、车载GNSS终端等后装设备获取发动机转速脉冲信号目前则需要以下三种方式：一、直接接传感器输出到仪表的转速脉冲信号，这种方式需要破线取转速脉冲；二、利用汽车电子控制单元（ECU）读取测量发动机转速，例如OBD接口，这种方式技术复杂，成本较高；三、通过检测发动机声音、发电机电压脉冲信号测量发动机转速，但是容易受到干扰，其测量准确性不高。
由于汽车发电机不论是交流发电机还是直流发电机，其在工作时都会产生纹波，而纹波的频率Fw取决于转子极数P和转速n，其关系如下：
Fw = P * n / 60
为此本申请人提出了一种通过汽车发电机产生的电流纹波，来检测发电机转速的电路，以检测出汽车发动机的转速。
实用新型内容
为此，本实用新型的目的在于提供一种非接触式发动机转速检测电路，以解决目前后装设备获取发动机脉冲需要破线、通过ECU检测技术复杂，成本高，以及通过发动机声音、电压脉冲信号检测容易受到干扰的问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。
一种非接触式发动机转速检测电路，包括：
一感应线圈L1，靠近发电机电源输出线，用于感应发电机转子旋转产生电流纹波，并产生纹波电压Us；
一放大电路，用于将纹波电压Us经过放大电路放大，其包括有运算放大器U1A，所述运算放大器U1A的同相输入端通过电阻R2与感应线圈L1一端连接，反相输入端通过电阻R1与感应线圈L1的另一端连接，输出端对应输出放大纹波电压信号P0，且所述输出端与反相输入端之间连接有电阻R3，其中P0 = - Us * R3 / R1；
一整形电路，用于对输入的纹波电压信号P0进行整形，并输出方波电压信号P1，其包括有比较器U2A，所述比较器U2A的同相输入端分为两路，一路通过电阻R6接地，另一路通过电阻R5连接电源；所述比较器U2A的反相输入端分为两路，一路通过电阻R7、R9连接电源，另一路通过电阻R4与运算放大器U1A的输出端连接，且整形电路通过R5，R6分压产生比较参考电压Uc ，其中Uc=VDD* R6/(R5+R6)，当纹波电压P0高于Uc，比较器U2A输出低电平；当纹波电压低于Uc ，比较器LM393输出高电平，将纹波信号P0转换成带干扰脉冲的方波信号P1输出；
一数字滤波电路，包括单稳态触发器U3A、单稳态触发器U3B和D触发器U4A，所述带干扰脉冲的方波信号P1上升沿触发单稳态触发器U3A，输出的方波信号P2产生固定脉宽的负脉冲输出T1，且T1的脉冲宽度小于信号宽度但大于噪声脉冲宽度；所述带干扰脉冲的方波信号P1下降沿触发单稳态触发器U3B,输出的方波信号P3产生固定脉宽的负脉冲输出T2；其中所述单稳态触发器U3A输出的波形P2作为D触发器U4A的锁存CLK，整形电路输出的信号P1连接D触发器U4A的D输入端，D触发器U4A的复位端CLR连接U3B输出的P3，D触发器U4A在CLK的上升沿将D端的值锁存输出到Q，当P1，P2同时为高电平时，D触发器U4A输出高电平，当P1下降沿时，触发单稳U3B的输出P3产生一个复位信号将D触发器的输出置为低电平，输出一个正常的脉冲信号，当有干扰信号时，由于干扰脉宽窄，P2在上升沿锁存的信号P1已变为低电平，干扰信号被滤除，并输出无干扰脉冲的方波信号P4。
优选地，所述放大电路为反向比例放大电路，所述运算放大器U1A为芯片LM358。
优选地，所述运算放大器U1A的输出端与反相输入端之间还连接有与电阻R3并联的电容C1。
优选地，所述比较器U2A为芯片LM393。
优选地，所述单稳态触发器U3A、单稳态触发器U3B为芯片MC14538E；所述D触发器U4A为芯片74HC74。
优选地，该检测电路还包括有一分频输出电路，该分频输出电路包括12位二进制串行计数器CD4040，所述12位二进制串行计数器CD4040的CLK与D触发器U4A连接。
