專利名稱：高電壓霍爾式轉速傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種轉速傳感器，特別是一種霍爾式轉速傳感器。
背景技術：
隨著汽車行業的飛速發展，用于測量汽車發動機轉速信息的轉速傳感器便運用而生。轉速傳感器的種類較多，但采用較多的仍為霍爾式轉速傳感器。霍爾式轉速傳感器包括磁鐵、霍爾元件以及信號處理模塊，霍爾元件安裝在磁鐵上，霍爾元件垂直安裝在汽車發動機齒輪的上方，并與齒輪之間設置有間隙；當齒輪轉動時，改變通過霍爾元件的磁通量，從而使得霍爾元件輸出一個近似正弦的信號。霍爾元件自身輸出的電壓信號峰值以及電流信號都較小，通常只有幾百毫伏。如果直接輸出給行車電腦用于判斷發動機的轉速，是可以實現的；但是實際使用中轉速傳感器輸出的信號并不單單是傳輸給行車電腦的，也會用來連接轉速表盤，以驅動轉速表盤中指針的偏轉，這就要求霍爾元件輸出的信號輸出較大的功率以滿足負載的驅動要求。但是霍爾元件自身的工作電壓只能是5V，因此其輸出的信號自然不會高于此電壓值。
發明內容本實用新型解決的技術問題是提供一種能夠輸出高電壓的霍爾式轉速傳感器，以滿足汽車中行車電腦以及轉速表盤指針的驅動需求。為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案如下。高電壓霍爾式轉速傳感器，包括磁鐵、霍爾元件以及信號處理模塊，所述霍爾元件的信號輸出端連接信號處理模塊的輸入端，所述信號處理模塊包括電源電路、濾波電路、放大電路、整形電路以及輸出電路；所述電源電路的輸入端連接直流電源，電源電路的輸出端分別與霍爾元件和整形電路的輸入端連接；霍爾元件的信號輸出端依次經濾波電路、放大電路、整形電路連接輸出電路；輸出電路的輸入端還與直流電源連接，輸出電路的輸出端輸出高電壓方波信號；所述直流電源的電壓不小于12V。本實用新型所述電源電路的具體結構為:所述電源電路包括穩壓管、第一電容以及第二電容；穩壓管的輸入端連接直流電源，穩壓管的輸出端分別與霍爾元件和整形電路的輸入端連接；所述穩壓管的輸入端和輸出端分別經第一電容和第二電容接地。本實用新型所述濾波電路的具體結構為:所述濾波電路包括第三電容和第一電阻；第三電容的輸入端連接霍爾元件的信號輸出端，第三電容的輸出端連接放大電路的輸入端；所述第三電容的輸出端還經第一電阻接地。本實用新型所述放大電路的具體結構為:所述放大電路包括第二電阻、第三電阻、第四電阻和第一運算放大器；第二電阻的輸入端連接濾波電路的第三電容，第二電阻的輸出端連接第一運算放大器的負輸入端，第一運算放大器的正輸入端經第三電阻接地；所述第四電阻并聯連接在第一運算放大器的負輸入端與第一運算放大器的輸出端之間；第一運算放大器的輸出端連接整形電路的輸入端。[0010]本實用新型所述整形電路的具體結構為:所述整形電路包括第七電阻、第八電阻、第九電阻和第二運算放大器；第七電阻的輸入端連接放大電路第一運算放大器的輸出端，第七電阻的輸出端連接第二運算放大器的負輸入端，第二運算放大器的正輸入端經第八電阻與穩壓管的輸出端的連接，第九電阻并聯連接在第二運算放大器的正輸入端與第二運算放大器的輸出端之間；第二運算放大器的輸出端連接輸出電路的輸入端。本實用新型所述輸出電路的具體結構為:所述輸出電路包括第十電阻、第十一電阻以及三極管；第十電阻的輸入端連接整形電路第二運算放大器的輸出端，第十電阻的輸出端連接三極管的基極，三極管的發射極接地，三極管的集電極經第十一電阻連接直流電源；三極管的集電極為信號處理模塊的信號輸出端。