(19)中华人民共和国国家知识产权局
*CN203299222U*
(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 203299222 U(45)授权公告日 2013.11.20
(12)实用新型专利
(21)申请号 201320342528.8(22)申请日 2013.06.14
(73)专利权人深圳市东仪电子有限公司
地址518034 广东省深圳市宝安区沙井镇沙
一村万安路长兴高新技术产业园16栋3楼(72)发明人肖东平 冷彦君
(74)专利代理机构深圳市顺天达专利商标代理
有限公司 44217
代理人郭伟刚(51)Int.Cl.
G01P 3/46(2006.01)G01P 3/48(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页权利要求书1页 说明书4页 附图1页
(54)实用新型名称
一种磁电式轮速传感器信号处理电路(57)摘要
本实用新型涉及一种汽车磁电式轮速传感器信号处理电路，包括电流输入装置、箝位电路、比较器、阈值电压调整电路及微控制器；所述电流注入装置与所述磁电式轮速传感器电性连接，所述电流注入装置、箝位电路、比较器、阈值电压调整电路依次电性连接，所述比较器还与所述微控制器电性连接；汽车磁电式轮速传感器信号处理电路可精准地处理被测装置产生的信号，尤其是在汽车低速和高速运行的情况下，磁电式轮速传感器处理电路仍然能正常工作，将轮速信号转换为MCU控制器可识别的电平信号，从而准确地测量车速。CN 203299222 UCN 203299222 U
权 利 要 求 书
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1.一种磁电式轮速传感器信号处理电路，用于处理汽车的磁电式轮速传感器产生的交变电压信号，其特征在于，所述磁电式轮速传感器信号处理装置包括电流输入装置，箝位电路、比较器、阈值电压调整电路及微控制器；所述电流注入装置与所述磁电式轮速传感器电性连接，所述电流注入装置、箝位电路、比较器、阈值电压调整电路依次电性连接，所述比较器还与所述微控制器电性连接；
所述电流注入装置用于给所述磁电式轮速传感器信号处理电路输入电流，并利用输入的电流形成附加电压，该附加电压与所述磁电式轮速传感器产生的交变电压信号叠加而形成叠加电压信号；所述箝位电路用于将所述叠加电压信号的电压值调整到预定的范围内；所述阈值电压调整电路用于设置所述比较器的阈值电压的电压值，所述比较器用于将经所述箝位电路调整的所述叠加电压信号转换为电平信号并输出到微控制器，并滤除所述叠加电压信号的毛刺；所述微控制器用于根据接收的电平信号计算车轮转速。
2.根据权利要求1所述的磁电式轮速传感器信号处理电路，其特征在于，所述电流注入装置包括串联的直流电源和升压电阻，所述直流电源用于向所述磁电式轮速传感器信号处理电路中输入直流电流，且所述直流电源输出的电流流经所述升压电阻而形成所述附加电压。
3.根据权利要求1所述的磁电式轮速传感器信号处理电路，其特征在于，所述比较器是滞回比较器，其正向输入端与所述阈值电压调整电路电性连接，其负向输入端与所述箝位电路电性连接，其输出端与所述阈值电压调整电路电性连接，所述输出端还与所述微控制器电性连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁电式轮速传感器信号处理电路，其特征在于，所述阈值电压调整电路包括输出电压值可调，用于为比较器提供参考电压的电压源，以及阻值可调的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻一端与所述电源电性连接，另一端与所述第二电阻及所述比较器的正向输入端电性连接；所述第二电阻一端与所述第一电阻及所述比较器的正向输入端电性连接，另一端与所述比较器的输出端电性连接。
5.根据权利要求4所述的磁电式轮速传感器信号处理电路，其特征在于，所述阈值电压调整电路对负向递减的输入电压设有第一阈值电压，对正向递增的输入电压设有第二阈值电压，当负向递减的输入电压的值在由大于第一阈值电压变化为小于第一阈值电压的过程中，所述比较器的输出电平在输入电压的值等于第一阈值电压时发生跃变，当正向递增的输入电压的值在由小于第二阈值电压变化为大于第二阈值电压的过程中，所述比较器的输出电平在输入电压的值等于第二阈值电压时发生跃变。所述第一阈值电压与所述第二阈值电压不等，且所述附加电压的电压值被确定为所述第一阈值电压与所述第二阈值电压的平均值。
