CN220894340U - 一种传感器芯片及轮速传感器、车辆传感系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种传感器芯片、轮速传感器和车辆传感系统，其中，芯片内部集成了感应模块、专用集成电路模块和无线发射模块；感应模块用于根据被检测物体的转动状态生成两路相应的模拟信号；专用集成电路模块包括：第一信号处理部用于接收两路模拟信号，并对每路模拟信号进行放大、滤波处理后输出第一处理信号和第二处理信号；第二信号处理部用于接收两路模拟信号，求和后进行滤波处理后输出第三处理信号；比较器，根据第一处理信号、第二处理信号和第三处理信号生成数字信号，并将数字信号输出至无线发射模块，以将数字信号以无线形式输出。通过无线方式输出新号至汽车控制系统，解决了信号通过线束发送受限的问题。

Description

一种传感器芯片及轮速传感器、车辆传感系统

技术领域

本实用新型涉及芯片技术领域，特别涉及一种传感器芯片及轮速传感器、车辆传感器系统。

背景技术

为了能够准确掌握汽车的行车状况，车辆上安装了较多的传感器来监控其行驶数据，其中包括轮速传感器。具体地，轮速传感器可用于检测车轮转速并向汽车防抱死制动系统(Anti-lockBrakingSystem，ABS)或车身电子稳定控制系统(ElectronicStabilityProgram，ESP)提供原始轮速信号，以使系统能够及时收集车轮的转动信息。

传感器芯片是轮速传感器中的重要部件，现有传感器芯片一般是通过将车轮转动过程中的磁场变换转换成电压或者电流等模拟信号，然后利用线束将模拟信号发送给ABS系统或ESP系统，然而有时因传感器结构设计(例如传感器的外壳、防护罩等部件)原因，导致可供线束布置的空间较为狭小，甚至不能实施线束的布置，这就造成传感器芯片无法通过线束传输模拟信号。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有轮速传感器中因空间限制导致传感器芯片无法通过线束传输模拟信号的技术问题。本实用新型提供了一种传感器芯片、轮速传感器及车辆传感系统，无需通过线束传输信号，而是通过无线发射模块将轮速信息以无线的方式发射给汽车的ABS或者ESP系统，解决了线束布置受限的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式公开了一种传感器芯片，其内部集成有感应模块、专用集成电路模块和无线发射模块；感应模块用于根据被检测物体的转动状态生成两路相应的模拟信号，无线发射模块与专用集成电路模块连接，用于将专用集成电路模块输出的数字信号以无线形式输出；专用集成电路模块包括：

第一信号处理部，与感应模块连接，用于接收感应模块输出的两路模拟信号，并对每路模拟信号进行放大处理和滤波处理后分别输出第一处理信号和第二处理信号；

第二信号处理部，与感应模块连接，用于接收感应模块输出的两路模拟信号，对两路模拟信号进行求和，并对求和后的信号进行滤波处理后输出第三处理信号；

比较器，分别与第一信号处理部、第二信号处理部和无线发射模块连接，用于根据第一处理信号、第二处理信号和第三处理信号生成能够表征被检测物体的运动状态的数字信号，并将数字信号输出至无线发射模块。

根据本实用新型的另一具体实施方式，感应模块包括由四支电流桥臂构成的电流桥，电流桥中任意相连接的两支电流桥臂组成一路电流支桥，一路电流支桥的两端分别为第一输出端和第二输出端，感应模块生成的两路模拟信号分别由第一输出端和第二输出端输出；

第一信号处理部和第二信号处理部均分别与感应模块的第一输出端和第二输出端连接

根据本实用新型的另一具体实施方式，第一信号处理部包括放大单元和第一滤波单元，放大单元的输入端分别与感应模块的第一输出端和第二输出端连接，放大单元的输出端与第一滤波单元的输入端连接，第一滤波单元的输出端连接比较器。

根据本实用新型的另一具体实施方式，第二信号处理部包括求和单元和第二滤波单元，求和单元的输入端分别与感应模块的第一输出端和第二输出端连接，求和单元的输出端与第二滤波单元的输入端连接，第二滤波单元的输出端与比较器连接。

