CN203772888U - 用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，包括：将两线式霍尔传感器的检测信号转换成电压信号的信号采样电路，信号采样电路与两线式霍尔传感器相连；用于采集电压信号的信号采集电路；对电压信号进行延迟传递的信号采集保持电路；比较器，比较器对电压信号和延迟传递的电压信号进行比较以输出控制器能够识别的比较信号。本实用新型的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置仅使用较少的通用电路元器件，不仅可以低边实时采集和处理两线式霍尔传感器的检测信号，还可以高边实时采集和处理两线式霍尔传感器的检测信号，电路简单，可靠性强，成本低，适用范围宽。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，特别涉及一种用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置。
背景技术
目前，两线式霍尔传感器以其体积小，价格低，抗干扰能力好，频率响应范围宽，以及安装方便等优势得到广泛的使用，特别是在转速的测量领域。实际使用中，两线式霍尔传感器安装在靠近齿轮的位置，当齿轮转动时，齿尖和齿底周期性的改变两线式霍尔传感器内部霍尔元件中的磁感应强度，从而改变霍尔元件两边产生的电流大小，该电流经过两线式霍尔传感器内部IC处理电路处理后，两线式霍尔传感器输出大小为I1和I2的方波电流信号。需要说明的是，齿轮转动越快，霍尔元件中的磁感应强度的频率变化越快，相应地两线式霍尔传感器输出信号的频率越快。但是，两线式霍尔传感器输出的大小为I1和I2的方波电流信号，并不能被MCU（Micro Control Unit，微控制单元）直接采集，需要处理电路来将其转换为方波电压信号后才能够被MCU识别。
相关技术中，一般采用采样电阻进行低边采样，从而将方波电流信号I1和I2转换为大小为U1和U2的方波电压信号，由于该方波电压信号值仍然较低，如果使用一般的比较器进行处理，比较门限值和迟滞门限宽度不好控制，因此，通常采用先用放大电路进行放大，再用比较器进行比较的方式将大小为U1和U2的方波电压信号转换为MCU能够识别的信号。
相关技术存在的缺点是：放大电路的放大倍数和比较器的比较门限值都需要进行精确计算和控制，并且电路复杂，需要的电子元件多，成本高，失效几率大。
实用新型内容
本实用新型的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
为此，本实用新型的目的在于提出一种用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，该用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置无需设置比较器的比较门限值，电路简单，可靠性强，成本低，适用范围宽。
为达到上述目的，本实用新型提出了一种用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，该用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置包括：将两线式霍尔传感器的检测信号转换成电压信号的信号采样电路，信号采样电路与两线式霍尔传感器相连；用于采集电压信号的信号采集电路，信号采集电路与信号采样电路相连；对电压信号进行延迟传递的信号采集保持电路，信号采集保持电路与信号采样电路相连；比较器，比较器的同相输入端与信号采集电路相连，比较器的反相输入端与信号采集保持电路相连，比较器对电压信号和延迟传递的电压信号进行比较以输出控制器能够识别的比较信号。
根据本实用新型提出的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，在信号采样电路将两线式霍尔传感器的检测信号转换成电压信号后，通过信号采集电路采集该电压信号和信号采集保持电路对该电压信号进行延迟传递，进而比较器对该电压信号和延迟传递的电压信号进行比较，从而可以输出控制器能够识别的比较信号。本实用新型实施例的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置可以实时采集和处理两线式霍尔传感器的检测信号，可靠性强，适用范围宽。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本实用新型一个实施例的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置的框图；
图2为根据本实用新型一个实施例的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置的低边采样的电路示意图；
图3为根据本实用新型另一个实施例的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置的高边采样的电路示意图；
