專利名稱：一種熱冗余磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測試控制器件領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)了裝置熱冗余的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器。
背景技術(shù)：
為了通過日益嚴(yán)厲的排放法規(guī)，目前車用柴油機(jī)和汽油機(jī)已經(jīng)普遍的采用了智能電子控制技術(shù)，艦船用動力也在朝著智能電子控制技術(shù)方向發(fā)展，這種電子控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)都是基于各種傳感器信號的準(zhǔn)確采集和傳輸。傳感器信號的采集好比電控系統(tǒng)的眼睛和耳朵，傳感器的可靠性就決定了電控系統(tǒng)的可靠性。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器是運(yùn)用電磁感應(yīng)原理，將磁通量的變化轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電勢輸出的傳感器。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器是轉(zhuǎn)速傳感器中最為常見的一種類型，它相對于其他類型的轉(zhuǎn)速傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、輸出功率大、性能穩(wěn)定，并且具有一定的工作帶寬的優(yōu)點(diǎn)。但是對于采用電子控制的動力系統(tǒng)，對于傳感器的可 靠性要求非常強(qiáng)，傳感器的失靈可以導(dǎo)致動力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和排放性的下降，嚴(yán)重的可以導(dǎo)致動力系統(tǒng)的熄火或損壞。尤其對于艦船用動力系統(tǒng)，一旦動力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，那么檢測與維修會非常的不方便。對于傳統(tǒng)傳感器只要傳感器出現(xiàn)故障，即便動力系統(tǒng)沒有損壞也需要動力系統(tǒng)停車維修。如果傳感器的故障導(dǎo)致動力系統(tǒng)熄火或損壞，那么艦船的可靠性與安全性也會大大降低。所以在現(xiàn)有傳感器的基礎(chǔ)上，如何提高傳感器的可靠性，減少不必要的麻煩、減少安全隱患成為需要解決的重要問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高工作可靠性的熱冗余磁電式轉(zhuǎn)速傳感器。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的熱冗余磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，包括一根永久磁鐵、第一獨(dú)立感應(yīng)線圈、第二獨(dú)立感應(yīng)線圈、信號處理電路以及傳感器殼體，第一獨(dú)立感應(yīng)線圈與第二獨(dú)立感應(yīng)線圈纏繞在永久磁鐵上并將永久磁鐵固定在傳感器殼體中，使永久磁鐵的軸線與傳感器殼體的中心軸線重合，兩組獨(dú)立感應(yīng)線圈分別與信號處理電路相連接，傳感器殼體兩端的中心位置均開有孔，靠近信號處理電路的一端用于導(dǎo)出導(dǎo)線，另一端用于接收探測信號。信號處理電路將感應(yīng)線圈獲取的信號濾波整形后經(jīng)過或門輸出。熱冗余磁電式轉(zhuǎn)速傳感器用于探測發(fā)動機(jī)的測速齒輪，傳感器放置在測速齒輪的徑向，傳感器殼體開有接收探測信號的孔的一側(cè)正對齒輪外沿并與齒輪留有間隙。傳感器殼體為圓柱形。信號處理電路，包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、相互獨(dú)立的電路單元，每個(gè)電路單元包括，第一電阻的一端與獨(dú)立感應(yīng)線圈相連，另一端分別與第二電阻、電容、第一二極管的負(fù)極、第二二極管的正極相連，電容的另一端、第一二極管的正極、第二二極管的負(fù)極和放大器的輸入端連地，第二電阻的另一端、放大器的輸入端分別和第三電阻相連，第三電阻的另一端、放大器的輸出端、第四電阻分別和施密特觸發(fā)器的輸入端相連，第四電阻的另一端和放大器均連接5v電源；第一電路單元的施密特觸發(fā)器的輸出端和或門的第一輸入端相連，第二電路單元的施密特觸發(fā)器的輸出端和或門的第二輸入端相連。本發(fā)明的有益效果在于相比于傳統(tǒng)的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，熱冗余磁電式轉(zhuǎn)速傳感器增加了一組獨(dú)立的感應(yīng)線圈和信號處理電路，這樣就實(shí)現(xiàn)了磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的熱備份，在任何一組線圈出現(xiàn)故障時(shí)可保證傳感器正常工作，大大的提高了磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的可靠性，進(jìn)而也同時(shí)提高了被測物如柴油機(jī)、汽油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等的可靠性。


