RU41874U1

RU41874U1 - RPM SENSOR

Info

Publication number: RU41874U1
Application number: RU2004115592/22U
Authority: RU
Inventors: В.И. Зайцев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Калужский завод электронных изделий" (ОАО "Автоэлектроника")
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2004-11-10

Abstract

Датчик числа оборотов, содержащий магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента на эффекте Холла, усилителя-формирователя и магнитной системы, подключенный выходным и общим выводами соответственно к выходному и общему выводам датчика, первый транзистор, подключенный коллектором к потенциальному выводу магнитоэлектрического преобразователя, эмиттером через прямо включенный диод - к потенциальному выводу датчика, второй транзистор, подключенный коллектором к базе, а базой через первый резистор - к эмиттеру первого транзистора, стабилитрон, первый конденсатор, включенный между коллектором первого транзистора и общим выводом датчика, к которому подключены второй резистор и второй конденсатор, отличающийся тем, что в него введены третий и четвертый резисторы, второй резистор подключен другим выводом к базе первого транзистора, к эмиттеру которого подключен другим выводом второй конденсатор, при этом третий резистор включен между коллектором и эмиттером первого транзистора, а четвертый резистор одним выводом подключен к общему выводу датчика, другим через стабилитрон - к базе второго транзистора.A speed sensor containing a magnetoelectric transducer in the form of a magnetically sensitive element based on the Hall effect, a driver amplifier and a magnetic system, connected to the output and common terminals of the sensor, the first transistor connected by a collector to the potential terminal of the magnetoelectric converter, emitter through a directly connected diode - to the potential output of the sensor, a second transistor connected by a collector to the base, and ba through the first resistor - to the emitter of the first transistor, a zener diode, a first capacitor connected between the collector of the first transistor and the common output of the sensor, to which a second resistor and a second capacitor are connected, characterized in that the third and fourth resistors are inserted into it, the second resistor is connected to another output to the base of the first transistor, to the emitter of which a second capacitor is connected by another output, while the third resistor is connected between the collector and the emitter of the first transistor, and the fourth resistor is one water is connected to the general output of the sensor, the other through a zener diode - to the base of the second transistor.

Description

Полезная модель относится к преобразователям неэлектрических величин в электрические и может быть использована, в частности, в устройствах для определения числа оборотов дизельного двигателя транспортных средств.The utility model relates to converters of non-electric quantities to electric and can be used, in particular, in devices for determining the speed of a diesel engine of vehicles.

Известны датчики вращения, содержащие магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента и магнитной системы, узел защиты от аномальных электрических воздействий (1, 2).Known rotation sensors containing a magnetoelectric transducer in the form of structurally integrated into a node magnetically sensitive element and a magnetic system, a node for protection from abnormal electrical influences (1, 2).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является датчик вращения, содержащий магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента на эффекте Холла, усилителя - формирователя и магнитной системы, подключенный выходным и общим выводами соответственно к выходному и общему выводам датчика, первый транзистор, подключенный коллектором к потенциальному выводу магнитоэлектрического преобразователя, эмиттером через прямо включенный диод - к потенциальному выводу датчика, второй транзистор, подключенный коллектором к базе первого транзистора, эмиттером через первый резистор - к общему выводу датчика, третий транзистор, подключенный эмиттером к общему выводу датчика, базой - к эмиттеру второго и через стабилитрон к The closest technical solution, selected as a prototype, is a rotation sensor containing a magnetoelectric transducer in the form of a magnetically sensitive element based on the Hall effect, an amplifier - former, and a magnetic system structurally connected to the output and common outputs, respectively, to the output and general outputs of the sensor, first a transistor connected by a collector to a potential terminal of a magnetoelectric converter, by an emitter through a directly connected diode, to a potential CB sensor terminal, the second transistor, a collector connected to the base of the first transistor, the emitter via a first resistor - to the common terminal of the sensor, the third transistor, an emitter connected to the common terminal of the sensor, a base - to the emitter and via a second Zener diode to