6.根据权利要求5所述的磁电式轮速传感器信号处理电路，其特征在于，所述第一阈值电压与所述第二阈值电压的电压值的差值大小介于1伏至3伏之间。
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说 明 书
一种磁电式轮速传感器信号处理电路
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技术领域
[0001]
本实用新型涉及汽车电子领域，更具体地说，涉及一种磁电式轮速传感器信号处
理电路。背景技术
车用磁电式传感器输出的交变信号波幅和频率与车轮转速成正比，即车速越慢，
输出信号的波幅和频率都越小，反之车速越快，输出信号波幅和频率越大。目前，国内外使用磁电式传感器对车轮进行测速的有效测量范围一般为15-160km/h，但这往往并不足以满足车辆运行时的测速要求，实际上汽车运行过程中理想的测速范围应达到8-260km/h甚至更大。对应这样的测速范围要求，现有的磁电式轮速传感器的信号处理电路在性能上一般存在缺陷。例如，车辆低速行驶时传感器的输出信号波幅只有几十毫伏，想要准确捕捉到如此微小的信号很不容易；车辆高速行驶时传感器的输出信号的波幅却可以达到几十伏，如此高的电压直接加到MCU（微控制器）上很可能会导致MCU烧毁。[0003] 一个好的轮速信号处理电路，应该同时具备将高低波幅信号都转化为精准的TTL信号的功能，和信号幅度极高时保证后级电路不被烧毁的功能。可见，轮速信号处理电路的性能是衡量一款汽车测速装置的性能的关键指标。而现有技术对于运用一套电路同时兼容处理这相差近千倍的信号存在困难，成为制约汽车测速装置性能的关键因素。
[0002]
发明内容
[0004] 本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，设计出一种磁电式轮速传感器信号处理电路，可在较宽的范围内精准地处理被测装置产生的信号，尤其是在汽车低速和高速运行的情况下，磁电式轮速传感器信号处理电路仍然能正常工作，将轮速信号转换为MCU控制器可识别的电平信号，从而准确地测量车速。[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种磁电式轮速传感器信号处理电路，用于修饰处理磁电式传感器输出的交变电压信号，使输出信号的最小值和最大值均处于MCU可识别的量程内。并整形为MCU使用的TTL电平信号,所述磁电式轮速传感器信号处理电路包括电流注入装置，箝位电路、比较器、阈值电压调整电路及微控制器；所述电流注入装置、箝位电路、比较器、阈值电压调整电路依次电性连接，所述比较器还与所述微控制器电性连接。
[0006] 所述比较器用于将经所述箝位电路调整的输入交变电压信号转换为电平信号并输出到微控制器，并滤除所述叠加电压信号的毛刺；所述微控制器用于根据接收的电平信号计算车轮转速；所述阈值电压调整电路用于调整所述比较器的阈值电压的电压值，采用一种正反馈的方式，对于负向递减的输入电压设定第一阈值，对于正向递增的输入电压设定第二阈值，当负向递减的输入电压的值在由大于第一阈值电压变化为小于第一阈值电压的过程中，所述比较器的输出电平在输入电压的值等于第一阈值电压时发生跃变，当正向递增的输入电压的值在由小于第二阈值电压变化为大于第二阈值电压的过程中，所述比较
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说 明 书
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器的输出电平在输入电压的值等于第二阈值电压时发生跃变。所述第一阈值电压与所述第二阈值电压不等，其差值大小介于1伏至3伏之间。
