CN212111470U - 一种速度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种速度传感器，包括电路板、外壳和电缆，所述电路板安装于外壳内，用于安装电子元件以实现特定的电气功能；所述外壳采用弯头结构设置，用于对电路板进行保护；所述电缆的一端安装于电路板上，另一端延伸设置，用于将电路板与所需检测速度的设备进行连接。本实用新型通过采用一个可以输出两路相位差为90°的电压方波信号的霍尔元件和一个输出电流方波信号的霍尔元件实现对速度信号的感应、转化，使其不仅具有占用空间小，还大大降低了速度传感器相位差调节的难度的优点。

Description

一种速度传感器

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，尤其涉及一种用于有轨电车中的采用非接触式测量速度的速度传感器。

背景技术

轨道车辆上，车辆动力系统的控制很大程度上取决于它所采集到的速度信号的精度和可靠性，而所采集的速度信号包括当前速度值以及速度的变化量。在机车的牵引控制、车轮滑动保护、列车控制、车门控制过程中都要涉及到速度信号的采集问题。可以发现在各种轨道车辆中，这个任务是由许许多多的速度传感器来完成的。目前较为常见的速度传感器类型只能输出一种类型的方波信号。但目前部分轨道车辆由于安装位置有限，无法在有限的空间里安装不同类型的多只速度传感器，且同一信号源的原始信号需要以不同的信号类型传输到轨道车辆不同的控制系统，原有的只能输出一种类型信号的速度传感器已不能满足轨道车辆运行的实际要求。

实用新型内容

本实用新型目的在于针对上述问题，提供一种能够同时输出电压方波信号和电流方波信号且结构简单、信号稳定的速度传感器。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种速度传感器，包括电路板、外壳和电缆，所述电路板安装于外壳内，用于安装电子元件；所述外壳用于对电路板进行保护；所述电缆的一端安装于电路板上，另一端延伸设置，用于将电路板与所需检测速度的设备进行连接；

优选的，所述外壳采用弯头结构，且采用不锈钢制作而成。

作为本实用新型的进一步方案：所述电路板上设有霍尔元件、定位件和注胶孔，所述霍尔元件通过卡合槽与定位件的一端卡合固定，用于感应、转化速度信并以方波信号形式输出；所述定位件的另一端通过卡合孔卡合于电路板上，用于霍尔元件定位；所述注胶孔设于电路板上，且设置于定位件的外壁与外壳的内壁之间，用于将绝缘导热胶从注胶孔中充分进入外壳的内部。

优选的，所述霍尔元件的金属引脚通过定位件上的细圆孔焊接在所述与定位件另一端的卡合的电路板上。

优选的，所述定位件采用特种工程塑料制作而成，优选采用PSU材料制作而成。

作为本实用新型的进一步方案：所述霍尔元件包括第一霍尔元件和第二霍尔元件，所述第一霍尔元件和第二霍尔元件分别设置于电路板的A、B两面上。

优选的，所述第一霍尔元件采用输出信号为电压方波信号的霍尔元件，所述第二霍尔元件采用输出信号为电流方波信号的霍尔元件。

优选的，所述第一霍尔元件具体采用可同时输出两路相位差为90°的电压方波信号的霍尔元件。

作为本实用新型的进一步方案：所述第一霍尔元件和第二霍尔元件分别采用由不同的电子元件和走线组成的电气回路实现控制，且其电子元件和走线分别设置于电路板的A、B两面上。

优选的，所述第一霍尔元件和第二霍尔元件分别所在的电气回路之间的工频耐受电压不小于1500V。

作为本实用新型的进一步方案：所述电路板上还焊接有若干个用于配合第一霍尔元件和第二霍尔元件以实现方波信号形成、处理、保护的电子元件，所述电子元件分别采用贴片封装的形式焊接于电路板上。

