CN210441810U - 抗干扰磁场的位移传感器、马达组件以及变速箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种抗干扰磁场的位移传感器、马达组件以及变速箱，抗干扰磁场的位移传感器包括传感器组件和运算电路，传感器组件包括传感器部件和磁性装置，传感器部件用于检测磁性装置的磁场变化与干扰磁场变化并得到输出值，运算电路包括第一运算电路和第二运算电路，第一运算电路存储不同干扰磁场对应的干扰量的矩阵表，第二运算电路根据矩阵表对输出值进行运算后得到有效值。本实用新型提供了一种抗干扰磁场的位移传感器、马达组件以及变速箱，抗干扰磁场的位移传感器采用第一运算电路和第二运算电路，第一运算电路处理传感器组件得到输出值的矩阵表，根据矩阵表通过第二运算电路得出有效值，使干扰磁场的干扰量都通过第二运算电路进行补偿。

Description

抗干扰磁场的位移传感器、马达组件以及变速箱

技术领域

本实用新型涉及一种抗干扰磁场的位移传感器、马达组件以及变速箱。

背景技术

随着车辆越来越趋于电子控制化，为了进行控制而往往会采用检测各种部件的动作的传感器，如通过磁等检测部件来进行检测。目前在车辆内部的电磁环境也越来越复杂，如在变速箱内进行通电启动时会带来额外的电磁干扰，该电磁环境下传统的位移传感器的输出信号精度会很差，且受限于空间及成本，无法安装合适的磁环(高速旋转的磁环安装不便且成本很高)。因此，需要提高检测移位的精度。

实用新型内容

本实用新型提高了位移检测的精度，提供一种抗干扰磁场的位移传感器、马达组件以及变速箱。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种抗干扰磁场的位移传感器，包括传感器组件和运算电路，所述传感器组件包括传感器部件和磁性装置，所述传感器部件用于检测所述磁性装置的磁场变化与干扰磁场变化并得到输出值，所述运算电路包括第一运算电路和第二运算电路，所述第一运算电路存储不同干扰磁场对应的干扰量的矩阵表，所述第二运算电路根据所述矩阵表对所述输出值进行运算后得到有效值。

根据本实用新型的一个技术方案，所述抗干扰磁场的位移传感器还包括微处理器，所述微处理器读取所述矩阵表，所述微处理器连接所述第二运算电路根据所述矩阵表进行补偿后得出有效值。

根据本实用新型的一个技术方案，所述微处理器位于电子控制单元上。

根据本实用新型的一个技术方案，所述抗干扰磁场的位移传感器还包括存储器，所述存储器存储由所述第一运算电路处理所述输出值得到的矩阵表。

根据本实用新型的一个技术方案，所述传感器部件为霍尔传感器。

根据本实用新型的一个技术方案，所述传感器部件上设置有校正电路，所述校正电路将检测到的场强大小校正为电压信号。

根据本实用新型的一个技术方案，所述传感器部件与所述磁性装置的距离在3mm以上。

根据本实用新型的一个技术方案，所述第一运算电路为减法器电路

根据本实用新型的一个技术方案，所述第二运算电路为补偿电路。

根据本实用新型的一个技术方案，所述磁性装置为永磁体。

本实用新型还提供一种马达组件，包括马达、轮盘和如上任意一项所述抗干扰磁场的位移传感器，所述马达和所述轮盘安装在齿嵌式离合器上，所述抗干扰磁场的位移传感器检测所述轮盘的轴向位移。

根据本实用新型的一个技术方案，所述传感器部件位于所述磁性装置与所述轮盘之间。

根据本实用新型的一个技术方案，所述马达驱动所述轮盘轴向移动。

本实用新型还提供一种变速箱，包括变速部件、离合部件和如上任意一项所述的马达组件，所述抗干扰磁场的位移传感器检测所述离合部件的位置。

本实用新型提供了一种抗干扰磁场的位移传感器、马达组件以及变速箱，所述抗干扰磁场的位移传感器采用第一运算电路和第二运算电路，先由第一运算电路处理传感器组件得到输出值的矩阵表，矩阵表包括干扰磁场对应的干扰量的矩阵值，根据所述矩阵表通过第二运算电路后得出有效值，即得到稳定的输出，使干扰磁场的干扰量都通过第二运算电路进行补偿，从而使得传感器的输出不受干扰磁场的影响，提高了位移传感器的检测精度。

