一種非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路，利用汽車發(fā)電機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的紋波電流通過電源線輸出，通過感應(yīng)線圈靠近發(fā)電機(jī)的電源輸出線，感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電流紋波，將紋波電壓信號經(jīng)過放大電路放大，及整形電路將其轉(zhuǎn)換為方波輸出，并將整形電路輸出的信號經(jīng)過數(shù)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(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的極數(shù)不同，所以可以根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子極數(shù)將輸出的方波信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際的轉(zhuǎn)速頻率，然后利用Fw=P*n/60，計(jì)算出發(fā)動機(jī)對應(yīng)轉(zhuǎn)速。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了非接觸式檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，解決了目前后裝設(shè)備獲取發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖需要破線、通過ECU的檢測技術(shù)復(fù)雜，成本高，以及通過發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及的是一種非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是評估發(fā)動機(jī)動力性的重要指標(biāo)之一，通常采用轉(zhuǎn)速傳感器與飛輪上面的信號齒相對應(yīng)，以測量發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為發(fā)動機(jī)曲軸每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù)，用η表示，單位為r/min。
[0003]發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)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(shè)備獲取發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速脈沖信號，這種方式需要破線取轉(zhuǎn)速脈沖；二、利用汽車電子控制單元(ECU)讀取測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，例如OBD接口，這種方式技術(shù)復(fù)雜，成本較高；三、通過檢測發(fā)動機(jī)聲音、發(fā)電機(jī)電壓脈沖信號測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，但是容易受到干擾，其測量準(zhǔn)確性不高。
[0004]由于汽車發(fā)電機(jī)不論是交流發(fā)電機(jī)還是直流發(fā)電機(jī)，其在工作時(shí)都會產(chǎn)生紋波，而紋波的頻率Fw取決于轉(zhuǎn)子極數(shù)P和轉(zhuǎn)速n，其關(guān)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(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流紋波，來檢測發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的電路，以檢測出汽車發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]為此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路，以解決目前后裝設(shè)備獲取發(fā)動機(jī)脈沖需要破線、通過ECU檢測技術(shù)復(fù)雜，成本高，以及通過發(fā)動機(jī)聲音、電壓脈沖信號檢測容易受到干擾的問題。
[0008]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0009]一種非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路，包括:
[0010]一感應(yīng)線圈LI，靠近發(fā)電機(jī)電源輸出線，用于感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電流紋波，并產(chǎn)生紋波電壓Us ；
[0011]一放大電路，用于將紋波電壓Us經(jīng)過放大電路放大，其包括有運(yùn)算放大器U1A，所述運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端通過電阻R2與感應(yīng)線圈LI 一端連接，反相輸入端通過電阻Rl與感應(yīng)線圈LI的另一端連接，輸出端對應(yīng)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(jìn)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(yùn)算放大器UlA的輸出端連接，且整形電路通過R5，R6分壓產(chǎn)生比較參考電壓Uc，其中Uc=VDD* R6/(R5+R6)，當(dāng)紋波電壓PO高于Uc，比較器U2A輸出低電平；當(dāng)紋波電壓低于Uc ，比較器LM393輸出高電平，將紋波信號PO轉(zhuǎn)換成帶干擾脈沖的方波信號Pl輸出；
[0013]一數(shù)字濾波電路，包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3A、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3B和D觸發(fā)器U4A，所述帶干擾脈沖的方波信號Pl上升沿觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3A，輸出的方波信號P2產(chǎn)生固定脈寬的負(fù)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(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3B，輸出的方波信號P3產(chǎn)生固定脈寬的負(fù)脈沖輸出T2 ;其中所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3A輸出的波形P2作為D觸發(fā)器U4A的鎖存CLK，整形電路輸出的信號Pl連接D觸發(fā)器U4A的D輸入端，D觸發(fā)器U4A的復(fù)位端CLR連接U3B輸出的P3，D觸發(fā)器U4A在CLK的上升沿將D端的值鎖存輸出到Q，當(dāng)P1，P2同時(shí)為高電平時(shí)，D觸發(fā)器U4A輸出高電平，當(dāng)Pl下降沿時(shí)，觸發(fā)單穩(wěn)U3B的輸出P3產(chǎn)生一個復(fù)位信號將D觸發(fā)器的輸出置為低電平，輸出一個正常的脈沖信號，當(dāng)有干擾信號時(shí)，由于干擾脈寬窄，P2在上升沿鎖存的信號Pl已變?yōu)榈碗娖?，干擾信號被濾除，并輸出無干擾脈沖的方波信號P4。
