CN216310035U - 一种磁电转速传感器信号调理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种磁电转速传感器信号调理电路，属于磁电转速传感器信号处理技术领域。该磁电转速传感器信号调理电路包括：钳位电路，其输入端与磁电转速传感器的输出端相连，用于滤除所述磁电转速传感器输出的电信号的负半周；电压幅值变换电路，与所述钳位电路的输出端相连，用于将所述磁电转速传感器输出的电压变换为预设值；电压跟随电路，与所述电压幅值变换电路的输出端相连，用于将其输入端和输出端的电路隔离；以及迟滞比较电路，与所述电压跟随电路的输出端相连，用于屏蔽预定的信号噪音。本实用新型的磁电转速传感器信号调理电路能够能较好地防止误触发，增强电路的抗干扰能力。

Description

一种磁电转速传感器信号调理电路

技术领域

本实用新型涉及磁电转速传感器信号处理技术领域，特别是涉及一种磁电转速传感器信号调理电路。

背景技术

磁电式转速传感器是一种无源传感器，在不需要辅助电源的情况下就能将被测发动机机械转速转换成易于测量的电信号。磁电转速传感器有结构简单以及对安装间隙精度要求不高等优点被广泛应用于发动机转速采集及发动机电子控制系统，尤其适用于发动机转速实时采集。

通过启动有刷直流电机(有刷直流电机的作用是启动发动机，有刷直流电机启动且成功点火后直流有刷电机传动装置会自动脱开发动机转轴)，当发动机达到一定转速后，发动机点火控制器发出点火指令，发动机启动成功。在发动机启动阶段，磁电转速传感器的输出信号电压幅值不小于1.5V；发动机在最高转速下，磁电转速传感器的输出信号电压幅值不大于12V。

在发动机转轴上的被测齿轮的齿形和齿间距固定不变的情况下，在不同的转速下，磁电转速传感器的信号输出电压幅值随着转速的升高而线性增大，故需要经过信号调理才能送到单片机的定时器捕获模块。因此如何设计一种功能较为完善的调理电路是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是要提供一种磁电转速传感器信号调理电路，能够能较好地防止误触发，增强电路的抗干扰能力。

本实用新型的另一个目的是要精准地采集转速信号。

特别地，本实用新型提供了一种磁电转速传感器信号调理电路，包括：

钳位电路，其输入端与磁电转速传感器的输出端相连，用于滤除所述磁电转速传感器输出的电信号的负半周；

电压幅值变换电路，与所述钳位电路的输出端相连，用于将所述磁电转速传感器输出的电压变换为预设值；

电压跟随电路，与所述电压幅值变换电路的输出端相连，用于将其输入端和输出端的电路隔离；以及

迟滞比较电路，与所述电压跟随电路的输出端相连，用于屏蔽预定的信号噪音。

可选地，所述钳位电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极与所述磁电转速传感器相连，所述第一二极管和所述第二二极管的负极相连，所述第二二极管的正极接地。

可选地，所述电压幅值变换电路包括第一电阻，其一端与所述第一二极管的负极相连，另一端接地。

可选地，信号调理电路还包括滤波电路，其包括第一电容以及串联的磁珠和第二电阻，所述磁珠远离所述第二电阻的一端与所述第一二极管的负极相连，所述第一电容的一端与所述第二电阻远离所述磁珠的一端相连、另一端接地。

可选地，所述电压跟随电路包括第一比较器，所述第一比较器的正输入引脚与所述第二电阻与所述第一电容之间的电路相连、负输入引脚与所述第一比较器的输出端相连、电源引脚接电源。

可选地，信号调理电路还包括微分电路，所述微分电路包括第二电容和第三电阻，所述第二电容与所述第一比较器的输出端相连，所述第三电阻的一端与所述第二电容远离所述第一比较器的一端相连、另一端接地。

可选地，信号调理电路还包括第三二极管，其正极接地、负极与所述第二电容靠近所述第三电阻的一端相连。

可选地，所述迟滞比较电路包括第二比较器、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第四电阻的一端与所述第二电容靠近所述第三电阻的一端相连、另一端与所述第二比较器的负输入引脚相连，所述第五电阻的一端与所述第二比较器的正输入引脚相连、另一端接地，所述第二比较器的正输入引脚还与其自身的输出端相连。

可选地，信号调理电路还包括相位转换电路，其包括第七电阻、第八电阻、第九电阻和NPN型三极管，所述第七电阻的一端与所述第二比较器的输出端相连、另一端与所述NPN型三极管的基极相连，所述第八电阻的一端与所述NPN型三极管的基极相连、另一端接地且与所述NPN型三极管的发射极相连，所述第九电阻的一端接预设电压提供端、另一端与所述NPN型三极管的集电极相连，所述NPN型三极管的集电极还与控制器相连，用于向所述控制器输出调理后的电信号。