[0007] 所述电流注入装置用于给所述磁电式轮速传感器信号处理电路注入直流电流，所述电流注入装置包括直流电源和升压电阻，所述直流电源与升压电阻串联，直流电源输出的电流流经升压电阻后，形成一个附加电压，所述附加电压与所述磁电式轮速传感器产生的电压叠加而形成叠加电压。所述叠加电压相比于所述磁电式轮速传感器产生的电压，其相位被拉高至指定高度，即所述叠加电压的平均值等于所述第一阈值电压和第二阈值电压的平均值，使得所述比较器能识别更多的低速信号，由于所述磁电式轮速传感器产生的电压是一个均值为0的交变电压，故所述叠加电压的平均值等于所述附加电压，因此，设计电路，使第一阈值电压和第二阈值电压的平均值等于所述附加电压的电压值。
[0008] 所述箝位电路用于将所述叠加电压调整到所述比较器与阈值电压调整电路以及微控制器可接受的范围内，以起到保护MCU和比较器的作用。[0009] 所述比较器是滞回比较器，其正向输入端与所述阈值电压调整电路电性连接，其负向输入端与所述箝位电路电性连接，其输出端与所述阈值电压调整电路电性连接，还与所述微控制器电性连接。所述阈值电压调整电路包括一个电压源，用于为比较器提供参考电压；所述阈值电压调整电路还包括两个阻值可调的电阻：第一电阻和第二电阻，用于组成比较器的正向反馈结构，所述第一电阻一端与所述电源电性连接，另一端同时与所述第二电阻和所述比较器的正向输入端电性连接；所述第二电阻一端同时与所述第一电阻和所述比较器的正向输入端电性连接，另一端与所述比较器的输出端电性连接。所述电压源的输出电压值和第一电阻与第二电阻的值均可调整，用于设定所述第一阈值电压和第二阈值电压，在实际应用中，设定所述电压源的输出电压值和第一电阻与第二电阻的阻值，使第一阈值电压和第二阈值电压的平均值等于电流注入装置注入电路的附加电压的电压值，且所述第一阈值电压和第二阈值电压的电压值的差值大小介于1伏到3伏之间。[0010] 在所述阈值电压调整电路的作用下，所述比较器对于负向递减的输入电压设有第一阈值电压，对于正向递增的输入电压设有第二阈值电压，当负向递减的输入电压的值在由大于第一阈值电压变化为小于第一阈值电压的过程中，所述比较器的输出电平在输入电压的值等于第一阈值电压时发生跃变，当正向递增的输入电压的值在由小于第二阈值电压变化为大于第二阈值电压的过程中，所述比较器的输出电平在输入电压的值等于第二阈值电压时发生跃变。故可以很好地滤除输入电压信号的毛刺，使得MCU的检测更精准。[0011] 所述磁电式轮速传感器信号处理电路由于包括电流注入装置，可将磁电式轮速传感器在汽车低速运行的情况下产生的电压信号的幅值提高到指定范围，因而可以精确地处理低速信号，所述磁电式轮速传感器信号处理电路还包括所述箝位电路，可将所汽车高速运行时产生的高幅值电压的幅值限定在比较器和MCU可承受的范围内，因而可以精确地处理低速信号。所述比较器由于对于负向递减的输入电压有第一阈值电压，对于正向递增的输入电压有第二阈值电压，可以很好地滤除输入电压信号的毛刺，使得MCU的检测更精准。由此，所述磁电式轮速传感器信号处理电路可以在较宽的范围内精准地处理被测装置产生的信号，尤其是在普通磁电式轮速传感器信号处理电路难以处理的汽车低速和高速运行的情况下，本实用新型的所述磁电式轮速传感器信号处理电路仍然能精准地处理被测装置产生的信号，准确地检测汽车的实时速度。
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附图说明
[0012] [0013] [0014] [0015] [0016] [0017] [0018] [0019] [0020] [0021] [0022] [0023]
图1是本实用新型较佳实施例的汽车磁电式轮速传感器信号处理电路的结构图。附图标号说明：1、 电流注入装置11、 直流电源12、 升压电阻2、 箝位电路3、 比较器4、 阈值电压调整电路41、 电压源42、 第一电阻43、 第二电阻5、 微控制器
具体实施方式