根据本实用新型的另一具体实施方式，传感器芯片还包括数据协议单元，与比较器和无线发射模块连接，用于对数字信号进行协议处理以使其与无线发射模块适配。

根据本实用新型的另一具体实施方式，传感器芯片还包括恒流源和电压控制单元，电压控制单元的输入端与恒流源连接，电压控制单元的各输出端分别与感应模块、专用集成电路模块和无线发射模块连接，电压控制单元用于根据恒流源提供的电流生成不同电压并将各电压输出至相应模块。

根据本实用新型的另一具体实施方式，专用集成电路模块还包括数控单元，分别与第一信号处理部和第二信号处理部连接，用于分别接收各信号处理部输出的处理信号，并将各处理信号输出至比较器。

根据本实用新型的另一具体实施方式，专用集成电路模块还包括晶振时钟，用于控制第一信号处理部、第二信号处理部、比较器以及无线发射模块的信号采集/输出频率。

根据本实用新型的另一具体实施方式，无线发射模块为蓝牙发射单元。

相应的，本实用新型的一实施例还提供了一种轮速传感器，包括上述任一具体实施方式中的传感器芯片。

相应的，本实用新型的一实施例还提供了一种包括上述轮速传感器的车辆传感系统。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下技术效果：

本实用新型采用电阻随电磁改变的原理，先通过感应模块将探测轮速编码器的磁场变化转成模拟信号，然后通过第一信号处理部、信号处理部以及比较器将模拟信号转换成数字信号，最后通过无线发射模块将轮速信息以无线的方式发射给汽车的ABS或者ESP系统，解决了信号通过线束发送受限的问题。另外，本实用新型通过硬件上的改进，实现将轮速信号采集、运算处理和无线信号发射集成在一个芯片封装里，可以进一步减少数模转换(即数字信号和模拟信号之间的转换)的频次，从而降低功耗，缩短信号处理的时间，并且还可以进一步减小轮速传感器的体积，利于传感器的小型化。

附图说明

图1示出本实用新型一具体实施方式提供的传感器芯片的结构框图一；

图2示出本实用新型一具体实施方式提供的传感器芯片中信号传输的示意图；

图3示出本实用新型一具体实施方式提供的传感器芯片的结构框图二；

图4示出本实用新型一具体实施方式提供的传感器芯片的结构框图三；

图5示出本实用新型一具体实施方式提供的车辆传感系统的部分结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

目前存在一些无线轮速传感器，其信号采集、信号处理以及信号发射分别采用不同的芯片进行，即该无线轮速传感器包括多个芯片，每个芯片的作用不同，通过多个芯片的功能协同，完成轮速信息的无线传输。然而在使用过程中，上述轮速传感器存在数据采集频次多、功耗大、体积大等问题。

基于此，本实用新型的一实施例提供了一种传感器芯片，其集成了信号采集、信号处理以及信号发射等功能模块于一体，并且相比于采用多块芯片实现轮速传感器的无线传输性能，本芯片可有效减少数模转换的频次，从而降低功耗，缩短信号处理的时间，并且采用本芯片可降低无限轮速传感器内的芯片数量，进而减小轮速传感器的体积，利于实现传感器的小型化。

具体地，如图1和图2所示，该传感器芯片包括感应模块1、专用集成电路模块2和无线发射模块3。

其中，感应模块1采用AMR感应形式，其包括由四个电流桥臂构成的电流桥，各电流桥臂具体可为MR磁阻。由于MR磁阻的电阻会随着外部磁场变换而改变，用四个MR磁阻组成电桥，可实现通过测量电桥的电阻的变化来测量磁场的变化量的目的，并将磁场变量转成相应的模拟信号输出。进一步地，电流桥中任意相连接的两个电流桥臂组成一路电流支桥，一路电流支桥的两端分别为第一输出端和第二输出端，第一输出端和第二输出端分别输出感应模块因检测编码器转动产生的磁场变量而生成的两路模拟信号。

专用集成电路模块2分别与感应模块1和无线发射模块3连接，用于将感应模块1输出的模拟信号进行放大、滤波运算等处理后得到数字信号，然后输出至无线发射模块3，通过无线发射模块3将轮速信息以无线的方式传输至车辆的ABS或者ESP等系统。可选地，无线发射模块3可采用蓝牙传输形式。