根据本实用新型的一个实施例，信号调理电路设置了钳位电路和迟滞比较电路能较好地防止误触发，可以增强电路的抗干扰能力。

进一步地，迟滞比较电路的正反馈的强度远比电路中的寄生耦合强，利用该特性，可巧妙地减少或降低由于电路寄生参数耦合而产生的自激振荡。在实际的台架测试时，发动机低转速工况时，可精准地采集转速信号。

根据本实用新型的一个实施例，设置了作用相同的第三二极管和第二二极管，均能够起到反向截止的作用，是一种冗余设置，提高了电路的可靠性。

根据本实用新型的一个实施例，相位转换电路的主要作用是相位转换，经过转换后的信号可直接送到处理器的定时器模块，定时器模块的功能可用于采集信号的周期/频率，通过处理器采集信号的频率，可计算出当前发动机转速。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的磁电转速传感器信号调理电路的示意性连接框图；

图2是根据本实用新型一个实施例的磁电转速传感器信号调理电路的电路图。

附图标记说明：

10-钳位电路、20-电压幅值变换电路、30-电压跟随电路、40-迟滞比较电路

具体实施方式

图1是根据本实用新型一个实施例的磁电转速传感器信号调理电路的示意性连接框图。图2是根据本实用新型一个实施例的磁电转速传感器信号调理电路的电路图。如图1所示，一个实施例中，磁电转速传感器信号调理电路包括钳位电路10、电压幅值变换电路20、电压跟随电路30和迟滞比较电路40。钳位电路10的输入端与磁电转速传感器的输出端相连，用于滤除磁电转速传感器输出的电信号的负半周。如图2所示，一个实施例中，钳位电路10包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1的正极与磁电转速传感器相连，第一二极管D1和第二二极管D2的负极相连，第二二极管D2的正极接地。这里的第一二极管D1和第二二极管D2可以采用肖基特二极管，利用其单向导通性及导通时低压降特性，可以将输入信号负半周滤除，只保留正半周。电压幅值变换电路20与钳位电路10的输出端相连，用于将磁电转速传感器输出的电压变换为预设值。如图2所示，一个实施例中，电压幅值变换电路20包括第一电阻R1，其一端与第一二极管D1的负极相连，另一端接地。这里的第一电阻R1为检幅电阻，第一电阻R1阻值越大，输入到调理电路的电压幅值也就越大，具体数值的选取可以根据发动机转速进行选取，一般只要保证传感器输出幅值不大于+15V即可，在台架试验测试时，发动机转速约10000rpm/min，传感器输出幅值约为+12V。电压跟随电路30与电压幅值变换电路20的输出端相连，用于将其输入端和输出端的电路隔离，电压跟随电路30可以利用比较器来实现。迟滞比较电路40与电压跟随电路30的输出端相连，用于屏蔽预定的信号噪音，迟滞比较电路40也可以通过比较器来实现。

本实施例的信号调理电路设置了钳位电路10和迟滞比较电路40能较好地防止误触发，可以增强电路的抗干扰能力。

进一步地，迟滞比较电路40的正反馈的强度远比电路中的寄生耦合强，利用该特性，可巧妙地减少或降低由于电路寄生参数耦合而产生的自激振荡。在实际的台架测试时，发动机低转速工况时，可精准的采集转速信号。

如图2所示，一个实施例中，信号调理电路还包括滤波电路，其包括第一电容C1以及串联的磁珠L1和第二电阻R2，磁珠L1远离第二电阻R2的一端与第一二极管D1的负极相连，第一电容C1的一端与第二电阻R2远离磁珠L1的一端相连、另一端接地。

磁珠L1的设置可以抑制高频噪声和尖峰干扰，第二电阻R2和第一电容C1组成的低通滤波器的作用是滤除信号中的高频信号。

一个实施例中，如图2所示，电压跟随电路30包括第一比较器U1A，第一比较器U1A的正输入引脚(引脚3)与第二电阻R2与第一电容C1之间的电路相连、负输入引脚(引脚2)与第一比较器U1A的输出端(引脚1)相连、电源引脚接电源，即电源正引脚(引脚8)接电源，可以是+15V电源，电源负引脚(引脚4)接地。

进一步地，电源还与第三电容C3并联，该第三电容C3可以对+15V电源起到滤波的作用。

该电压跟随电路30的设置可以将其输入端上游的电路和输出端的电路隔离，互不影响。

一个实施例中，如图2所示，信号调理电路还包括微分电路，微分电路包括第二电容C2和第三电阻R3，第二电容C2与第一比较器U1A的输出端相连，第三电阻R3的一端与第二电容C2远离第一比较器U1A的一端相连、另一端接地。