коллектору первого транзисторов, коллектором - к базе второго и через второй резистор к эмиттеру первого транзисторов, первый и второй конденсаторы, подключенные одними выводами к общему выводу датчика, другими - соответственно к коллектору первого и базе второго транзисторов. Датчик - прототип обладает недостатком, состоящем в следующем. При воздействии на схему датчика импульсных перенапряжений, превышающих в аномальных режимах эксплуатации номинальное напряжение питания, например, в 5...7 раз, первый транзистор подвергается значительным перегрузкам по мощности. Обусловлено это тем, что при повышении напряжения питания сверх номинального значения указанный первый транзистор переходит в линейный режим работы и за счет этого ограничивает напряжение, прикладываемое к магнитоэлектрическому преобразователю. При этом на нем за счет увеличения напряжения между коллектором и эмиттером резко возрастает мощность рассеяния. В результате в схеме прототипа для обеспечения требуемой надежности необходимо применять мощный транзистор, существенно удорожающий датчик и затрудняющий его миниатюризацию.the collector of the first transistors, the collector to the base of the second and through the second resistor to the emitter of the first transistors, the first and second capacitors connected by one of the outputs to the common output of the sensor, the others, respectively, to the collector of the first and the base of the second transistor. Sensor prototype has the disadvantage of the following. When the sensor circuit is subjected to pulse overvoltages that exceed the rated supply voltage in abnormal operating modes, for example, 5 ... 7 times, the first transistor is subjected to significant power overloads. This is due to the fact that when the supply voltage rises above the nominal value, the specified first transistor goes into linear mode of operation and thereby limits the voltage applied to the magnetoelectric transducer. At the same time, due to the increase in voltage between the collector and the emitter, the dissipation power sharply increases on it. As a result, in the prototype circuit, to ensure the required reliability, it is necessary to use a powerful transistor, which significantly increases the cost of the sensor and impedes its miniaturization.

Заявляемая полезная модель направлена на повышение надежности датчика и снижение его стоимости.The inventive utility model is aimed at improving the reliability of the sensor and reducing its cost.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный датчик числа оборотов, содержащий магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента на эффекте Холла, усилителя - формирователя и магнитной системы, подключенный выходным и общим выводами соответственно к выходному и общему выводам датчика, первый транзистор, подключенный коллектором к потенциальному выводу магнитоэлектрического преобразователя, эмиттером через прямо включенный диод - к потенциальному выводу датчика, второй транзистор, подключенный коллектором к базе, а базой через первый резистор к эмиттеру первого транзистора, стабилитрон, первый конденсатор, The specified technical result is achieved by the fact that in a known speed sensor containing a magnetoelectric transducer in the form of a magnetically sensitive element based on the Hall effect structurally integrated into a node, an amplifier-former and a magnetic system, connected by the output and common outputs to the output and common outputs of the sensor, the first transistor connected by the collector to the potential terminal of the magnetoelectric converter, by the emitter through a directly connected diode, to the potential output at the sensor, the second transistor, a collector connected to the base, and the base through a first resistor to the emitter of the first transistor, a zener diode, a first capacitor,

включенный между коллектором первого транзистора и общим выводом датчика, к которому подключены второй резистор и второй конденсатор, введены третий и четвертый резисторы, второй резистор подключен другим выводом к базе первого транзистора, к эмиттеру которого подключен другим выводом второй конденсатор, при этом третий резистор включен между коллектором и эмиттером первого транзистора, а четвертый резистор одним выводом подключен к общему выводу датчика, другим через стабилитрон - к базе второго транзистора.connected between the collector of the first transistor and the common terminal of the sensor, to which the second resistor and the second capacitor are connected, the third and fourth resistors are introduced, the second resistor is connected by the other terminal to the base of the first transistor, the second capacitor is connected to the emitter of the other terminal, while the third resistor is connected between the collector and emitter of the first transistor, and the fourth resistor is connected to the common output of the sensor with one output, and the zener diode to the base of the second transistor with the other.

На фиг.1 представлена схема датчика числа оборотов; на фиг.2 представлены диаграммы временных соотношений.Figure 1 presents a diagram of a speed sensor; figure 2 presents diagrams of time relationships.