本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型提供的非接触式发动机转速检测电路，利用汽车发电机工作时转子旋转的纹波电流通过电源线输出，通过感应线圈靠近发电机的电源输出线，感应发电机转子旋转产生的电流纹波，将纹波电压信号经过放大电路放大，及整形电路将其转换为方波输出，并将整形电路输出的信号经过数字滤波电路将窄脉冲信号滤除，得到干净的方波信号，由于发电机转子的极数不同，所以可以根据发电机转子极数将输出的方波信号转换成实际的转速频率，然后利用Fw = P * n / 60，计算出发动机对应转速。本实用新型实现了非接触式检测发动机转速，解决了目前后装设备获取发动机脉冲需要破线、ECU检测技术复杂，成本高，以及通过发动机声音、电压脉冲信号检测容易受到干扰的问题。
附图说明
图1为本实用新型非接触式发动机转速检测电路的原理框图；
图2为本实用新型数字滤波电路滤波信号波形图；
图3为本实用新型非接触式发动机转速检测电路的电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。
请参阅图1所示，图1为本实用新型非接触式发动机转速检测电路的原理框图。本实用新型提供了一种非接触式发动机转速检测电路，主要用于解决目前采用后装设备获取发动机脉冲需要破线、通过ECU检测技术复杂，成本高，以及通过发动机声音、电压脉冲信号检测容易受到干扰的问题。
其中本实用新型包括有感应线圈L1、放大电路、整形电路、数字滤波电路和分频电路。所述感应线圈L1与放大电路连接，放大电路与整形电路连接，所述整形电路通过数字滤波电路与分频电路连接。
感应线圈L1靠近发电机电源输出线，用于感应发电机转子旋转产生电流纹波，并产生纹波电压Us。
所述汽车发电机通过电源线与电瓶连接，用于对电瓶进行充电，当电源线中有电流I经过时，对应就会产生电磁感应，相应地靠近电源线的感应线圈则对应产生感应电压或电流。
如图2、图3所示，图2为本实用新型数字滤波电路滤波信号波形图；图3为本实用新型非接触式发动机转速检测电路的电路原理图。
其中所述放大电路，主要用于将纹波电压Us经过放大电路放大，其包括有运算放大器U1A，对应芯片为LM358，所述运算放大器U1A的同相输入端通过电阻R2与感应线圈L1一端连接，反相输入端通过电阻R1与感应线圈L1的另一端连接，输出端对应输出放大纹波电压信号P0，且所述输出端与反相输入端之间连接有电阻R3，R3上并联有电容C1，其中P0 = - Us * R3 / R1；所述整形电路，主要用于对输入的纹波电压信号P0进行整形，并输出方波电压信号P1，其包括有比较器U2A，比较器U2A为芯片LM393，所述比较器U2A的同相输入端分为两路，一路通过电阻R6接地，另一路通过电阻R5连接电源；所述比较器U2A的反相输入端分为两路，一路通过电阻R7、R9连接电源，另一路通过电阻R4与运算放大器U1A的输出端连接，且整形电路通过R5，R6分压产生比较参考电压Uc ，其中Uc=VDD* R6/(R5+R6)，当纹波电压P0高于Uc，比较器U2A输出低电平；当纹波电压低于Uc ，比较器LM393输出高电平，将纹波信号P0转换成带干扰脉冲的方波信号P1输出；所述数字滤波电路，主要用于将整形电路输入的带干扰脉冲的信号P1进行滤波处理，以输出无干扰脉冲的方波信号P4，其包括单稳态触发器U3A、单稳态触发器U3B和D触发器U4A，其中所述单稳态触发器U3A、单稳态触发器U3B为芯片MC14538E；所述D触发器U4A为芯片74HC74，所述带干扰脉冲的方波信号P1上升沿触发单稳态触发器U3A，输出的方波信号P2产生固定脉宽的负脉冲输出T1，且T1的脉冲宽度小于信号宽度但大于噪声脉冲宽度；所述带干扰脉冲的方波信号P1下降沿触发单稳态触发器U3B,输出的方波信号P3产生固定脉宽的负脉冲输出T2；其中所述单稳态触发器U3A输出的波形P2作为D触发器U4A的锁存CLK，整形电路输出的信号P1连接D触发器U4A的D输入端，D触发器U4A的复位端CLR连接U3B输出P3，D触发器U4A在CLK的上升沿将D端的值锁存输出到Q，当P1，P2同时为高电平时，D触发器U4A输出高电平，当P1下降沿时，触发单稳U3B的输出P3产生一个复位信号将D触发器的输出置为低电平，输出一个正常的脉冲信号，当有干扰信号时，由于脉宽窄，P2在上升沿锁存的信号P1已变为低电平，干扰信号被滤除，并输出无干扰脉冲的方波信号P4；方波信号P4对应输入到分频输出电路，所述分频输出电路包括12位二进制串行计数器CD4040，所述12位二进制串行计数器CD4040的CLK与D触发器U4A连接，基于计数器电路的二进制分频原理。
