CN212258912U - 一种机轮速度传感器的信号放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种机轮速度传感器的信号放大电路，包括：放大子电路中放大器的第一同相输入端通过电阻R102和R103连接到信号输入端，电阻R102的一端通过电容C3和电阻R109接地，电容C3的一端通过电阻R108连接到第一反向输入端，第一反向输入端通过电容C4连接到第一输出端，第一反向输入端通过电阻R112和R113*连接到放大子电路的输出端；该输出端滤波子电路中放大器的第二同相输入端相耦接，第二同相输入端通过电容C2接地，第二反向输入端与其第二输出端相连接。本实用新型实施例解决了轮速传感器受结构和尺寸限制，输出幅值已达到饱和，而无法满足刹车控制系统提出的更高的抗干扰能力要求的问题。

Description

一种机轮速度传感器的信号放大电路

技术领域

本申请涉及但不限于飞机刹车传感器测速技术领域，尤指一种机轮速度传感器的信号放大电路。

背景技术

随着电子防滑刹车系统技术应用日趋成熟，目前大量飞机都安装了该系统，机轮速度传感器作为电子防滑刹车系统的一个重要部件，用于感受机轮的速度，并产生与机轮速度信号成正比的频率信号传给控制器，由控制器根据频率信号多少来决定是否进行刹车，由此可见，机轮速度传感器的好坏及测量精度高低，对刹车系统的正常工作有着重要影响。

随着自动防滑刹车系统需求的逐步提升，对机轮速度信号的抗干扰能力要求越来越高，但因励磁式轮速传感器的安装空间受限，其磁路中的磁通量变化量已达到饱和，无论更换磁性更好的导磁材料，或增加安匝数，增加磁场强度，均无法提高输出幅值。也就是说，因结构和尺寸限制，目前技术成熟的励磁式轮速传感器输出幅值已达到饱和，无法满足刹车控制系统提出的更高的抗干扰能力要求。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种机轮速度传感器的信号放大电路，以解决现有励磁式轮速传感器受结构和尺寸限制，其磁路中的磁通量变化量已达到饱和，使得其输出幅值已达到饱和，从而导致无法满足刹车控制系统提出的更高的抗干扰能力要求的问题。

本实用新型实施例提供一种机轮速度传感器的信号放大电路，其特征在于，包括：放大子电路和滤波子电路；

所述放大子电路包括运算放大器以及外围电路，所述运算放大器的第一同相输入端通过串联的电阻R102和电阻R103与轮速度传感器的输出端耦接，电阻R102与电阻R103连接的一端通过电容C3和电阻R109接地，电容C3与电阻 R109连接的一端通过电阻R108连接到运算放大器的第一反向输入端，且所述运算放大器的第一反向输入端通过电容C4连接到其第一输出端，所述第一输出端与放大子电路的输出端之间连接有电阻R104，所述第一反向输入端还通过串联的电阻R112和调整电阻R113*连接到所述放大子电路的输出端；

所述滤波子电路包括同比例放大器以及电阻电容网络，所述放大子电路的输出端通过电阻R105和电阻R106与所述同比例放大器的第二同相输入端相耦接，所述第二同相输入端通过电容C2接地，所述同比例放大器的第二反向输入端与其第二输出端相连接，电阻R105与电阻R106连接的一端通过电容C1连接到所述第二输出端。

可选地，如上所述的机轮速度传感器的信号放大电路中，所述放大子电路中的运算放大器为反向放大器。

可选地，如上所述的机轮速度传感器的信号放大电路中，所述放大子电路中的调整电阻R113*，被配置为根据产品线圈的输出幅值进行放大系数的调整。

可选地，如上所述的机轮速度传感器的信号放大电路中，所述放大子电路的放大系数为：

其中，A′为放大子电路的放大系数，R₁₁₂为电阻R112的电阻值，R_113*为调整电阻R113*的电阻值，R₁₀₈为电阻R108的电阻值，R₁₀₉为电阻R109的电阻值。

可选地，如上所述的机轮速度传感器的信号放大电路中，所述放大子电路还包括：所述第一同相输入端通过串联的电阻R110和电阻R111*接地，串联的电阻R110和电阻R111*与串联的电阻R102和电阻R103并联；

所述电阻R110和电阻R111*，用于消除由于所述运算放大器的偏流而在第一输出端所产生的偏移。

可选地，如上所述的机轮速度传感器的信号放大电路中，所述轮速度传感器传输给所述放大子电路的输出信号的频率小于或等于5千赫兹kHz，所述滤波子电路为10kHz滤波器。