В состав датчика числа оборотов входят следующие элементы. Магнитоэлектрический преобразователь 1 в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента 2 на эффекте Холла, усилителя - формирователя 3 и магнитной системы 4, подключенный выходным и общим выводами соответственно к выходному 5 и общему 6 выводам датчика. Первый транзистор 7, подключенный коллектором к потенциальному выводу магнитоэлектрического преобразователя 1, эмиттером через прямо включенный диод 8 - к потенциальному выводу 9 датчика. Второй транзистор 10, подключенный коллектором к базе, а базой через первый резистор 11 к эмиттеру первого транзистора 7. Первый конденсатор 12, включенный между коллектором первого транзистора 7 и общим выводом 6 датчика. Второй конденсатор 13, включенный между общим выводом 6 датчика и эмиттером первого транзистора 7. Второй резистор 14, включенный между общим выводом 6 датчика и базой первого транзистора 7. Третий резистор 15, включенный между коллектором и эмиттером первого транзистора 7. Четвертый резистор 16, подключенный одним выводом к общему выводу 6 датчика, другим через стабилитрон 17 - к базе второго транзистора 10.The speed sensor includes the following items. The magnetoelectric transducer 1 in the form of a magnetically sensitive element 2 based on the Hall effect, an amplifier-shaper 3 and a magnetic system 4 structurally integrated into a node, connected to the output 5 and common 6 outputs of the sensor, respectively, with the output and common terminals. The first transistor 7, connected by the collector to the potential terminal of the magnetoelectric converter 1, by the emitter through a directly connected diode 8, to the potential terminal 9 of the sensor. The second transistor 10, connected by a collector to the base, and the base through the first resistor 11 to the emitter of the first transistor 7. The first capacitor 12, connected between the collector of the first transistor 7 and the common terminal 6 of the sensor. The second capacitor 13, connected between the common terminal 6 of the sensor and the emitter of the first transistor 7. The second resistor 14, connected between the common terminal 6 of the sensor and the base of the first transistor 7. The third resistor 15, connected between the collector and the emitter of the first transistor 7. The fourth resistor 16, connected one output to the total output of the sensor 6, the other through the zener diode 17 - to the base of the second transistor 10.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В исходном состоянии после подключения потенциального вывода 9 датчика к источнику питания и входе зуба зубчатого диска 18 распределительного вала дизельного двигателя в зону срабатывания магниточувствительного элемента 2 последний срабатывает и на входе усилителя - формирователя 3 и соответственно на выходе магнитоэлектрического преобразователя 1 вырабатывается, например, низкий уровень напряжения. Указанный уровень выдерживается неизменным до момента выхода зуба зубчатого диска 18 из зоны отпускания магниточувствительного элемента 2. При непрерывном вращательном движении зубчатого диска 18 его зубья периодически входят в зону срабатывания и выходят из зоны отпускания магниточувствительного элемента 2, в результате чего на выходе магнитоэлектрического преобразователя 1 вырабатываются пронормированные по амплитуде, форме и длительности фронтов импульсы напряжения, частота следования которых пропорциональна угловой скорости зубчатого диска 18 распределительного вала дизельного двигателя. С выхода магнитоэлектрического преобразователя 1 последовательность импульсов напряжения поступает на выходной вывод 5 датчика для последующей обработки внешними устройствами с целью определения и индикации числа оборотов дизельного двигателя.In the initial state, after the potential output of the sensor 9 is connected to the power source and the tooth input of the gear disc 18 of the diesel engine camshaft to the actuation zone of the magnetically sensitive element 2, the latter is also triggered at the input of the amplifier - shaper 3 and, accordingly, at the output of the magnetoelectric converter 1, for example, a low level is generated voltage. The specified level is maintained unchanged until the tooth of the gear disk 18 leaves the release zone of the magnetically sensitive element 2. With continuous rotational movement of the gear disk 18, its teeth periodically enter the actuation zone and exit the release zone of the magnetically sensitive element 2, as a result of which the magnetoelectric converter 1 is generated voltage pulses normalized in amplitude, shape and duration of the fronts, the repetition rate of which is proportional to the angular velocity of the tooth chat disk 18 of a camshaft of a diesel engine. From the output of the magnetoelectric converter 1, a sequence of voltage pulses is supplied to the output terminal 5 of the sensor for subsequent processing by external devices in order to determine and indicate the speed of the diesel engine.

В указанном нормальном режиме эксплуатации датчика (фиг.2, интервал времени 0-t₁) стабилитрон 17 и второй транзистор 10 закрыты. Первый транзистор 7 открыт и находится в режиме насыщения, в результате чего падение напряжения Uкэ на нем и соответственно на третьем резисторе 15 не превышает, например, 0,1 В, а вследствие этого, к магнитоэлектрическому преобразователю с учетом падения напряжения на диоде 8 прикладывается напряжение Uмп всего лишь на 0,7...0,8 В меньше напряжения питания Uпит датчика.In the specified normal mode of operation of the sensor (figure 2, the time interval 0-t ₁ ) the zener diode 17 and the second transistor 10 are closed. The first transistor 7 is open and in saturation mode, as a result of which the voltage drop Uke on it and, accordingly, on the third resistor 15 does not exceed, for example, 0.1 V, and as a result, a voltage is applied to the magnetoelectric converter taking into account the voltage drop across diode 8 Ump is only 0.7 ... 0.8 V less than the supply voltage of the sensor.

В данном режиме мощность, рассеиваемая на переходах коллектор - эмиттер первого транзистора 7 пренебрежимо мала и практически не оказывает никакого влияния на температурные режимы полупроводниковых компонентов датчика.In this mode, the power dissipated at the collector-emitter junctions of the first transistor 7 is negligible and has virtually no effect on the temperature conditions of the semiconductor components of the sensor.