[0024] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。本发明较佳实施例的磁电式轮速传感器信号处理电路包括：电流注入装置1、箝位电路2、比较器3、阈值电压调整电路4、微控制器5；汽车运行时，随着车轮的转动，磁电式轮速传感器中产生相应的交变电压，磁电式轮速传感器和电流注入装置1通过导线连接，电流注入装置1包括直流电源11和升压电阻12，直流电源11与升压电阻12串联，直流电源11输出的电流流经升压电阻12后，形成一个附加电压，这个附加电压可将磁电式轮速传感器产生的交变电压的相位整体提高到比较器3在阈值电压调整电路4调整下的可识别范围内，其作用可视为将所述磁电式轮速传感器产生的电压与一个附加电压相叠加，得到一个叠加电压，所述叠加电压相比于所述磁电式轮速传感器产生的电压，其相位被提高至指定高度。阈值电压调整电路4采用一种反馈的方式，使比较器3对于负向递减的输入电压设定一第一阈值电压，对于正向递增的输入电压设定一第二阈值电压，且所述第一阈值电压与所述第二阈值电压不等，其差值大小介于1伏至3伏之间。具体地，调整第一阈值电压和第二阈值电压的值，使叠加电压的平均值等于所述第一阈值电压和第二阈值电压的平均值。[0025] 电流注入装置1和箝位电路2通过导线连接，箝位电路2可将磁电式传感器产生的电压与附加电压叠加后得到的叠加电压调整到比较器3与阈值电压调整电路4以及MCU可接受的范围内，以起到保护MCU和比较器的作用。箝位电路2和比较器3的负向输入端b通过导线连接，比较器3的正向输入端a与阈值电压调整电路4电性连接，比较器3的的输出端c也与阈值电压调整电路4电性连接，输出端c还与MCU5电性连接，通过比较器3处理后的电压传输到MCU5上，MCU5可计算处理接收的电压信号，得到车轮的实时速度。[0026] 作为优选实施方式，电流注入装置1由电流大小可调整的直流电源11和升压电阻12串联组成，箝位电路2由二极管箝位电路组成，比较器3由滞回比较器组成，阈值电压调整电路4为正反馈电路，包括，用于为比较器提供参考电压的电压源41；还包括阻值可调的第一电阻42和第二电阻43，用于组成比较器的正向反馈结构。其中所述第一电阻42一端
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与所述电源41电性连接，另一端同时与所述第二电阻43和所述比较器3的正向输入端电性连接；所述第二电阻43一端同时与所述第一电阻42和所述比较器3的正向输入端a电性连接，另一端与所述比较器3的输出端c电性连接。所述电压源41的输出电压值和第一电阻42与第二电阻43的值均可调整，用于设定所述第一阈值电压和第二阈值电压，在实际应用中，设定电压源41的输出电压值和第一电阻42与第二电阻43的阻值，使第一阈值电压和第二阈值电压的平均值等于电流注入装置1注入电路的附加电压，且所述第一阈值电压和第二阈值电压的电压值的差值大小介于1伏到3伏之间。[0027] 上述实施例的主要使用方法如下：汽车运行时，其现有的磁电式轮速传感器产生相应幅值和频率的感应电压，所述感应电压的幅值和频率与汽车车速成正比，即车速越快，感应电压的幅值越高，频率越大。本实用新型的磁电式轮速传感器信号处理电路中的电流注入装置1向电路中注入电流，通过上述升压电阻可以形成一个附加电压，与所述感应电压叠加，形成一个叠加电压，所述叠加电压将感应电压的幅值提高到指定范围，避免了由于汽车低速运行时产生的感应电压幅值过低，无法被比较器和MCU识别的情况。所述叠加电压在箝位电路2的作用下，其幅值被在比较器3与阈值电压调整电路4以及MCU可接受的范围内，避免了由于汽车高速运行时产生的感应电压幅值过高，使得比较器和MCU不能承受的情况。比较器3在阈值电压调整电路4的作用下，对于所述叠加电压设有两个阈值电压，对负向递减的输入电压设有第一阈值电压，对正向递增的输入电压设有第二阈值电压，当负向递减的输入电压的值在由大于第一阈值电压变化为小于第一阈值电压的过程中，所述比较器的输出电平在输入电压的值等于第一阈值电压时发生跃变，当正向递增的输入电压的值在由小于第二阈值电压变化为大于第二阈值电压的过程中，所述比较器的输出电平在输入电压的值等于第二阈值电压时发生跃变。故可以很好地滤除电压信号的毛刺，使得MCU的检测更精准；比较器3将经箝位电路2调整的输入交变电压信号（叠加电压）转换为电平信号并输出到微控制器5，微控制器5进行运算处理，得到实时车速。
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说 明 书 附 图
图1
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