圖I為熱冗余式磁電轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)圖；圖2為熱冗余式磁電轉(zhuǎn)速傳感器的工作示意圖；圖3為冗余的轉(zhuǎn)速采集與處理電路圖； 圖4為兩組線圈正常工作邏輯關(guān)系圖；圖5為一組線圈斷路的邏輯關(guān)系圖；圖6為所有線圈斷路的邏輯關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式下面給出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并結(jié)合附圖加以說明。它主要由以下幾部分組成一根永久磁鐵(圖I中I),兩組獨(dú)立的感應(yīng)線圈(圖I中2和3)，信號處理電路(圖I中4)，傳感器殼體(圖I中5)。它的特征在于當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸圖2中(6)帶動測速齒輪圖2中(8)轉(zhuǎn)動時(shí)，測速齒輪與傳感器之間的間隙圖2中(7)會產(chǎn)生周期性的變化，從而導(dǎo)致通過兩組獨(dú)立線圈的磁通量產(chǎn)生周期性的變化，這樣就在在線圈中產(chǎn)生周期性的電壓變化，這種變化規(guī)律近似于正弦波。因?yàn)檫@種冗余式的傳感器有兩組獨(dú)立的感應(yīng)線圈，這兩組完全相同的感應(yīng)線圈以同樣的纏繞方式纏繞在永久磁鐵上，因?yàn)檩敵龅碾妷褐慌c測速齒輪和傳感器的間隙、線圈匝數(shù)、磁通量、轉(zhuǎn)速有關(guān)，所以這兩組完全相同的感應(yīng)線圈會得到兩個(gè)相位、幅值均相同的輸入信號。把這兩組感應(yīng)信號輸入到信號處理電路中，如圖2所示，本方案是將信號處理電路安裝在傳感器內(nèi)，根據(jù)需要也可以將信號處理電路安裝在外部。如圖3所示的信號處理電路中處理SINl的信號部分里電阻R3、R4、R5、R12串聯(lián)，U3B和UlA串聯(lián)，C53、D3、D5并聯(lián)，然后在UlA輸出一個(gè)方波信號。在處理SIN2的信號部分里電阻R7、R8、R9、R13串聯(lián)，U3A和UlB串聯(lián)，C54、D4、D6并聯(lián)，然后在UlB輸出一個(gè)方波信號,這個(gè)信號與UlA輸出的方波信號通過或門U2A輸出。在圖3的信號處理電路中R3與C53的作用是過濾高頻噪聲，R7與C54具有同樣作用；D3與D5的作用是限制進(jìn)入放大器(U3B)兩端的電壓，保護(hù)電路，D4與D6具有同樣作用；U3B與U3A的作用是放大信號；U1A與UlB的作用是去除毛刺信號與駝峰干擾，輸出方波信號；U2A是或門，作用是保證兩組信號中即便有一組出現(xiàn)故障也能保證信號正常，只有兩組信號全部出現(xiàn)故障才會導(dǎo)致輸出信號一直為低電平。這樣只要兩組獨(dú)立的感應(yīng)線圈有一組的測速信號正常，傳感器就可以正常工作。通過兩組獨(dú)立的感應(yīng)線圈以及信號處理電路就可以實(shí)現(xiàn)了磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的熱冗余。如附圖2所示，將轉(zhuǎn)速傳感器固定，在傳感器尾端有一個(gè)輸出端口。保證轉(zhuǎn)速傳感器與測速齒輪之間的安裝間隙(7)，隨著這個(gè)間隙的增加，傳感器的輸出靈敏度迅速降低。而且在大間隙的情況下，傳感器輸出電壓干擾較大，因此，在確保正常使用的前提下，安裝間隙(7)應(yīng)因可能小。安裝完成后，將獨(dú)立感應(yīng)線圈I (2)纏繞在永久磁鐵(I)的前半部分上，然后以相同的纏繞方式把獨(dú)立感應(yīng)線圈2 (3)纏繞在永久磁鐵(I)的后半部分上。獨(dú)立感應(yīng)線圈I (2)與獨(dú)立感應(yīng)線圈2 (3)中靠近測速齒輪一端的接頭分別與圖3信號處理電路中的SINl與SIN2相連，另一端分別接地。圖3中Vcc是12V的高電平，AGND表示接地。圖2中SINl與SIN2分別是圖I中獨(dú)立感應(yīng)線圈I (2)與獨(dú)立感應(yīng)線圈2 (3)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢信號。這兩組獨(dú)立的信號SINl與SIN2經(jīng)過如圖2的轉(zhuǎn)速采集與處理電路后，去除高頻噪聲、去除毛刺信號與駝峰干擾，整形濾波后得到兩組相同的方波信號。這兩組方波信號最后通過圖2中的或門(U2A)最后得到SOUT輸出信號。如圖3所示，轉(zhuǎn)速傳感器中兩組獨(dú)立的感應(yīng)線圈得到是近似于圖3中①的正弦波信號，經(jīng)過濾波整形后在進(jìn)入或門(U2A)前得到如②所示的方波信號，然后信號②經(jīng)過或門(U2A)后得到如③的輸出信號。如圖4當(dāng)兩組信號中有一組出現(xiàn)故障沒有信號輸入時(shí)并不影響得到③的輸出信號，只有在如圖5時(shí)，兩組信號全部出現(xiàn)故障沒有信號輸入時(shí)才會使③一直輸出低電平，即此傳感器出現(xiàn)故障。