В аномальном режиме эксплуатации (фиг.2, интервал времени t₁-t₂) при скачкообразном повышении напряжения питания Uпит датчика пробивается стабилитрон 17. Второй транзистор 10 открывается, а первый транзистор 7 закрывается. Благодаря шунтированию магнитоэлектрического преобразователя 1 ограничительным полупроводниковым элементом, напряжение на нем увеличивается незначительно, а большая часть импульса перенапряжения выделяется на третьем резисторе 15. В этом случае дополнительная мощность рассеяния на первом транзисторе 7 не выделяется, так как он находится в закрытом состоянии.In abnormal operation mode (figure 2, the time interval t ₁ -t ₂ ) with a spasmodic increase in the supply voltage Upit of the sensor, the zener diode 17 breaks through. The second transistor 10 opens, and the first transistor 7 closes. Due to the shunting of the magnetoelectric converter 1 by the limiting semiconductor element, the voltage across it increases slightly, and most of the overvoltage pulse is allocated to the third resistor 15. In this case, the additional dissipation power on the first transistor 7 is not allocated, since it is in the closed state.

В аномальном режиме эксплуатации (фиг.2, интервал времени t₃-t₄) при скачкообразном уменьшении напряжения питания Uпит датчика практически до нуля разделительный диод 8 не позволяет второму конденсатору 13 быстро разрядиться через малое внутреннее сопротивление внешнего источника питания. В свою очередь быстрой разрядке первого конденсатора 12 через схему защиты препятствует закрытый стабилитрон 17 и резистор 14. В результате при достаточно большой емкости первого конденсатора 12 напряжение на магнитоэлектрическом преобразователе 1 за время действия данного импульса снижается незначительно и не вызывает сбоев в работе датчика. При этом мощностью, рассеиваемой на первом транзисторе 7, можно пренебречь.In the abnormal mode of operation (Fig. 2, the time interval t ₃ -t ₄ ), with an abrupt decrease in the supply voltage Upit of the sensor to almost zero, the diode diode 8 does not allow the second capacitor 13 to quickly discharge through the small internal resistance of an external power source. In turn, the fast discharge of the first capacitor 12 through the protection circuit is prevented by a closed zener diode 17 and resistor 14. As a result, with a sufficiently large capacity of the first capacitor 12, the voltage on the magnetoelectric converter 1 decreases insignificantly during the duration of this pulse and does not cause sensor malfunctions. In this case, the power dissipated on the first transistor 7 can be neglected.

Таким образом введение третьего и четвертого резисторов, подключение второго резистора другим выводом к базе первого транзистора, к эмиттеру которого другим выводом подключен второй конденсатор, а также включение между коллектором и эмиттером первого транзистора третьего резистора и подключение четвертого резистора одним выводом к общему выводу датчика, Thus, the introduction of the third and fourth resistors, the connection of the second resistor with a different output to the base of the first transistor, the second capacitor is connected to the emitter of which with the other output, and the inclusion of a third resistor between the collector and the emitter of the first transistor and the connection of the fourth resistor with one output to the common sensor output,

другим через стабилитрон - к базе второго транзистора, выгодно отличает заявляемое устройство от прототипа, так как позволяет существенно повысить надежность датчика и снизить его стоимость путем применения в схеме защиты в качестве регулирующего элемента маломощного транзистора. Лабораторные и эксплутационные испытания проведенные ОАО "Автоэлектроника" и ОАО "ГАЗ" показали приемлемость использования заявляемой полезной модели в качестве датчика числа оборотов дизельного двигателя семейства ГАЗ-560.another through a zener diode - to the base of the second transistor, distinguishes the claimed device from the prototype, as it can significantly increase the reliability of the sensor and reduce its cost by using a low-power transistor as a regulatory element in the protection circuit. Laboratory and operational tests conducted by Avtoelektronika OJSC and GAZ OJSC showed the acceptability of using the claimed utility model as a speed sensor for a GAZ-560 diesel engine.

Источники информации:Sources of information:

1. Заявка RU №2004109076/22, МПК 7 G 01 Р 3/48, 2004 г.1. Application RU No. 2004109076/22, IPC 7 G 01 P 3/48, 2004

2. Заявка RU №2004106921/22, МПК 7 G 01 Р 3/488, 2004 г.2. Application RU No. 2004106921/22, IPC 7 G 01 P 3/488, 2004

Claims

A speed sensor containing a magnetoelectric transducer in the form of a magnetically sensitive element based on the Hall effect, a driver amplifier and a magnetic system, connected to the output and common terminals of the sensor, the first transistor connected by a collector to the potential terminal of the magnetoelectric converter, emitter through a directly connected diode - to the potential output of the sensor, a second transistor connected by a collector to the base, and ba through the first resistor - to the emitter of the first transistor, a zener diode, a first capacitor connected between the collector of the first transistor and the common output of the sensor, to which a second resistor and a second capacitor are connected, characterized in that the third and fourth resistors are inserted into it, the second resistor is connected to another output to the base of the first transistor, to the emitter of which a second capacitor is connected by another output, while the third resistor is connected between the collector and the emitter of the first transistor, and the fourth resistor is one water connected to the common output of the sensor, the other through a zener diode - to the base of the second transistor.