附图说明

图1为实施例的马达部件的结构示意图；

图2为实施例的抗干扰磁场的位移传感器的标定过程的原理图；

图3为实施例的抗干扰磁场的位移传感器的工作过程的原理图；

图4为实施例的运算电路的电路图；

图5为实施例的校正电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细的描述：

如图1所示，本实施例提供的马达组件，包括抗干扰磁场的位移传感器10、轮盘20和马达30，所述轮盘20所述马达30安装在齿嵌式离合器上，所述抗干扰磁场的位移传感器10检测所述轮盘20的轴向位移。

在本实施例中，所述马达30驱动所述轮盘20轴向移动，也就是沿轮盘20的轴向上移动，从而使引擎的输出轴的旋转经其上的传动轴传递到齿嵌式离合器上，实现离合器啮合或脱开状态的判定，其中通过电源线40接到电源端提供所需电能，当马达30通电工作时，其内部的线圈就会产生干扰磁场。

如图2和图3所示，本实施例提供了一种抗干扰磁场的位移传感器，包括传感器组件和运算电路，所述传感器组件包括传感器部件和磁性装置，所述传感器部件用于检测所述磁性装置的磁场变化与干扰磁场变化并得到输出值，所述运算电路包括第一运算电路和第二运算电路，所述第一运算电路存储不同干扰磁场对应的干扰量的矩阵表，也就是所述第一运算电路处理所述输出值得到矩阵表，所述矩阵表包括干扰磁场对应的干扰量的矩阵值，所述第二运算电路根据所述矩阵表对所述输出值进行运算后得到有效值，有效值即为消除误差后所得到的精确值。

在本实施例中，所述抗干扰磁场的位移传感器还包括微处理器，所述微处理器(MCU，Micro Controller Unit)读取所述矩阵表，所述微处理器连接所述第二运算电路根据所述矩阵表进行补偿后得出有效值，微处理器能够进行分析和执行，完成数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送操作等。所述微处理器位于电子控制单元(ECU，ElectronicControl Unit)上，电子控制单元作为汽车上的电子控制系统，可由传感器输入电路、微处理器和输出执行电路等部分组成，各种传感器把信号传给输入电路，输入电路完成信号过滤处理，并把各种信号统一转换为数字信号，然后传给微处理器，微处理器将处理过的信号进行运算，结果送至输出电路，在输出电路将微处理器传输过来的数字信息放大，根据需要把某些信号转换为为模拟信号，可驱动被控的调节伺服元件工作。

所述传感器部件为霍尔传感器，传感器部件可作为传感器的探测头(probe)，传感器部件指安装在磁性装置一侧的结构，作为一个传感器整体的其它连接部分予以省略。抗干扰磁场的位移传感器10可通过一支撑臂固定在变速箱的内部结构上，可安装于任意对应轮盘的可进行检测的位置。

在本实施例中，所述传感器部件与所述磁性装置的距离在3mm以上，越接近磁极，磁场及其大小变化越大，测量误差就越大，在远离磁极的位置，磁场及其大小变化较小，测量误差就越小。因此，在有限的空间内，可以尽可能的增大传感器部件到磁极的距离，从而减少由此而带来的误差。当轮盘到磁性装置到磁性装置的距离越小时，如在移动距离从0mm开始移动时，磁场强度变化越大，也就是轮盘对磁场的影响越大，为了提高测量精度，需要减少轮盘到磁性装置的距离。