權(quán)利要求
1.ー種熱冗余磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于包括一根永久磁鐵、第一獨(dú)立感應(yīng)線圈、第二獨(dú)立感應(yīng)線圈、信號處理電路以及傳感器殼體，第一獨(dú)立感應(yīng)線圈與第二獨(dú)立感應(yīng)線圈纏繞在永久磁鐵上并將永久磁鐵固定在傳感器殼體中，使永久磁鐵的軸線與傳感器殼體的中心軸線重合，兩組獨(dú)立感應(yīng)線圈分別與信號處理電路相連接，傳感器殼體兩端的中心位置均開有孔，靠近信號處理電路的一端用于導(dǎo)出導(dǎo)線，另一端用于接收探測信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種熱冗余磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于所述信號處理電路將感應(yīng)線圈獲取的信號濾波整形后經(jīng)過或門輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種熱冗余磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于所述熱冗余磁電式轉(zhuǎn)速傳感器用于探測發(fā)動機(jī)的測速齒輪，傳感器放置在測速齒輪的徑向，傳感器殼體開有接收探測信號的孔的ー側(cè)正對齒輪外沿并與齒輪留有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種熱冗余磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于所述傳感器殼體為圓柱形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種熱冗余磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于所述信號處理電路，包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、相互獨(dú)立的電路單元，每個(gè)電路單元包括，第一電阻的一端與獨(dú)立感應(yīng)線圈相連，另一端分別與第二電阻、電容、第一ニ極管的負(fù)極、第二ニ極管的正極相連，電容的另一端、第一ニ極管的正極、第二ニ極管的負(fù)極和放大器的輸入端連地，第ニ電阻的另一端、放大器的輸入端分別和第三電阻相連，第三電阻的另一端、放大器的輸出端、第四電阻分別和施密特觸發(fā)器的輸入端相連，第四電阻的另一端和放大器均連接5v電源；第一電路單元的施密特觸發(fā)器的輸出端和或門的第一輸入端相連，第二電路單元的施密特觸發(fā)器的輸出端和或門的第二輸入端相連。
全文摘要
本發(fā)明屬于測試控制器件領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)了裝置熱冗余的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器。本發(fā)明包括一根永久磁鐵、第一獨(dú)立感應(yīng)線圈、第二獨(dú)立感應(yīng)線圈、信號處理電路以及傳感器殼體，第一獨(dú)立感應(yīng)線圈與第二獨(dú)立感應(yīng)線圈纏繞在永久磁鐵上并將永久磁鐵固定在傳感器殼體中，使永久磁鐵的軸線與傳感器殼體的中心軸線重合，兩組獨(dú)立感應(yīng)線圈分別與信號處理電路相連接，傳感器殼體兩端的中心位置均開有孔，靠近信號處理電路的一端用于導(dǎo)出導(dǎo)線，另一端用于接收探測信號。該發(fā)明在任何一組線圈出現(xiàn)故障時(shí)可保證傳感器正常工作，大大的提高了磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的可靠性，進(jìn)而也同時(shí)提高了被測物如柴油機(jī)、汽油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等的可靠性。
文檔編號G01P3/44GK102854333SQ201210345119
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者宋恩哲, 陰美梁, 朱俊俊, 儀土海, 張占虎, 紀(jì)常溪, 孫義, 況涪洪 申請人:哈爾濱工程大學(xué)