一種非接觸式發動機轉速檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種非接觸式發動機轉速檢測電路，利用汽車發電機工作時轉子旋轉的紋波電流通過電源線輸出，通過感應線圈靠近發電機的電源輸出線，感應發電機轉子旋轉產生的電流紋波，將紋波電壓信號經過放大電路放大，及整形電路將其轉換為方波輸出，并將整形電路輸出的信號經過數字濾波電路將窄脈沖信號濾除，得到干凈的方波信號，由于發電機轉子的極數不同，所以可以根據發電機轉子極數將輸出的方波信號轉換成實際的轉速頻率，然后利用Fw=P*n/60，計算出發動機對應轉速。本實用新型實現了非接觸式檢測發動機轉速，解決了目前后裝設備獲取發動機轉速脈沖需要破線、通過ECU的檢測技術復雜，成本高，以及通過發動機聲音、電壓脈沖信號檢測容易受到干擾的問題。
【專利說明】一種非接觸式發動機轉速檢測電路
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于汽車發動機轉速檢測【技術領域】，具體涉及的是一種非接觸式發動機轉速檢測電路。
【背景技術】
[0002]汽車發動機轉速是評估發動機動力性的重要指標之一，通常采用轉速傳感器與飛輪上面的信號齒相對應，以測量發動機的轉速，發動機轉速為發動機曲軸每分鐘的回轉數，用η表示，單位為r/min。
[0003]發動機轉速的顯示可通過儀表盤讀取，但防盜器、車載GNSS終端等后裝設備獲取發動機轉速脈沖信號目前則需要以下三種方式:一、直接接傳感器輸出到儀表的轉速脈沖信號，這種方式需要破線取轉速脈沖；二、利用汽車電子控制單元(ECU)讀取測量發動機轉速，例如OBD接口，這種方式技術復雜，成本較高；三、通過檢測發動機聲音、發電機電壓脈沖信號測量發動機轉速，但是容易受到干擾，其測量準確性不高。
[0004]由于汽車發電機不論是交流發電機還是直流發電機，其在工作時都會產生紋波，而紋波的頻率Fw取決于轉子極數P和轉速n，其關系如下:
[0005]Fw = P * η / 60
[0006]為此本 申請人:提出了一種通過汽車發電機產生的電流紋波，來檢測發電機轉速的電路，以檢測出汽車發動機的轉速。
實用新型內容
[0007]為此，本實用新型的目的在于提供一種非接觸式發動機轉速檢測電路，以解決目前后裝設備獲取發動機脈沖需要破線、通過ECU檢測技術復雜，成本高，以及通過發動機聲音、電壓脈沖信號檢測容易受到干擾的問題。
[0008]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。
[0009]一種非接觸式發動機轉速檢測電路，包括:
[0010]一感應線圈LI，靠近發電機電源輸出線，用于感應發電機轉子旋轉產生電流紋波，并產生紋波電壓Us ；
[0011]一放大電路，用于將紋波電壓Us經過放大電路放大，其包括有運算放大器U1A，所述運算放大器UlA的同相輸入端通過電阻R2與感應線圈LI 一端連接，反相輸入端通過電阻Rl與感應線圈LI的另一端連接，輸出端對應輸出放大紋波電壓信號PO，且所述輸出端與反相輸入端之間連接有電阻R3，其中PO = - Us * R3 / Rl ；
[0012]一整形電路，用于對輸入的紋波電壓信號PO進行整形，并輸出方波電壓信號Ρ1，其包括有比較器U2A，所述比較器U2A的同相輸入端分為兩路，一路通過電阻R6接地，另一路通過電阻R5連接電源；所述比較器U2A的反相輸入端分為兩路，一路通過電阻R7、R9連接電源，另一路通過電阻R4與運算放大器UlA的輸出端連接，且整形電路通過R5，R6分壓產生比較參考電壓Uc，其中Uc=VDD* R6/(R5+R6)，當紋波電壓PO高于Uc，比較器U2A輸出低電平；當紋波電壓低于Uc ，比較器LM393輸出高電平，將紋波信號PO轉換成帶干擾脈沖的方波信號Pl輸出；