[0014]優(yōu)選地，所述放大電路為反向比例放大電路，所述運(yùn)算放大器UlA為芯片LM358。
[0015]優(yōu)選地，所述運(yùn)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(lián)的電容Cl。
[0016]優(yōu)選地，所述比較器U2A為芯片LM393。
[0017]優(yōu)選地，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3A、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3B為芯片MC14538E ;所述D觸發(fā)器U4A為芯片74HC74。
[0018]優(yōu)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(jìn)制串行計(jì)數(shù)器⑶4040，所述12位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器⑶4040的CLK與D觸發(fā)器U4A連接。
[0019]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于:本實(shí)用新型提供的非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路，利用汽車發(fā)電機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的紋波電流通過電源線輸出，通過感應(yīng)線圈靠近發(fā)電機(jī)的電源輸出線，感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電流紋波，將紋波電壓信號經(jīng)過放大電路放大，及整形電路將其轉(zhuǎn)換為方波輸出，并將整形電路輸出的信號經(jīng)過數(shù)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(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的極數(shù)不同，所以可以根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子極數(shù)將輸出的方波信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際的轉(zhuǎn)速頻率，然后利用Fw = P * η / 60，計(jì)算出發(fā)動機(jī)對應(yīng)轉(zhuǎn)速。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了非接觸式檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，解決了目前后裝設(shè)備獲取發(fā)動機(jī)脈沖需要破線、ECU檢測技術(shù)復(fù)雜，成本高，以及通過發(fā)動機(jī)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(shí)用新型非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路的原理框圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型數(shù)字濾波電路濾波信號波形圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。[0024]請參閱圖1所示，圖1為本實(shí)用新型非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路的原理框圖。本實(shí)用新型提供了一種非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路，主要用于解決目前采用后裝設(shè)備獲取發(fā)動機(jī)脈沖需要破線、通過ECU檢測技術(shù)復(fù)雜，成本高，以及通過發(fā)動機(jī)聲音、電壓脈沖信號檢測容易受到干擾的問題。
[0025]其中本實(shí)用新型包括有感應(yīng)線圈L1、放大電路、整形電路、數(shù)字濾波電路和分頻電路。所述感應(yīng)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(shù)字濾波電路與分頻電路連接。
[0026]感應(yīng)線圈LI靠近發(fā)電機(jī)電源輸出線，用于感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電流紋波，并產(chǎn)生紋波電壓Us。
[0027]所述汽車發(fā)電機(jī)通過電源線與電瓶連接，用于對電瓶進(jìn)行充電，當(dāng)電源線中有電流I經(jīng)過時(shí)，對應(yīng)就會產(chǎn)生電磁感應(yīng)，相應(yīng)地靠近電源線的感應(yīng)線圈則對應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電壓或電流。
[0028]如圖2、圖3所示，圖2為本實(shí)用新型數(shù)字濾波電路濾波信號波形圖；圖3為本實(shí)用新型非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)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(jīng)過放大電路放大，其包括有運(yùn)算放大器U1A，對應(yīng)芯片為LM358，所述運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端通過電阻R2與感應(yīng)線圈LI 一端連接，反相輸入端通過電阻Rl與感應(yīng)線圈LI的另一端連接，輸出端對應(yīng)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(lián)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(jìn)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(yùn)算放大器UlA的輸出端連接，且整形電路通過R5，R6分壓產(chǎn)生比較參考電壓Uc，其中Uc=VDD* R6/(R5+R6)，當(dāng)紋波電壓PO高于Uc，比較器U2A輸出低電平；當(dāng)紋波電壓低于Uc ，比較器LM393輸出高電平，將紋波信號PO轉(zhuǎn)換成帶干擾脈沖的方波信號Pl輸出；所述數(shù)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(jìn)行濾波處理，以輸出無干擾脈沖的方波信號P4，其包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3A、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3B和D觸發(fā)器U4A，其中所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3A、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3B為芯片MC14538E ;所述D觸發(fā)器U4A為芯片74HC74，所述帶干擾脈沖的方波信號Pl上升沿觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3A，輸出的方波信號P2產(chǎn)生固定脈寬的負(fù)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(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3B，輸出的方波信號P3產(chǎn)生固定脈寬的負(fù)脈沖輸出T2 ;其中所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3A輸出的波形P2作為D觸發(fā)器U4A的鎖存CLK，整形電路輸出的信號Pl連接D觸發(fā)器U4A的D輸入端，D觸發(fā)器U4A的復(fù)位端CLR連接U3B輸出P3，D觸發(fā)器U4A在CLK的上升沿將D端的值鎖存輸出到Q，當(dāng)Pl，P2同時(shí)為高電平時(shí)，D觸發(fā)器U4A輸出高電平，當(dāng)Pl下降沿時(shí)，觸發(fā)單穩(wěn)U3B的輸出P3產(chǎn)生一個復(fù)位信號將D觸發(fā)器的輸出置為低電平，輸出一個正常的脈沖信號，當(dāng)有干擾信號時(shí)，由于脈寬窄，P2在上升沿鎖存的信號Pl已變?yōu)榈碗娖?