图4为根据本实用新型另一个实施例的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置的框图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，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，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参照下面的描述和附图，将清楚本实用新型的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本实用新型的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本实用新型的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本实用新型的实施例的范围不受此限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置。
如图1所示，本实用新型一个实施例的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置包括：信号采样电路10、信号采集电路20、信号采集保持电路30和比较器40。其中，信号采样电路10将两线式霍尔传感器50的检测信号转换成电压信号，信号采样电路10与两线式霍尔传感器50相连。信号采集电路20用于采集电压信号，信号采集电路20与信号采样电路10相连。信号采集保持电路30对电压信号进行延迟传递，信号采集保持电路30与信号采样电路10相连。比较器40的同相输入端与信号采集电路20相连，比较器40的反相输入端与信号采集保持电路30相连，比较器40对电压信号和延迟传递的电压信号进行比较以输出控制器60例如MCU能够识别的比较信号。
具体地，在本实用新型的一个实施例中，信号采样电路10包括采样电阻Rs和滤波电容C。图2为根据本实用新型一个实施例的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置的低边采样的电路示意图，如图2所示，采样电阻Rs和滤波电容C并联，采样电阻Rs的一端和滤波电容C的一端相连后与两线式霍尔传感器50的接地端GND相连，采样电阻Rs的另一端和滤波电容C的另一端相连后接地，其中两线式霍尔传感器50的接地端GND为信号输入端。另外，如图2所示，两线式霍尔传感器50的电源端VCC接预设电源VDD，两线式霍尔传感器50的接地端GND可以输出大小为I1和I2的方波电流信号。
图3为根据本实用新型另一个实施例的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置的高边采样的电路示意图，如图3所示，采样电阻Rs和滤波电容C串联，采样电阻Rs的一端与预设电源VDD相连，采样电阻Rs的另一端与两线式霍尔传感器50的电源端VCC相连，滤波电容C的一端与采样电阻Rs的另一端相连，滤波电容C的另一端接地，其中两线式霍尔传感器50的电源端VCC为信号输入端。另外，如图3所示，两线式霍尔传感器50的接地端GND接地，两线式霍尔传感器50的电源端VCC可以输出大小为I1和I2的方波电流信号。
需要说明的是，采样电阻Rs可以将两线式霍尔传感器50输出的大小为I1和I2的方波电流信号转换为大小为U1和U2的方波电压信号。滤波电容C可以为高频陶瓷电容，从而滤除两线式霍尔传感器50输出的大小为I1和I2的方波电流信号中的高频电流成分，大大提高本实用新型的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置的EMC(Electro MagneticCompatibility，电磁兼容性)性能。
进一步地，如图2和图3所示，在本实用新型的一个实施例中，信号采集保持电路30包括串联的第一电阻R1和第一电容C1，第一电阻R1的一端与信号输入端相连，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端相连，第一电容C1的另一端接地，并且第一电阻R1和第一电容C1之间的节点J1与比较器40的反相输入端相连。具体地，信号采集保持电路30可以将信号采样电路10输出的大小为U1和U2的方波电压信号延迟传递至比较器40的反向输入端。
进一步地，如图2和图3所示，在本实用新型的一个实施例中，信号采集电路20包括第二电阻R2，第二电阻R2连接在信号输入端与比较器40的同相输入端之间。具体地，信号采集电路20可以将信号采样电路10输出的大小为U1和U2的方波电压信号传递至比较器40的同相输入端。优选地，在本实用新型的一个实施例中，第一电阻R1的阻值与第二电阻R2的阻值相等。
另外，如图4所示，在本实用新型的另一个实施例中，用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置还包括反馈电路70，反馈电路70连接在比较器40的同相输入端与输出端之间。具体地，在本实用新型的一个实施例中，如图2和图3所示，反馈电路70为反馈电阻Rf。需要说明的是，反馈电路70可以使得比较器40具有迟滞特性，从而成为迟滞比较器，并且，还可以提高本实用新型实施例的用于采集两线式霍尔传感器50的检测信号的装置的抗干扰能力。具体地，迟滞比较器的迟滞电压门限宽度该迟滞电压门限宽度仅由第二电阻R2、反馈电阻Rf以及迟滞比较器输出的高电平和低电平的大小即可确定，并且无需计算。