可选地，如上所述的机轮速度传感器的信号放大电路中，所述滤波子电路的电阻电容网络中，

R₁₀₅＝R₁₀₆，

其中，R₁₀₅为电阻R105的电阻值，R₁₀₆为电阻R106的电阻值，C₁为电容 C1的电容量，C₂为电容C2的电容量。

可选地，如上所述的机轮速度传感器的信号放大电路中，所述信号放大电路中的电阻均采用金属膜电阻，且均为1％精度，电容均采用瓷介电容。

本实用新型实施例提供的机轮速度传感器的信号放大电路，克服了以往机轮速度传感器输出正弦波信号幅值低(通常小于1V)的缺点，可根据刹车控制单元需求，对输出的正弦波信号进行比例放大，保证了刹车控制单元信号采集的准确度。另外，本实用新型实施例的信号放大电路中放大系数可调，可根据实际传感器的输出幅值及刹车控制单元要求，更改调整电阻R113*的阻值进而得到所需的输出幅值。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为本实用新型实施例提供的一种机轮速度传感器的信号放大电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种机轮速度传感器的信号放大电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

上述背景技术中已经说明，因励磁式轮速传感器的安装空间受限，其磁路中的磁通量变化量已达到饱和，无论更换磁性更好的导磁材料，或增加安匝数，增加磁场强度，均无法提高输出幅值。因此，需要提出一种新的信号幅值调节的方式，例如在轮速传感器信号输出端增加放大电路，以放大系数控制传感器的输出幅值，按照系统需求调节至合适的幅值区间。

另外，上述背景技术中还说明，因结构和尺寸限制，目前技术成熟的励磁式轮速传感器输出幅值已达到饱和，无法满足刹车控制系统提出的更高的抗干扰能力要求。因此，为了提高轮速传感器的输出幅值，需要设计一种可调节输出信号幅值的放大电路。该放大电路可安装于机轮速度传感器内部，直接对信号进行放大和滤波。

现有技术中提出的双节式四余度机轮速度传感器中，机轮速度传感器的原理为机械传动，带动传感器内部转子组件，通过磁电效应产生不同强度的磁场，输出与转速对应的正弦波。该技术方案中，机轮速度传感器为全封闭结构，但是，该技术方案提出的双节式四余度机轮速度传感器并不具信号调理与滤波能力。

本实用新型提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本实用新型实施例提供的一种机轮速度传感器的信号放大电路的结构示意图。本实施例提供的机轮速度传感器的信号放大电路可以包括：放大子电路10和滤波子电路20。

如图1所示信号放大电路的结构，本实用新型实施例中的放大子电路10 包括运算放大器以及外围电路，运算放大器的第一同相输入端通过串联的电阻 R102和电阻R103与轮速度传感器的输出端耦接，电阻R102与电阻R103连接的一端通过电容C3和电阻R109接地，电容C3与电阻R109连接的一端通过电阻R108连接到运算放大器的第一反向输入端，且运算放大器的第一反向输入端通过电容C4连接到其第一输出端，第一输出端与放大子电路的输出端之间连接有电阻R104，第一反向输入端还通过串联的电阻R112和调整电阻R113*连接到放大子电路的输出端。

实际应用中，上述放大子电路10的运算放大器的一端(端口4)连接到电源电压VCC，另一端(端口8)接地。

本实用新型实施例中的滤波子电路20包括同比例放大器以及电阻电容网络，放大子电路的输出端通过电阻R105和电阻R106与同比例放大器的第二同相输入端相耦接，第二同相输入端通过电容C2接地，同比例放大器的第二反向输入端与其第二输出端相连接，电阻R105与电阻R106连接的一端通过电容C1 连接到第二输出端。

本实用新型实施例提供了一种机轮速度传感器中交流模拟信号的放大电路 (也即信号放大电路)，由放大子电路10和滤波子电路20两部分组成。其中，信号放大部分(放大子电路10)由集成运算放大器及外围电路组成；滤波子电路20由同比例放大器和电阻电容网络组成。

本实用新型实施提供的用于机轮速度传感器的信号放大电路，利用运算放大电路与二阶滤波电路，从而在输出端获取一个与输入端程比例放大的正弦波信号。

本实用新型实施例提供的机轮速度传感器的信号放大电路，在现有励磁式轮速传感器的结构基础上，线圈组件引出导线端加上信号放大电路，用于调节已产生的正弦波信号。

本实用新型实施例提供的上述信号放大电路的设计功能分为两部分，包括放大子电路10，滤波子电路20。

其中，放大子电路10采用反向放大器原理，即其中的运算放大器为反向放大器；另外，该放大子电路10中设计有调整电阻R113*，可根据需求及产品线圈的具体输出幅值调整放大系数。

本实用新型实施例中的滤波子电路20由同比例放大器和电阻电容网络组成，利用低通滤波原理，一般励磁式轮速度传感器的输出信号频率不高于5kHz，考虑到滤波器的特性曲线的衰减，因此，可以设计为10kHz的滤波器。

可选地，图2为本实用新型实施例提供的另一种机轮速度传感器的信号放大电路的结构示意图。在图1所示信号放大电路的结构基础上，本实用新型实施例中的放大子电路10还包括：第一同相输入端通过串联的电阻R110和电阻R111*接地，串联的电阻R110和电阻R111*与串联的电阻R102和电阻R103并联。