，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(yīng)輸入到分頻輸出電路，所述分頻輸出電路包括12位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器CD4040，所述12位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器⑶4040的CLK與D觸發(fā)器U4A連接，基于計(jì)數(shù)器電路的二進(jìn)制分頻原理。
[0030]綜上所述，本實(shí)用新型基于電磁感應(yīng)原理，利用發(fā)電機(jī)工作時(shí)會將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的紋波電流通過電源線輸出，使感應(yīng)線圈靠近發(fā)電機(jī)電源輸出線，以感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電流紋波，將紋波電壓信號經(jīng)過放大電路放大，通過整形電路將其轉(zhuǎn)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(jīng)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(jīng)過數(shù)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(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的極數(shù)不同，所以可以根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子極數(shù)將輸出的方波信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際的轉(zhuǎn)速頻率。
[0031]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路，其特征在于，包括: 一感應(yīng)線圈LI，靠近發(fā)電機(jī)電源輸出線，用于感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電流紋波，并產(chǎn)生紋波電壓Us ； 一放大電路，用于將紋波電壓Us經(jīng)過放大電路放大，其包括有運(yùn)算放大器U1A，所述運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端通過電阻R2與感應(yīng)線圈LI 一端連接，反相輸入端通過電阻Rl與感應(yīng)線圈LI的另一端連接，輸出端對應(yīng)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(jìn)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(yùn)算放大器UlA的輸出端連接，且整形電路通過R5，R6分壓產(chǎn)生比較參考電壓Uc，其中Uc=VDD* R6/(R5+R6)，當(dāng)紋波電壓PO高于Uc，比較器U2A輸出低電平；當(dāng)紋波電壓低于Uc ，比較器LM393輸出高電平，將紋波信號PO轉(zhuǎn)換成帶干擾脈沖的方波信號Pl輸出； 一數(shù)字濾波電路，包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3A、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3B和D觸發(fā)器U4A，所述帶干擾脈沖的方波信號Pl上升沿觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3A，輸出的方波信號P2產(chǎn)生固定脈寬的負(fù)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(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3B,輸出的方波信號P3產(chǎn)生固定脈寬的負(fù)脈沖輸出T2 ；其中所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3A輸出的波形P2作為D觸發(fā)器U4A的鎖存CLK，整形電路輸出的信號Pl連接D觸發(fā)器U4A的D輸入端，D觸發(fā)器U4A的復(fù)位端CLR連接U3B輸出的P3，D觸發(fā)器U4A在CLK的上升沿將D端的值鎖存輸出到Q，當(dāng)Pl，P2同時(shí)為高電平時(shí)，D觸發(fā)器U4A輸出高電平，當(dāng)Pl下降沿時(shí)，觸發(fā)單穩(wěn)U3B的輸出P3產(chǎn)生一個復(fù)位信號將D觸發(fā)器的輸出置為低電平，輸出一個正常的脈沖信號，當(dāng)有干擾信號時(shí)，由于干擾脈寬窄，P2在上升沿鎖存的信號Pl已變?yōu)榈碗娖剑蓴_信號被濾除，并輸出無干擾脈沖的方波信號P4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)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(yùn)算放大器UlA為芯片LM358。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路，其特征在于，所述運(yùn)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(lián)的電容Cl。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路，其特征在于，所述比較器U2A為芯片LM393。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路，其特征在于，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3A、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U3B為芯片MC14538E ;所述D觸發(fā)器U4A為芯片74HC74。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)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(jìn)制串行計(jì)數(shù)器CD4040，所述12位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器⑶4040的CLK與D觸發(fā)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(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】梁毛鷂, 楊忠義 申請人:深圳市伊愛高新技術(shù)開發(fā)有限公司