第二电容C2起到隔直通交的作用，与第三电阻R3一起形成微分电路，捕捉输入的电信号的上升沿或下降沿，以接收稳态的信号。

另一个实施例中，如图2所示，信号调理电路还包括第三二极管D3，其正极接地、负极与第二电容C2靠近第三电阻R3的一端相连。第三二极管D3和第二二极管D2的作用相同，能够起到反向截止的作用，是一种冗余设置，提高了电路的可靠性。

如图2所示，迟滞比较电路40包括第二比较器U1B、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，第四电阻R4的一端与第二电容C2靠近第三电阻R3的一端相连、另一端与第二比较器U1B的负输入引脚(引脚6)相连，第五电阻R5的一端与第二比较器U1B的正输入引脚(引脚5)相连、另一端接地，第二比较器U1B的正输入引脚还与其自身的输出端(引脚7)相连。

如图2所示，另一个实施例中，信号调理电路还包括相位转换电路，相位转换电路包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和NPN型三极管Q1，第七电阻R7的一端与第二比较器U1B的输出端相连、另一端与NPN型三极管Q1的基极相连，第八电阻R8的一端与NPN型三极管Q1的基极相连、另一端接地且与NPN型三极管Q1的发射极相连，第九电阻R9的一端接预设电压(3.3V)提供端、另一端与NPN型三极管Q1的集电极相连，NPN型三极管Q1的集电极还与控制器相连，用于向控制器输出调理后的电信号。

相位转换电路的主要作用是相位转换，经过转换后的信号可直接送到处理器的定时器模块，定时器模块的功能可用于采集信号的周期/频率，通过处理器采集信号的频率，可计算出当前发动机转速。

图2的调理电路，采用单电源供电，即+15V电源，可以降低成本，解决电源模块冗余的问题，整个电路可以将传感器的信号转换成易于测量的电信号。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种磁电转速传感器信号调理电路，其特征在于，包括：

钳位电路，其输入端与磁电转速传感器的输出端相连，用于滤除所述磁电转速传感器输出的电信号的负半周；

电压幅值变换电路，与所述钳位电路的输出端相连，用于将所述磁电转速传感器输出的电压变换为预设值；

电压跟随电路，与所述电压幅值变换电路的输出端相连，用于将其输入端和输出端的电路隔离；以及

迟滞比较电路，与所述电压跟随电路的输出端相连，用于屏蔽预定的信号噪音。

2.根据权利要求1所述的磁电转速传感器信号调理电路，其特征在于，所述钳位电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极与所述磁电转速传感器相连，所述第一二极管和所述第二二极管的负极相连，所述第二二极管的正极接地。

3.根据权利要求2所述的磁电转速传感器信号调理电路，其特征在于，所述电压幅值变换电路包括第一电阻，其一端与所述第一二极管的负极相连，另一端接地。

4.根据权利要求3所述的磁电转速传感器信号调理电路，其特征在于，还包括滤波电路，其包括第一电容以及串联的磁珠和第二电阻，所述磁珠远离所述第二电阻的一端与所述第一二极管的负极相连，所述第一电容的一端与所述第二电阻远离所述磁珠的一端相连、另一端接地。

5.根据权利要求4所述的磁电转速传感器信号调理电路，其特征在于，所述电压跟随电路包括第一比较器，所述第一比较器的正输入引脚与所述第二电阻与所述第一电容之间的电路相连、负输入引脚与所述第一比较器的输出端相连、电源引脚接电源。

6.根据权利要求5所述的磁电转速传感器信号调理电路，其特征在于，还包括微分电路，所述微分电路包括第二电容和第三电阻，所述第二电容与所述第一比较器的输出端相连，所述第三电阻的一端与所述第二电容远离所述第一比较器的一端相连、另一端接地。

7.根据权利要求6所述的磁电转速传感器信号调理电路，其特征在于，还包括第三二极管，其正极接地、负极与所述第二电容靠近所述第三电阻的一端相连。

8.根据权利要求6所述的磁电转速传感器信号调理电路，其特征在于，所述迟滞比较电路包括第二比较器、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第四电阻的一端与所述第二电容靠近所述第三电阻的一端相连、另一端与所述第二比较器的负输入引脚相连，所述第五电阻的一端与所述第二比较器的正输入引脚相连、另一端接地，所述第二比较器的正输入引脚还与其自身的输出端相连。

9.根据权利要求8所述的磁电转速传感器信号调理电路，其特征在于，还包括相位转换电路，其包括第七电阻、第八电阻、第九电阻和NPN型三极管，所述第七电阻的一端与所述第二比较器的输出端相连、另一端与所述NPN型三极管的基极相连，所述第八电阻的一端与所述NPN型三极管的基极相连、另一端接地且与所述NPN型三极管的发射极相连，所述第九电阻的一端接预设电压提供端、另一端与所述NPN型三极管的集电极相连，所述NPN型三极管的集电极还与控制器相连，用于向所述控制器输出调理后的电信号。

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