[0013]一數字濾波電路，包括單穩態觸發器U3A、單穩態觸發器U3B和D觸發器U4A，所述帶干擾脈沖的方波信號Pl上升沿觸發單穩態觸發器U3A，輸出的方波信號P2產生固定脈寬的負脈沖輸出Tl，且Tl的脈沖寬度小于信號寬度但大于噪聲脈沖寬度；所述帶干擾脈沖的方波信號Pl下降沿觸發單穩態觸發器U3B，輸出的方波信號P3產生固定脈寬的負脈沖輸出T2 ;其中所述單穩態觸發器U3A輸出的波形P2作為D觸發器U4A的鎖存CLK，整形電路輸出的信號Pl連接D觸發器U4A的D輸入端，D觸發器U4A的復位端CLR連接U3B輸出的P3，D觸發器U4A在CLK的上升沿將D端的值鎖存輸出到Q，當P1，P2同時為高電平時，D觸發器U4A輸出高電平，當Pl下降沿時，觸發單穩U3B的輸出P3產生一個復位信號將D觸發器的輸出置為低電平，輸出一個正常的脈沖信號，當有干擾信號時，由于干擾脈寬窄，P2在上升沿鎖存的信號Pl已變為低電平，干擾信號被濾除，并輸出無干擾脈沖的方波信號P4。
[0014]優選地，所述放大電路為反向比例放大電路，所述運算放大器UlA為芯片LM358。
[0015]優選地，所述運算放大器UlA的輸出端與反相輸入端之間還連接有與電阻R3并聯的電容Cl。
[0016]優選地，所述比較器U2A為芯片LM393。
[0017]優選地，所述單穩態觸發器U3A、單穩態觸發器U3B為芯片MC14538E ;所述D觸發器U4A為芯片74HC74。
[0018]優選地，該檢測電路還包括有一分頻輸出電路，該分頻輸出電路包括12位二進制串行計數器⑶4040，所述12位二進制串行計數器⑶4040的CLK與D觸發器U4A連接。
[0019]本實用新型與現有技術相比，有益效果在于:本實用新型提供的非接觸式發動機轉速檢測電路，利用汽車發電機工作時轉子旋轉的紋波電流通過電源線輸出，通過感應線圈靠近發電機的電源輸出線，感應發電機轉子旋轉產生的電流紋波，將紋波電壓信號經過放大電路放大，及整形電路將其轉換為方波輸出，并將整形電路輸出的信號經過數字濾波電路將窄脈沖信號濾除，得到干凈的方波信號，由于發電機轉子的極數不同，所以可以根據發電機轉子極數將輸出的方波信號轉換成實際的轉速頻率，然后利用Fw = P * η / 60，計算出發動機對應轉速。本實用新型實現了非接觸式檢測發動機轉速，解決了目前后裝設備獲取發動機脈沖需要破線、ECU檢測技術復雜，成本高，以及通過發動機聲音、電壓脈沖信號檢測容易受到干擾的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型非接觸式發動機轉速檢測電路的原理框圖；
[0021]圖2為本實用新型數字濾波電路濾波信號波形圖；
[0022]圖3為本實用新型非接觸式發動機轉速檢測電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。[0024]請參閱圖1所示，圖1為本實用新型非接觸式發動機轉速檢測電路的原理框圖。本實用新型提供了一種非接觸式發動機轉速檢測電路，主要用于解決目前采用后裝設備獲取發動機脈沖需要破線、通過ECU檢測技術復雜，成本高，以及通過發動機聲音、電壓脈沖信號檢測容易受到干擾的問題。
[0025]其中本實用新型包括有感應線圈L1、放大電路、整形電路、數字濾波電路和分頻電路。所述感應線圈LI與放大電路連接，放大電路與整形電路連接，所述整形電路通過數字濾波電路與分頻電路連接。