本實用新型的改進在于:所述信號處理模塊還包括連接在電源電路和整形電路之間的基準電壓電路，所述基準電壓電路包括串聯連接在電源電路穩壓管的輸出端與地之間的第五電阻和第六電阻；所述整形電路第八電阻的輸入端與第五電阻和第六電阻之間的導線連接。由于采用了以上技術方案，本實用新型所取得技術進步如下。本實用新型所述的霍爾式轉速傳感器能夠輸出較高的工作電壓，并且可使霍爾元件輸出的正弦波信號轉換為方波信號，用于在滿足行車電腦對信號采集的前提下，能夠驅動轉速表盤的指針進行偏轉。基準電壓電路的設置，能夠根據使用者需求的不同改變電阻R5和電阻R6的阻值來提供不同的輸出電壓，提高了本實用新型的通用性。
圖1為本實用新型所述信號處理模塊的電路圖。圖2為本實用新型輸出信號的波形圖。其中:11.電源電路 ，33.濾波電路，44.放大電路，55.基準電壓電路，66.整形電路，77.輸出電路；V1.穩壓管，Cl.第一電容，C2.第二電容，C3.第三電容，Rl.第一電阻，R2.第二電阻，R3.第三電阻，R4.第四電阻，R5.第五電阻，R6.第六電阻，R7.第七電阻，R8.第八電阻，R9.第九電阻，R10.第十電阻，Rll.第i^一電阻，ARl.第一運算放大器，AR2.第二運算放大器，Ql.霍爾元件，Q2.三極管。
具體實施方式
下面將結合具體實施例和附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。—種高電壓霍爾式轉速傳感器,包括磁鐵、霍爾兀件Ql以及信號處理模塊,霍爾元件安裝在磁鐵的前方，霍爾元件垂直安裝在汽車發動機齒輪的上方，并與齒輪之間設置有間隙；齒輪轉動時，霍爾元件Ql感應出一組近似正弦的信號，輸出給信號處理模塊。上述信號處理模塊的電路圖如圖1所示，包括電源電路11、濾波電路33、放大電路44、基準電壓電路55、整形電路66以及輸出電路77。所述電源電路11的輸入端連接直流電源Vcc，電源電路的輸出端分別與霍爾元件Ql和整形電路66的輸入端連接；霍爾元件Ql的信號輸出端依次經濾波電路33、放大電路44、整形電路66連接輸出電路77 ;基準電壓電路55連接在電源電路11和整形電路66之間；輸出電路77的輸入端還與直流電源Vcc連接，輸出電路77的輸出端輸出高電壓方波信號。本實施例中直流電源Vcc電壓為12V。[0021 ] 所述電源電路11包括穩壓管Vl、第一電容Cl以及第二電容C2 ;穩壓管Vl的輸入端Vin連接直流電源Vcc，穩壓管Vl的輸出端Vout分別與霍爾元件Ql和整形電路66的輸入端連接；所述穩壓管Vl的輸入端Vin和輸出端Vout分別經第一電容Cl和第二電容C2接地。第一電容Cl和第二電容C2作為電源旁路電容，用于濾除干擾信號。所述濾波電路33用于濾除掉霍爾元件感應出的信號中出現的干擾脈沖，以不被后面的放大電路放大。濾波電路33包括第三電容C3和第一電阻Rl ;第三電容C3的輸入端連接霍爾元件的信號輸出端，第三電容C3的輸出端連接放大電路44的輸入端；所述第三電容C3的輸出端還經第一電阻Rl接地。所述放大電路44包括第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4和第一運算放大器ARl ;第二電阻R2的輸入端連接濾波電路33的第三電容C3，第二電阻R2的輸出端連接第一運算放大器ARl的負輸入端，第一運算放大器ARl的正輸入端經第三電阻R3接地；所述第四電阻R4并聯連接在第一運算放大器ARl的負輸入端與第一運算放大器ARl的輸出端之間；第四電阻與第二電阻的比值即為第一運算放大器ARl的放大倍數，通過改變第四電阻或者第二電阻的阻值，即可改變放大倍數。第一運算放大器ARl的輸出端連接整形電路66的輸入端。所述基準電壓電路55包括串聯連接在電源電路11穩壓管Vl的輸出端Vout與地之間的第五電阻R5和第六電阻R6。 