如图3和图4所示，专用集成电路模块2包括第一信号处理部、第二信号处理部、比较器23、数控单元24和晶振时钟26。

其中，晶振时钟26用于分别控制第一信号处理部、第二信号处理部、比较器23以及无线发射模块3的信号采集或输出频率。数控单元24与第一信号处理部和第二信号处理部数据连通，以用于控制第一/第二信号处理部处理其相应的模拟信号。比较器23分别与第一信号处理部和第二信号处理部连接，用于对第一信号处理输出的第一处理信号、第二处理信号以及第二信号处理部输出的第三处理信号进行运算处理，以输出能够表征被检测物体的运动状态的数字信号。

进一步参考图4，第一信号处理部包括放大单元211和第一滤波单元212，放大单元211用于分别对感应模块1的第一输出端输出的信号和其第二输出端输出的信号进行放大处理，滤波单元用于对放大单元211输出的各信号进行滤波和滤波。

具体地，放大单元211包括两个放大器，第一滤波单元212包括两个滤波器，其中一个放大器的输入端与感应模块1的第一输出端连接，输出端与其中一个滤波器的输入端连接；另一个放大器的输入端与感应模块1的第二输出端连接，输出端与另一个滤波器的输入端连接。两个滤波器的输出端分别连接比较器23。

第二信号处理部包括求和单元221和第二滤波单元222，求和单元221的输入端分别与感应模块1的第一输出端和第二输出端连接，求和单元221的输出端与第二滤波单元222的输入端连接，第二滤波单元222的输出端与比较器23连接。

一般而言，轮速信号的最高频率为2500Hz，因而第一滤波单元212和第二滤波单元222可均为高频滤波，其过滤掉的为高于2500Hz的信号。

继续参考图4，专用集成电路模块2还包括数据协议单元25，其连接于比较器23和无线发射模块3之间，用于对数字信号进行协议处理，以使其与无线发射模块3适配。

可选地，除了将数据协议单元25靠设置在专用集成电路模块2之外，还可将数据协议单元25和无线发射模块3设置在一起，本申请对此不做限制。

具体地，无线发射模块包括存储器31和射频发射器32，存储器31分别与数据协议单元25和射频发射器32连接，用于存储数据协议单元25输出的经过协议处理后的数字信号，并将该协议处理后的数字信号输出至射频发射器32，以使数字信号能够经由射频发射器32发出。

进一步地，传感器芯片还包括电源模块4，电源模块4包括恒流源41和电压控制单元42。如图4所示，恒流源41的两端分别与电源和电压控制单元42的输入端连接，用于提供稳定的电力；电压控制单元42的各输出端分别与感应模块1、第一信号处理部、第二信号处理部和无线发射模块3连接，电压控制单元42用于根据恒流源41提供的电流生成不同电压并将各电压输出至相应部件(具体为感应模块1、第一信号处理部、第二信号处理部和无线发射模块3等)。

本实用新型提供的传感器芯片采用AMR感应方式，先将探测轮速编码器的磁场变化转成模拟信号，再通过专用集成电路模块2将模拟信号转换成数字信号，然后通过无线发射模块3将轮速信息以无线的方式发射给汽车的ABS、ESP等系统，解决了信号通过线束发送受限的问题。另外，本实用新型提供的传感器芯片通过硬件上的改进，实现将感应模块1、专用集成电路模块2、无线发射模块3等部件集成在一个芯片封装里，可以进一步减少数模转换(即数字信号和模拟信号之间的转换)的频次，从而降低功耗，缩短信号处理的时间，并且还可以进一步减小轮速传感器的体积，利于传感器的小型化。

相应地，本实用新型还提供了一种包括上述芯片的轮速传感器，该轮速传感器可应用在轮毂上，实现探测、运算并以无线方式将轮速信号发送ABS/ESC/ESP等需要轮速信息的车载系统的功能。

相应地，本实用新型还提供一种包括上述轮速传感器的车辆传感系统，参考图5所示，轮速传感器100的数量为多个，均设置于车辆上，且各轮速传感器100分别靠近各车轮设置，同时各车轮处还额外设置一个信号轮，各信号轮分别与该车轮处的轮速传感器100相匹配。具体地，信号轮用于向轮速传感器100提供车轮转动的激励信号。