本实用新型的工作原理如下：速度传感器与齿轮配合产生具备相位差的多路方波信号，方波信号的频率与齿轮旋转速度成正比。速度传感器的感应元件是磁性偏置霍尔元件，霍尔元件将感应到的速度信号即交变的磁场信号转化为交变的方波电信号(当齿轮齿顶正对霍尔元件时，霍尔元件感应到的磁场强度最大，霍尔元件输出低电平或小电流；反之，当齿轮齿根正对霍尔元件时，霍尔元件感应到的磁场强度最小，霍尔元件输出高电平或大电流)；该方波信号与电路后级的处理电路和保护电路相接，处理电路为方波信号提供电流、以驱动速度传感器所带的后级负载，保护电路具备电源反接保护功能、外部负载短路保护功能、抗电磁干扰功能，确保速度传感器电路板能够抵抗各类型干扰冲击。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型由电路板、外壳和电缆组成，结构简单，操作方便。

(2)本实用新型中对霍尔元件采用卡合的形式安装，安装简便可靠。

(3)本实用新型中通过将外壳设置为弯头结构，使其整体结构的体积更小、更加有利于在安装高度有限的场所。

(4)本实用新型中通过将定位件采用特种工程塑料制作而成，使其具有耐热、耐寒、耐老化性能好的特点。

(5)本实用新型通过采用一个可以输出两路相位差为90°的电压方波信号的霍尔元件和一个输出电流方波信号的霍尔元件进行控制，使其具有不仅占用空间小，还大大降低了速度传感器相位差调节的难度的优点。

(6)本实用新型中通过将电压方波信号的输出电路与电流方波信号的输出电路采用互相独立且分别设置于电路板的A、B面的方式设置，使其不同的电路之间的电子元件与线路彼此间距离超过5mm，以有效满足本实用新型的绝缘性能。

(7)本实用新型中通过采用大功率瞬变二极管(TVS)进行浪涌保护设计，确保速度传感器能够承受4000V以上的浪涌电压。

(8)本实用新型中通过采用贴片封装的形式将电子元件分别焊接于电路板上，以有效减小了电路板的体积，使传感器的整体结构更加紧凑、体积更小。

(9)本实用新型通过对定位件的设计，使霍尔元器件与牵引电机齿轮的中心对齐，提高了产品的感应灵敏度。

(10)本实用新型通过设置可以直接输出相位差为90°的两路方波信号的第二霍尔元件，以有效的减少现有技术中需要应用两个霍尔元件进行组合的安装空间，使其即有效保证了速度传感器的探头直径要求。

(11)本实用新型通过霍尔元件其自身内部的霍尔敏感点来感应齿轮的磁场强度，霍尔敏感点的感应范围一定，本项目允许应用的测速齿轮较常规齿轮具备更窄的齿宽或者在相同齿宽下所应用的测速齿盘具备更大的轴向跳动量。本项目有效的解决了现有技术中因其所需的安装空间变大(2个霍尔元件4个霍尔敏感点所需占用的空间较大于本实用新型中所需的2个霍尔敏感点所需占用的空间)，当齿轮齿宽变窄或是齿轮轴向跳动过大时，使得齿轮的垂面不在霍尔元件的霍尔敏感点的感应范围之内(当齿轮(被测目标)与霍尔元件的霍尔敏感点不在同一垂直面上时，霍尔元件将无法感应到磁场强度，也就无法输出信号)，会出现两个霍尔元件中的一个元件无法输出信号，最终造成速度传感器缺少一路输出信号、速度传感器异常的情况。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型的整体结构主视示意图；

图2是本实用新型中外壳的结构轴测示意图；

图3是本实用新型中电路板的A面示意图；

图4是本实用新型中电路板的B面示意图；

图5是本实用新型中霍尔元件的安装示意图；

图6是本实用新型整体结构与齿轮连接后的示意图。

其中——1：霍尔元件、1-1：第一霍尔元件、1-2：第二霍尔元件、2：定位件、3：电路板、4：注胶孔、5：外壳、5-1：安装板、6：电缆、7：齿轮。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1和图2所示，本实用新型提供的一种速度传感器，包括电路板3、外壳5和电缆6，所述电路板3安装于外壳5内，并通过电缆6与所需检测速度的设备连接；