综上所述，本实用新型基于电磁感应原理，利用发电机工作时会将转子旋转的纹波电流通过电源线输出，使感应线圈靠近发电机电源输出线，以感应发电机转子旋转产生电流纹波，将纹波电压信号经过放大电路放大，通过整形电路将其转换为方波输出，由于原始信号中夹杂着一些窄脉冲等干扰信号，经过放大电路放大后也会将其放大，整形输出的波形也会有窄脉冲成分，将整形电路输出的信号经过数字滤波电路将窄脉冲信号滤除，得到干净的方波信号，由于发电机转子的极数不同，所以可以根据发电机转子极数将输出的方波信号转换成实际的转速频率。
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 (6)
1.一种非接触式发动机转速检测电路，其特征在于，包括：
一感应线圈L1，靠近发电机电源输出线，用于感应发电机转子旋转产生电流纹波，并产生纹波电压Us；
一放大电路，用于将纹波电压Us经过放大电路放大，其包括有运算放大器U1A，所述运算放大器U1A的同相输入端通过电阻R2与感应线圈L1一端连接，反相输入端通过电阻R1与感应线圈L1的另一端连接，输出端对应输出放大纹波电压信号P0，且所述输出端与反相输入端之间连接有电阻R3，其中P0 = - Us * R3 / R1；
一整形电路，用于对输入的纹波电压信号P0进行整形，并输出方波电压信号P1，其包括有比较器U2A，所述比较器U2A的同相输入端分为两路，一路通过电阻R6接地，另一路通过电阻R5连接电源；所述比较器U2A的反相输入端分为两路，一路通过电阻R7、R9连接电源，另一路通过电阻R4与运算放大器U1A的输出端连接，且整形电路通过R5，R6分压产生比较参考电压Uc ，其中Uc=VDD* R6/(R5+R6)，当纹波电压P0高于Uc，比较器U2A输出低电平；当纹波电压低于Uc ，比较器LM393输出高电平，将纹波信号P0转换成带干扰脉冲的方波信号P1输出；
一数字滤波电路，包括单稳态触发器U3A、单稳态触发器U3B和D触发器U4A，所述带干扰脉冲的方波信号P1上升沿触发单稳态触发器U3A，输出的方波信号P2产生固定脉宽的负脉冲输出T1，且T1的脉冲宽度小于信号宽度但大于噪声脉冲宽度；所述带干扰脉冲的方波信号P1下降沿触发单稳态触发器U3B,输出的方波信号P3产生固定脉宽的负脉冲输出T2；其中所述单稳态触发器U3A输出的波形P2作为D触发器U4A的锁存CLK，整形电路输出的信号P1连接D触发器U4A的D输入端，D触发器U4A的复位端CLR连接U3B输出的P3，D触发器U4A在CLK的上升沿将D端的值锁存输出到Q，当P1，P2同时为高电平时，D触发器U4A输出高电平，当P1下降沿时，触发单稳U3B的输出P3产生一个复位信号将D触发器的输出置为低电平，输出一个正常的脉冲信号，当有干扰信号时，由于干扰脉宽窄，P2在上升沿锁存的信号P1已变为低电平，干扰信号被滤除，并输出无干扰脉冲的方波信号P4。
2.根据权利要求1所述的非接触式发动机转速检测电路，其特征在于，所述放大电路为反向比例放大电路，所述运算放大器U1A为芯片LM358。
3.根据权利要求1所述的非接触式发动机转速检测电路，其特征在于，所述运算放大器U1A的输出端与反相输入端之间还连接有与电阻R3并联的电容C1。
4.根据权利要求1所述的非接触式发动机转速检测电路，其特征在于，所述比较器U2A为芯片LM393。
5.根据权利要求1所述的非接触式发动机转速检测电路，其特征在于，所述单稳态触发器U3A、单稳态触发器U3B为芯片MC14538E；所述D触发器U4A为芯片74HC74。
6.根据权利要求1所述的非接触式发动机转速检测电路，其特征在于，还包括有一分频输出电路，该分频输出电路包括12位二进制串行计数器CD4040，所述12位二进制串行计数器CD4040的CLK与D触发器U4A连接。
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