[0026]感應線圈LI靠近發電機電源輸出線，用于感應發電機轉子旋轉產生電流紋波，并產生紋波電壓Us。
[0027]所述汽車發電機通過電源線與電瓶連接，用于對電瓶進行充電，當電源線中有電流I經過時，對應就會產生電磁感應，相應地靠近電源線的感應線圈則對應產生感應電壓或電流。
[0028]如圖2、圖3所示，圖2為本實用新型數字濾波電路濾波信號波形圖；圖3為本實用新型非接觸式發動機轉速檢測電路的電路原理圖。
[0029]其中所述放大電路，主要用于將紋波電壓Us經過放大電路放大，其包括有運算放大器U1A，對應芯片為LM358，所述運算放大器UlA的同相輸入端通過電阻R2與感應線圈LI 一端連接，反相輸入端通過電阻Rl與感應線圈LI的另一端連接，輸出端對應輸出放大紋波電壓信號PO，且所述輸出端與反相輸入端之間連接有電阻R3，R3上并聯有電容Cl，其中PO = - Us * R3 / Rl ;所述整形電路，主要用于對輸入的紋波電壓信號PO進行整形，并輸出方波電壓信號PI，其包括有比較器U2A，比較器U2A為芯片LM393，所述比較器U2A的同相輸入端分為兩路，一路通過電阻R6接地，另一路通過電阻R5連接電源；所述比較器U2A的反相輸入端分為兩路，一路通過電阻R7、R9連接電源，另一路通過電阻R4與運算放大器UlA的輸出端連接，且整形電路通過R5，R6分壓產生比較參考電壓Uc，其中Uc=VDD* R6/(R5+R6)，當紋波電壓PO高于Uc，比較器U2A輸出低電平；當紋波電壓低于Uc ，比較器LM393輸出高電平，將紋波信號PO轉換成帶干擾脈沖的方波信號Pl輸出；所述數字濾波電路，主要用于將整形電路輸入的帶干擾脈沖的信號Pl進行濾波處理，以輸出無干擾脈沖的方波信號P4，其包括單穩態觸發器U3A、單穩態觸發器U3B和D觸發器U4A，其中所述單穩態觸發器U3A、單穩態觸發器U3B為芯片MC14538E ;所述D觸發器U4A為芯片74HC74，所述帶干擾脈沖的方波信號Pl上升沿觸發單穩態觸發器U3A，輸出的方波信號P2產生固定脈寬的負脈沖輸出Tl，且Tl的脈沖寬度小于信號寬度但大于噪聲脈沖寬度；所述帶干擾脈沖的方波信號Pl下降沿觸發單穩態觸發器U3B，輸出的方波信號P3產生固定脈寬的負脈沖輸出T2 ;其中所述單穩態觸發器U3A輸出的波形P2作為D觸發器U4A的鎖存CLK，整形電路輸出的信號Pl連接D觸發器U4A的D輸入端，D觸發器U4A的復位端CLR連接U3B輸出P3，D觸發器U4A在CLK的上升沿將D端的值鎖存輸出到Q，當Pl，P2同時為高電平時，D觸發器U4A輸出高電平，當Pl下降沿時，觸發單穩U3B的輸出P3產生一個復位信號將D觸發器的輸出置為低電平，輸出一個正常的脈沖信號，當有干擾信號時，由于脈寬窄，P2在上升沿鎖存的信號Pl已變為低電平，干擾信號被濾除，并輸出無干擾脈沖的方波信號P4;方波信號P4對應輸入到分頻輸出電路，所述分頻輸出電路包括12位二進制串行計數器CD4040，所述12位二進制串行計數器⑶4040的CLK與D觸發器U4A連接，基于計數器電路的二進制分頻原理。
[0030]綜上所述，本實用新型基于電磁感應原理，利用發電機工作時會將轉子旋轉的紋波電流通過電源線輸出，使感應線圈靠近發電機電源輸出線，以感應發電機轉子旋轉產生電流紋波，將紋波電壓信號經過放大電路放大，通過整形電路將其轉換為方波輸出，由于原始信號中夾雜著一些窄脈沖等干擾信號，經過放大電路放大后也會將其放大，整形輸出的波形也會有窄脈沖成分，將整形電路輸出的信號經過數字濾波電路將窄脈沖信號濾除，得到干凈的方波信號，由于發電機轉子的極數不同，所以可以根據發電機轉子極數將輸出的方波信號轉換成實際的轉速頻率。