优选的，所述外壳5设置为弯头结构，且外壳5上还设有安装孔5-1，以实现速度传感器在牵引电机上的安装。

作为本实用新型的进一步实施例：参见图3至图5所示，所述电路板3上设有霍尔元件1、定位件2和注胶孔4，所述霍尔元件1通过卡合槽8嵌入电路板3上，所述定位件2通过卡合孔9固定于电路板3上，所述注胶孔4设于电路板3上，且设置于定位件2的外壁与外壳5的内壁之间，用于通过将绝缘导热胶从注胶孔4中充分进入外壳5的内部，以将定位件2、电路板3固定在外壳5内。

优选的，所述霍尔元件1包括第一霍尔元件1-1和第二霍尔元件1-2，所述第一霍尔元件1-1采用输出为电流方波信号的霍尔元件，所述第二霍尔元件1-2采用输出为电压方波信号的霍尔元件。

优选的，所述电路板3上设有若干个电子元件，所述电子元件均采用贴片式焊接于电路板3上。

优选的，所述电子元件的具体列表如下：

作为本实用新型的进一步实施例：参见图6所示，为提高速度传感器的检测灵敏度，将速度传感器与齿轮一同固定在牵引电机上，牵引电机和速度传感器的位置始终保持不变，齿轮通过牵引电机进行驱动进行旋转，且齿轮作为速度传感器测速信号的输入源，使速度传感器与齿轮上最为接近的齿顶保持间距为0.3mm-1.5mm的位置，速度传感器将齿轮的转速转化为电压方波信号或电流方波信号传输到车辆牵引/制动系统，车辆驾驶员以此为依据操作牵引/制动系统实现牵引电机的控制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种速度传感器，其特征在于：包括电路板、外壳和电缆，

所述电路板安装于外壳内，用于安装电子元件，且所述电路板上还设有霍尔元件、定位件和注胶孔，所述霍尔元件通过卡合槽与定位件的一端卡合固定，用于输出与轨道车辆控制系统兼容的方波电信号；所述定位件的另一端通过卡合孔卡合于电路板上，用于对霍尔元件进行定位；所述注胶孔设于电路板上，且设置于定位件的外壁与外壳的内壁之间，用于通过将绝缘导热胶从注胶孔中充分进入外壳的内部；

所述外壳采用弯头结构设置，用于对电路板进行保护；

所述电缆的一端安装于电路板上，另一端延伸设置，用于将电路板与所需检测速度的设备进行连接。

2.根据权利要求1所述的速度传感器，其特征在于：所述外壳采用不锈钢制作而成，所述定位件采用特种工程塑料制作而成。

3.根据权利要求1所述的速度传感器，其特征在于：所述霍尔元件的金属引脚通过定位件上的细圆孔焊接在所述与定位件另一端的卡合的电路板上。

4.根据权利要求3所述的速度传感器，其特征在于：所述霍尔元件包括第一霍尔元件和第二霍尔元件，所述第一霍尔元件和第二霍尔元件分别设置于电路板的A、B两面上。

5.根据权利要求4所述的速度传感器，其特征在于：所述第一霍尔元件的输出信号为电压方波信号，所述第二霍尔元件的输出信号为电流方波信号。

6.根据权利要求5所述的速度传感器，其特征在于：所述第一霍尔元件具体采用可同时输出两路相位差为90°的电压方波信号的霍尔元件。

7.根据权利要求4-6任意一项所述的速度传感器，其特征在于：所述第一霍尔元件和第二霍尔元件分别采用由不同的电子元件和走线组成的电气回路实现电气功能，且其电子元件和走线分别设置于电路板的A、B两面上。

8.根据权利要求7所述的速度传感器，其特征在于：所述第一霍尔元件和第二霍尔元件的电气回路之间的工频耐受电压不小于1500V。

9.根据权利要求8所述的速度传感器，其特征在于：所述电路板上还焊接有若干个用于配合第一霍尔元件和第二霍尔元件实现方波信号感应、转化、处理、保护的电子元件，所述电子元件分别采用贴片封装的形式焊接于电路板上。

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