所述整形電路66包括第七電 阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9和第二運算放大器AR2 ;第七電阻R7的輸入端連接放大電路44第一運算放大器ARl的輸出端，第七電阻R7的輸出端連接第二運算放大器AR2的負輸入端，第二運算放大器AR2的正輸入端經第八電阻R8與第五電阻R5和第六電阻R6之間的導線連接，第九電阻R9并聯連接在第二運算放大器AR2的正輸入端與第二運算放大器AR2的輸出端之間；第二運算放大器AR2的輸出端連接輸出電路77的輸入端。整形電路將放大后的信號通過與基準電壓閾值的比較，整形輸出方波信號。所述輸出電路77包括第十電阻R10、第十一電阻Rll以及三極管Q2 ;第十電阻RlO的輸入端連接整形電路66第二運算放大器AR2的輸出端，第十電阻RlO的輸出端連接三極管Q2的基極，三極管Q2的發射極接地，三極管Q2的集電極經第i^一電阻Rll連接直流電源Vcc ;三極管Q2的集電極為信號處理模塊的信號輸出端OUT。輸出電路的波形如圖2所
/Jn ο本實用新型的工作原理如下所述:當電源電路接通直流電源Vcc電壓12V后，經穩壓管Vl穩壓后，輸出直流電壓5V。此時5V電源供電給霍爾元件Q1、第一運算放大器AR1、第二運算放大器AR2以及第五電阻R5。電源電路中的第一電容Cl與第二電容C2作為旁路電容,用于濾除掉電源輸入與輸出的干擾脈沖。當發動機得電工作后，發動機齒輪轉動時霍爾元件Ql會感應出一個近似正弦波的信號。正弦波信號經過第三電容C3與第一電阻Rl濾除掉干擾脈沖后進入到由第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4與第一運算放大器ARl組成的放大電路中，調整第四電阻R4與第二電阻R2的阻值，得到所想要的放大倍數。正弦波信號經放大后，進入由第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9與第二運算放大器AR2組成的整形電路中，整形電路的基準電壓由第五電阻R5與第六電阻R6決定。第二運算放大器AR2將正弦波信號與基準電壓進行比較后整形成方波信號。方波信號再進入由第十電阻R10、第十一電阻Rl 1、三極管Q2組合成的輸出電路中，經過上拉電阻Rll與三極管Q2的作用，達到可以滿足驅動轉速表盤指針的電流輸出給汽車行車電腦和儀表盤。
權利要求1.一種高電壓霍爾式轉速傳感器，包括磁鐵、霍爾元件(Ql)以及信號處理模塊，所述霍爾元件(Ql)的信號輸出端連接信號處理模塊的輸入端，其特征在于:所述信號處理模塊包括電源電路(11)、濾波電路(33 )、放大電路(44 )、整形電路(66 )以及輸出電路(77 );所述電源電路(11)的輸入端連接直流電源(Vcc)，電源電路的輸出端分別與霍爾元件(Ql)和整形電路(66)的輸入端連接；霍爾元件(Ql)的信號輸出端依次經濾波電路(33)、放大電路(44)、整形電路(66)連接輸出電路(77);輸出電路(77)的輸入端還與直流電源(Vcc)連接，輸出電路(77)的輸出端輸出高電壓方波信號；所述直流電源(Vcc)的電壓不小于12V。
2.根據權利要求1所述的高電壓霍爾式轉速傳感器，其特征在于:所述電源電路(11)包括穩壓管(VI)、第一電容(Cl)以及第二電容(C2);穩壓管(Vl)的輸入端(Vin)連接直流電源(Vcc)，穩壓管(Vl)的輸出端(Vout)分別與霍爾元件(Ql)和整形電路(66)的輸入端連接；所述穩壓管(Vl)的輸入端(Vin)和輸出端(Vout)分別經第一電容(Cl)和第二電容(C2)接地。