该放大子电路中，设计电阻R110和电阻R111*的目的在于消除由于运算放大器的偏流而在第一输出端所产生的偏移。需要说明的是，因为运算放大器中必然存在偏置电流，对放大信号造成影响，需要在第一同相输入端设计 R110+R111*使偏置平衡，消除由于运算放大器的偏流而在第一输出端中产生的偏移。

在实际应用中，图1和图2所示信号放大电路中，R113*为调整电阻，可以根据产品线圈的输出可进行调整放大系数；电阻R108，电阻R109与电阻R112 和调整电阻R113*成信号采样放大电路，放大系数A′如下公式计算：

其中，A′为放大子电路的放大系数，R₁₁₂为电阻R112的电阻值，R_113*为调整电阻R113*的电阻值，R₁₀₈为电阻R108的电阻值，R₁₀₉为电阻R109的电阻值。

如图1和图2所示，J1为信号输入端，通过运算放大器后，根据设计的放大比例系数，例如放大为原信号的2倍；电阻R105，电阻R106，电容C1，C2 和同比例放大器(1:1)组成二阶RC滤波网络，在该二阶RC滤波网络中，

R₁₀₅＝R₁₀₆，

其中，R₁₀₅为电阻R105的电阻值，R₁₀₆为电阻R106的电阻值，C₁为电容 C1的电容量，C₂为电容C2的电容量。经信号放大和滤波后得到比例系数放大可调的轮速信号。整个信号放大电路简单可靠，且该信号放大电路中的电阻均采用金属膜电阻，所用金属膜电阻均为1％精度；电容器采用瓷介电容，无极性且可靠性高。

本实用新型实施例提供的机轮速度传感器的信号放大电路，克服了以往机轮速度传感器输出正弦波信号幅值低(通常小于1V)的缺点，可根据刹车控制单元需求，对输出的正弦波信号进行比例放大，保证了刹车控制单元信号采集的准确度。另外，本实用新型实施例的信号放大电路中放大系数可调，可根据实际传感器的输出幅值及刹车控制单元要求，更改调整电阻R113*的阻值进而得到所需的输出幅值。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种机轮速度传感器的信号放大电路，其特征在于，包括：放大子电路和滤波子电路；

所述放大子电路包括运算放大器以及外围电路，所述运算放大器的第一同相输入端通过串联的电阻R102和电阻R103与轮速度传感器的输出端耦接，电阻R102与电阻R103连接的一端通过电容C3和电阻R109接地，电容C3与电阻R109连接的一端通过电阻R108连接到运算放大器的第一反向输入端，且所述运算放大器的第一反向输入端通过电容C4连接到其第一输出端，所述第一输出端与放大子电路的输出端之间连接有电阻R104，所述第一反向输入端还通过串联的电阻R112和调整电阻R113*连接到所述放大子电路的输出端；

所述滤波子电路包括同比例放大器以及电阻电容网络，所述放大子电路的输出端通过电阻R105和电阻R106与所述同比例放大器的第二同相输入端相耦接，所述第二同相输入端通过电容C2接地，所述同比例放大器的第二反向输入端与其第二输出端相连接，电阻R105与电阻R106连接的一端通过电容C1连接到所述第二输出端。

2.根据权利要求1所述的机轮速度传感器的信号放大电路，其特征在于，所述放大子电路中的运算放大器为反向放大器。

3.根据权利要求2所述的机轮速度传感器的信号放大电路，其特征在于，所述放大子电路中的调整电阻R113*，被配置为根据产品线圈的输出幅值进行放大系数的调整。

4.根据权利要求3所述的机轮速度传感器的信号放大电路，其特征在于，所述放大子电路的放大系数为：

其中，A′为放大子电路的放大系数，R₁₁₂为电阻R112的电阻值，R_113*为调整电阻R113*的电阻值，R₁₀₈为电阻R108的电阻值，R₁₀₉为电阻R109的电阻值。

5.根据权利要求1所述的机轮速度传感器的信号放大电路，其特征在于，所述放大子电路还包括：所述第一同相输入端通过串联的电阻R110和电阻R111*接地，串联的电阻R110和电阻R111*与串联的电阻R102和电阻R103并联；

所述电阻R110和电阻R111*，用于消除由于所述运算放大器的偏流而在第一输出端所产生的偏移。

6.根据权利要求1所述的机轮速度传感器的信号放大电路，其特征在于，所述轮速度传感器传输给所述放大子电路的输出信号的频率小于或等于5kHz，所述滤波子电路为10kHz滤波器。

7.根据权利要求6所述的机轮速度传感器的信号放大电路，其特征在于，所述滤波子电路的电阻电容网络中，

R₁₀₅＝R₁₀₆，

其中，R₁₀₅为电阻R105的电阻值，R₁₀₆为电阻R106的电阻值，C₁为电容C1的电容量，C₂为电容C2的电容量。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的机轮速度传感器的信号放大电路，其特征在于，所述信号放大电路中的电阻均采用金属膜电阻，且均为1％精度，电容均采用瓷介电容。

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