在本实施例中，所述抗干扰磁场的位移传感器还包括存储器，所述存储器存储由所述第一运算电路处理所述输出值得到的矩阵表，通过存储器存储矩阵表数据，以便后续的调取使用，存储器可采用带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，在掉电后数据不会丢失，当然，存储器可设置于电子控制单元中，也可通过独立的器件来实现。其中，所述第一运算电路为减法器电路(Subtractor circuit),所述第二运算电路为补偿电路(Compensationcircuit)，如图4所示，为一种可运用于减法器电路和补偿电路的运算电路，作为负反馈电路，

R2和R3作为V2的分压电阻，补偿电路本质上也是通过差分放大器实现，即作差减去干扰磁场产生的△U。

为了提高精度，所述传感器部件上设置有校正电路，所述校正电路将检测到的场强大小校正为电压信号，减少由于器件一致性、温度变化以及器件老化等因素的影响，如图5所示的校正电路的原理图，传感器部件检测到的信号先通过放大器进行放大处理，再通过AD转换器转换成数字信号，然后经数字信号处理器后由DA转换器转换后得到校正后的输出信息。

在本实施例中，所述运算电路为减法器电路，可利用反相信号求差以实现减法运算，即利用反向磁场得到的相反的测量电压进行减法运算得到有效值电压，本实用新型的方案不需要两个感应点检测反向对称布置的磁场，只需一个感应点正常检测磁场信号即可，只需要通过通电后的输出电压值减去通电前的输出电压值即可得到△U。

为了产品的稳定性，所述磁性装置为永磁体，即永久性磁铁，永磁体具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能够保持恒定磁性的材料，可保证储存最大的磁能及稳定的磁性，其可采用合金永磁材料或铁氧体永磁材料，合金永磁材料包括稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B)、钐钴(SmCo)和铝镍钴(AlNiCo)。传感器部件可对应磁性装置两极中任意一磁极，其矢量上的不同可达到相同的目的。

本实施例的在工作时可分为标定过程和工作过程，如图2所示的标定过程，具体动作过程可如下：

a.在马达不通电时，无干扰磁场产生，传感器部件检测磁性装置的磁场得到输出值U；

b.在马达通电电流为I1时，有干扰磁场ΔB1产生，传感器部件检测磁性装置的磁场得到输出值U+ΔU1，其中ΔU1来自于干扰磁场ΔB1；

c.在马达通电电流为I2时，有干扰磁场ΔB2产生，传感器部件检测磁性装置的磁场得到输出值U+ΔU2，其中ΔU2来自于干扰磁场ΔB2；

……

d.在马达通电电流为In时，有干扰磁场ΔBn产生，传感器部件检测磁性装置的磁场得到输出值U+ΔUn，其中ΔUn来自于干扰磁场ΔBn；

通过第一运算电路可得出马达通电电流In与电压增量ΔUn的矩阵表，马达通电形成干扰磁场，在不同的电流时对应不同的干扰量，从而形成矩阵表，也就是干扰磁场对应干扰量的关系矩阵值，然后可存入存储器中。

在完成标定过程后，测得通电电流In与输出干扰电压ΔU之间的关系矩阵并存在存储器中然后进入如图3所示的工作过程，具体动作过程可如下：

马达通电电流为In时，有干扰磁场ΔBn产生，可通过实时监控马达的电磁铁得到所通电流In，通过调取存储器中在标定过程中通电电流In与输出干扰电压ΔUn之间的关系矩阵表，可得到此时干扰磁场电压增量ΔU，然后通过第二运算电路进行相应补偿，即可稳定输出电压U，从而实现强磁场条件下的传感器稳定输出的目的。

当抗干扰磁场的位移传感器在标定过程测得的电流In与ΔUn的对应值越多，也就是在标定过程里矩阵表内的数值越多时，在工作过程中抗干扰磁场的位移传感器的输出精度和稳定性就会越高。

本实施例提供了一种背磁式的抗干扰磁场的位移传感器，在复杂的干扰磁场下抗干扰磁场的位移传感器也能够正常输出准确的信号，保证了输出信号的线性度和精度都不受干扰磁场的影响，而且背磁式的传感器也有利于安装在空间相对有限的场合。