3.根據權利要求2所述的高電壓霍爾式轉速傳感器，其特征在于:所述濾波電路(33)包括第三電容(C3)和第一電阻(Rl);第三電容(C3)的輸入端連接霍爾元件的信號輸出端，第三電容(C3)的輸出端連接放大電路(44)的輸入端；所述第三電容(C3)的輸出端還經第一電阻(Rl)接地。
4.根據權利要求3所述的高電壓霍爾式轉速傳感器，其特征在于:所述放大電路(44)包括第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)和第一運算放大器(AR1);第二電阻(R2)的輸入端連接濾波 電路(33)的第三電容(C3)，第二電阻(R2)的輸出端連接第一運算放大器(ARl)的負輸入端，第一運算放大器(ARl)的正輸入端經第三電阻(R3)接地；所述第四電阻(R4)并聯連接在第一運算放大器(ARl)的負輸入端與第一運算放大器(ARl)的輸出端之間；第一運算放大器(ARl)的輸出端連接整形電路(66)的輸入端。
5.根據權利要求4所述的高電壓霍爾式轉速傳感器，其特征在于:所述整形電路(66)包括第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、第九電阻(R9)和第二運算放大器(AR2);第七電阻(R7)的輸入端連接放大電路(44)第一運算放大器(ARl)的輸出端，第七電阻(R7)的輸出端連接第二運算放大器(AR2)的負輸入端，第二運算放大器(AR2)的正輸入端經第八電阻(R8)與穩壓管(Vl)的輸出端(Vout)的連接，第九電阻(R9)并聯連接在第二運算放大器(AR2)的正輸入端與第二運算放大器(AR2)的輸出端之間；第二運算放大器(AR2)的輸出端連接輸出電路(77)的輸入端。
6.根據權利要求5所述的高電壓霍爾式轉速傳感器，其特征在于:所述輸出電路(77)包括第十電阻(R10)、第十一電阻(Rll)以及三極管(Q2);第十電阻(RlO)的輸入端連接整形電路(66)第二運算放大器(AR2)的輸出端，第十電阻(RlO)的輸出端連接三極管(Q2)的基極，三極管(Q2)的發射極接地，三極管(Q2)的集電極經第十一電阻(Rll)連接直流電源(Vcc);三極管(Q2)的集電極為信號處理模塊的信號輸出端。
7.根據權利要求6所述的高電壓霍爾式轉速傳感器，其特征在于:所述信號處理模塊還包括連接在電源電路(11)和整形電路(66 )之間的基準電壓電路(55 )，所述基準電壓電路(55)包括串聯連接在電源電路(11)穩壓管(Vl)的輸出端(Vout)與地之間的第五電阻(R5)和第六電阻(R6);所述整形電路(66)第八電阻(R8)的輸入端與第五電阻(R5)和第六電阻(R6)之間的導線連接。
專利摘要本實用新型公開了一種高電壓霍爾式轉速傳感器，包括磁鐵、霍爾元件以及信號處理模塊，所述信號處理模塊包括電源電路、濾波電路、放大電路、整形電路以及輸出電路；所述電源電路的輸入端連接直流電源，電源電路的輸出端分別與霍爾元件和整形電路的輸入端連接；霍爾元件的信號輸出端依次經濾波電路、放大電路、整形電路連接輸出電路；輸出電路的輸入端還與直流電源連接，輸出電路的輸出端輸出高電壓方波信號；所述直流電源的電壓不小于12V。本實用新型所述的霍爾式轉速傳感器能夠輸出較高的工作電壓，并且可使霍爾元件輸出的正弦波信號轉換為方波信號，用于在滿足行車電腦對信號采集的前提下，能夠驅動轉速表盤的指針進行偏轉。
文檔編號G01P3/44GK203084002SQ20132009108
公開日2013年7月24日 申請日期2013年2月28日 優先權日2013年2月28日
發明者邵興隆 申請人:無錫隆盛科技股份有限公司