优选地，在本实用新型的一个实施例中，比较器40可以为迟滞比较器。具体地，在本实用新型的一个实施例中，如图2和图3所示，迟滞比较器包括双端输入的运算放大器和反馈电路70，在对电压信号和延迟传递的电压信号进行实时比较后输出控制器60例如MCU能够识别的比较信号。需要说明的是，由于滤波电容C两端的电压不能突变，因此，比较器40的反向输入端的电压信号总保持为同相输入端的电压信号的前一状态。即言，在电压信号的上升沿，比较器40的反向输入端的电压V-小于比较器40的同相输入端的电压V+，此时，比较器40输出高电平。在电压信号保持为高电压时，比较器40的同相输入端电压V+等于反向输入端电压V-，比较器40继续保持输出高电平。在采样信号的下降沿，比较器40的反向输入端的电压V-大于比较器40的同相输入端的电压V+，比较器40的输出从高电平变为低电平。在电压信号保持为低电压时，比较器40的同相输入端电压V+等于反向输入端电压V-，比较器40继续保持输出低电平。另外，在本实用新型的一个实施例中，比较器40输出的高电平为VOH，比较器40输出的低电平为VOL，比较器40以5V电源供电，则VOH≈3.8V，VOL≈0V，此时，比较器40输出的比较信号可以被控制器60例如MCU识别。需要注意的是，如果电压信号的最高信号频率为F，则需要设置从而保证比较器40输出的比较信号能真实可靠的反映输入信号的频率。本实用新型实施例的用于采集两线式霍尔传感器50的检测信号的装置通过迟滞比较器可以实时处理高边采样电路和低边采样电路中信号采集电路20采集的电压信号和信号采集保持电路30延迟传递的电压信号，以输出控制器60例如MCU能够识别的比较信号，自适应能力强。
本实用新型实施例的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置在信号采样电路将两线式霍尔传感器的检测信号转换成电压信号后，通过信号采集电路采集该电压信号和信号采集保持电路对该电压信号进行延迟传递，以及采用迟滞比较器对该电压信号和延迟传递的电压信号进行比较，从而可以输出控制器能够识别的比较信号。本实用新型实施例的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置仅使用较少的通用电路元器件，不仅可以低边实时采集和处理两线式霍尔传感器的检测信号，还可以高边实时采集和处理两线式霍尔传感器的检测信号，电路简单，可靠性强，成本低，适用范围宽。
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实用新型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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (10)
1.一种用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，其特征在于，包括：
将所述两线式霍尔传感器的检测信号转换成电压信号的信号采样电路，所述信号采样电路与所述两线式霍尔传感器相连；
用于采集所述电压信号的信号采集电路，所述信号采集电路与所述信号采样电路相连；
对所述电压信号进行延迟传递的信号采集保持电路，所述信号采集保持电路与所述信号采样电路相连；
比较器，所述比较器的同相输入端与所述信号采集电路相连，所述比较器的反相输入端与所述信号采集保持电路相连，所述比较器对所述电压信号和延迟传递的电压信号进行比较以输出控制器能够识别的比较信号。
2.根据权利要求1所述的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，其特征在于，所述信号采样电路包括采样电阻和滤波电容。
3.根据权利要求2所述的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，其特征在于，所述采样电阻和所述滤波电容并联，所述采样电阻的一端和所述滤波电容的一端相连后与所述两线式霍尔传感器的接地端相连，所述采样电阻的另一端和所述滤波电容的另一端相连后接地，其中所述两线式霍尔传感器的接地端为信号输入端。
4.根据权利要求2所述的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，其特征在于，所述采样电阻和所述滤波电容串联，所述采样电阻的一端与预设电源相连，所述采样电阻的另一端与所述两线式霍尔传感器的电源端相连，所述滤波电容的一端与所述采样电阻的另一端相连，所述滤波电容的另一端接地，其中所述两线式霍尔传感器的电源端为信号输入端。
5.根据权利要求3或4所述的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，其特征在于，所述信号采集保持电路包括串联的第一电阻和第一电容，所述第一电阻的一端与所述信号输入端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端接地，并且所述第一电阻和所述第一电容之间的节点与所述比较器的反相输入端相连。
6.根据权利要求5所述的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，其特征在于，所述信号采集电路包括第二电阻，所述第二电阻连接在所述信号输入端与所述比较器的同相输入端之间。
7.根据权利要求6所述的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，其特征在于，所述第一电阻的阻值与所述第二电阻的阻值相等。
8.根据权利要求1所述的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，其特征在于，还包括连接在所述比较器的同相输入端与输出端之间的反馈电路。
9.根据权利要求8所述的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，其特征在于，所述反馈电路为反馈电阻。
10.根据权利要求1所述的用于采集两线式霍尔传感器的检测信号的装置，其特征在于，所述比较器为迟滞比较器。
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