[0031]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種非接觸式發動機轉速檢測電路，其特征在于，包括: 一感應線圈LI，靠近發電機電源輸出線，用于感應發電機轉子旋轉產生電流紋波，并產生紋波電壓Us ； 一放大電路，用于將紋波電壓Us經過放大電路放大，其包括有運算放大器U1A，所述運算放大器UlA的同相輸入端通過電阻R2與感應線圈LI 一端連接，反相輸入端通過電阻Rl與感應線圈LI的另一端連接，輸出端對應輸出放大紋波電壓信號PO，且所述輸出端與反相輸入端之間連接有電阻R3，其中PO = - Us * R3 / Rl ； 一整形電路，用于對輸入的紋波電壓信號PO進行整形，并輸出方波電壓信號P1，其包括有比較器U2A，所述比較器U2A的同相輸入端分為兩路，一路通過電阻R6接地，另一路通過電阻R5連接電源；所述比較器U2A的反相輸入端分為兩路，一路通過電阻R7、R9連接電源，另一路通過電阻R4與運算放大器UlA的輸出端連接，且整形電路通過R5，R6分壓產生比較參考電壓Uc，其中Uc=VDD* R6/(R5+R6)，當紋波電壓PO高于Uc，比較器U2A輸出低電平；當紋波電壓低于Uc ，比較器LM393輸出高電平，將紋波信號PO轉換成帶干擾脈沖的方波信號Pl輸出； 一數字濾波電路，包括單穩態觸發器U3A、單穩態觸發器U3B和D觸發器U4A，所述帶干擾脈沖的方波信號Pl上升沿觸發單穩態觸發器U3A，輸出的方波信號P2產生固定脈寬的負脈沖輸出Tl，且Tl的脈沖寬度小于信號寬度但大于噪聲脈沖寬度；所述帶干擾脈沖的方波信號Pl下降沿觸發單穩態觸發器U3B,輸出的方波信號P3產生固定脈寬的負脈沖輸出T2 ；其中所述單穩態觸發器U3A輸出的波形P2作為D觸發器U4A的鎖存CLK，整形電路輸出的信號Pl連接D觸發器U4A的D輸入端，D觸發器U4A的復位端CLR連接U3B輸出的P3，D觸發器U4A在CLK的上升沿將D端的值鎖存輸出到Q，當Pl，P2同時為高電平時，D觸發器U4A輸出高電平，當Pl下降沿時，觸發單穩U3B的輸出P3產生一個復位信號將D觸發器的輸出置為低電平，輸出一個正常的脈沖信號，當有干擾信號時，由于干擾脈寬窄，P2在上升沿鎖存的信號Pl已變為低電平，干擾信號被濾除，并輸出無干擾脈沖的方波信號P4。
2.根據權利要求1所述的非接觸式發動機轉速檢測電路，其特征在于，所述放大電路為反向比例放大電路，所述運算放大器UlA為芯片LM358。
3.根據權利要求1所述的非接觸式發動機轉速檢測電路，其特征在于，所述運算放大器UlA的輸出端與反相輸入端之間還連接有與電阻R3并聯的電容Cl。
4.根據權利要求1所述的非接觸式發動機轉速檢測電路，其特征在于，所述比較器U2A為芯片LM393。
5.根據權利要求1所述的非接觸式發動機轉速檢測電路，其特征在于，所述單穩態觸發器U3A、單穩態觸發器U3B為芯片MC14538E ;所述D觸發器U4A為芯片74HC74。
6.根據權利要求1所述的非接觸式發動機轉速檢測電路，其特征在于，還包括有一分頻輸出電路，該分頻輸出電路包括12位二進制串行計數器CD4040，所述12位二進制串行計數器⑶4040的CLK與D觸發器U4A連接。
【文檔編號】G01P3/481GK203519635SQ201320650269
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月22日 優先權日:2013年10月22日
【發明者】梁毛鷂, 楊忠義 申請人:深圳市伊愛高新技術開發有限公司