相对应的，本实施还提供了一种变速箱，所述变速箱包括离合部件和上述马达组件，所述抗干扰磁场的位移传感器检测所述离合部件的位置，可准确地检测出变速箱中的轮盘位移变化，离合器处于啮合或脱开状态。变速箱是用来改变来自发动机的转速和转矩的机构，能够固定和分档改变输出轴和输入轴的传动比，抗干扰磁场的位移传感器10用于检测马达部件中轮盘20是否在特定的位置，当然抗干扰磁场的位移传感器10的用途并不局限于此，可作为各种用途而使用，轮盘是指通常包括铁等磁性金属可影响磁场变化的轮盘，可通过抗干扰磁场的位移传感器10来检测齿嵌式离合器上的轮盘的位移状态确定离合器的啮合或脱开状态关系。

本实用新型提供了一种抗干扰磁场的位移传感器、马达组件以及变速箱，所述抗干扰磁场的位移传感器采用第一运算电路和第二运算电路，先由第一运算电路处理传感器组件得到输出值的矩阵表，矩阵表包括干扰磁场对应的干扰量的矩阵值，根据所述矩阵表通过第二运算电路后得出有效值，即得到稳定的输出，使干扰磁场的干扰量都通过第二运算电路进行补偿，从而使得传感器的输出不受干扰磁场的影响，提高了位移传感器的检测精度。

本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。

Claims (14)

1.一种抗干扰磁场的位移传感器，其特征在于，所述抗干扰磁场的位移传感器包括：

传感器组件，所述传感器组件包括传感器部件和磁性装置，所述传感器部件用于检测所述磁性装置的磁场变化与干扰磁场变化并得到输出值；

运算电路，所述运算电路包括第一运算电路和第二运算电路，所述第一运算电路存储不同干扰磁场对应的干扰量的矩阵表；第二运算电路根据所述矩阵表对所述输出值进行运算后得到有效值。

2.根据权利要求1所述抗干扰磁场的位移传感器，其特征在于，所述抗干扰磁场的位移传感器还包括微处理器，所述微处理器读取所述矩阵表，所述微处理器连接所述第二运算电路根据所述矩阵表进行补偿后得出有效值。

3.根据权利要求2所述抗干扰磁场的位移传感器，其特征在于，所述微处理器位于电子控制单元上。

4.根据权利要求1所述抗干扰磁场的位移传感器，其特征在于，所述抗干扰磁场的位移传感器还包括存储器，所述存储器存储由所述第一运算电路处理所述输出值得到的矩阵表。

5.根据权利要求1所述抗干扰磁场的位移传感器，其特征在于，所述传感器部件为霍尔传感器。

6.根据权利要求1所述抗干扰磁场的位移传感器，其特征在于，所述传感器部件上设置有校正电路，所述校正电路将检测到的场强大小校正为电压信号。

7.根据权利要求1所述抗干扰磁场的位移传感器，其特征在于，所述传感器部件与所述磁性装置的距离在3mm以上。

8.根据权利要求1所述抗干扰磁场的位移传感器，其特征在于，所述第一运算电路为减法器电路。

9.根据权利要求1所述抗干扰磁场的位移传感器，其特征在于，所述第二运算电路为补偿电路。

10.根据权利要求1所述抗干扰磁场的位移传感器，其特征在于，所述磁性装置为永磁体。

11.一种马达组件，其特征在于，所述马达组件包括马达、轮盘和如权利要求1至10中任意一项所述抗干扰磁场的位移传感器，所述马达和所述轮盘安装在齿嵌式离合器上，所述抗干扰磁场的位移传感器检测所述轮盘的轴向位移。

12.根据权利要求11所述的马达组件，其特征在于，所述传感器部件位于所述磁性装置与所述轮盘之间。

13.根据权利要求11所述的马达组件，其特征在于，所述马达驱动所述轮盘轴向移动。

14.一种变速箱，其特征在于，所述变速箱包括离合部件和如权利要求11至13中任意一项所述的马达组件，所述抗干扰磁场的位移传感器检测所述离合部件的位置。

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