该车辆无线传感系统还包括设置在车身上的主控制器200，该主控制器200能够接收各轮速传感器100发送的数字信号，该数字信号可以是车轮转速状态信号，包括但不限于车轮的实际转速值、车轮是否转动、车轮转动是否正常等信号。

此外，该车辆上还设置有多个不同功能的电子控制单元，例如安全气囊控制器(Airbag ControlUnit，ACU)、仪表娱乐系统、车联万物(VehicletoEverything，V2X)系统、ABS系统、ESP系统等。主控制器分别与上述这些电子控制单元中的一个或多个通信连接，以便将车轮转速状态信号传递给这些电子控制单元以进一步控制车辆。

在其它实施例中，轮速传感器100也可直接与该车辆上的ACU、仪表娱乐系统、V2X、ABS系统、ESP系统等直接无线通信连接，以便将车轮转速状态信号直接传递给这些电子控制单元，从而控制车辆运转。

虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种传感器芯片，其特征在于，所述传感器芯片包括感应模块、专用集成电路模块和无线发射模块；所述感应模块用于根据被检测物体的转动状态生成两路相应的模拟信号，所述无线发射模块与所述专用集成电路模块连接，用于将所述专用集成电路模块输出的数字信号以无线形式输出；所述专用集成电路模块包括：

第一信号处理部，与所述感应模块连接，用于接收所述感应模块输出的两路所述模拟信号，并对每路所述模拟信号进行放大处理和滤波处理后分别输出第一处理信号和第二处理信号；

第二信号处理部，与所述感应模块连接，用于接收所述感应模块输出的两路所述模拟信号，对两路所述模拟信号进行求和，并对求和后的信号进行滤波处理后输出第三处理信号；

比较器，分别与所述第一信号处理部、所述第二信号处理部和所述无线发射模块连接，用于根据所述第一处理信号、所述第二处理信号和所述第三处理信号生成能够表征所述被检测物体的运动状态的所述数字信号，并将所述数字信号输出至所述无线发射模块。

2.如权利要求1所述的传感器芯片，其特征在于，所述感应模块包括由四支电流桥臂构成的电流桥，所述电流桥中任意相连接的两支电流桥臂组成一路电流支桥，所述一路电流支桥的两端分别为第一输出端和第二输出端，所述感应模块生成的两路所述模拟信号分别由所述第一输出端和所述第二输出端输出；

所述第一信号处理部和所述第二信号处理部均分别与所述感应模块的所述第一输出端和所述第二输出端连接。

3.如权利要求2所述的传感器芯片，其特征在于，所述第一信号处理部包括放大单元和第一滤波单元，所述放大单元的输入端分别与所述感应模块的所述第一输出端和所述第二输出端连接，所述放大单元的输出端与所述第一滤波单元的输入端连接，所述第一滤波单元的输出端连接所述比较器。

4.如权利要求2所述的传感器芯片，其特征在于，所述第二信号处理部包括求和单元和第二滤波单元，所述求和单元的输入端分别与所述感应模块的所述第一输出端和所述第二输出端连接，所述求和单元的输出端与所述第二滤波单元的输入端连接，所述第二滤波单元的输出端与所述比较器连接。

5.如权利要求1所述的传感器芯片，其特征在于，还包括数据协议单元，分别与所述比较器和所述无线发射模块连接，用于对所述数字信号进行协议处理以使其与所述无线发射模块适配。

6.如权利要求1所述的传感器芯片，其特征在于，还包括恒流源和电压控制单元，所述电压控制单元的输入端与所述恒流源连接，所述电压控制单元的各输出端分别与所述感应模块、所述专用集成电路模块和所述无线发射模块连接，所述电压控制单元用于根据所述恒流源提供的电流生成多个不同电压并将各所述电压输出至相应模块。

7.如权利要求1所述的传感器芯片，其特征在于，所述专用集成电路模块还包括数控单元，分别与所述第一信号处理部、所述第二信号处理部和所述比较器连接，用于分别接收各信号处理部输出的处理信号，并将各所述处理信号输出至所述比较器。

8.如权利要求1所述的传感器芯片，其特征在于，所述专用集成电路模块还包括晶振时钟，用于控制所述第一信号处理部、所述第二信号处理部、所述比较器以及所述无线发射模块的信号采集/输出频率。

9.一种轮速传感器，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的传感器芯片。

10.一种车辆传感系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的轮速传感器。