一種風機轉速傳感器的製造方法

2023-07-30 15:18:01 1

一種風機轉速傳感器的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種風機轉速傳感器，包括一個中心固定在風機轉軸上的圓盤、兩個磁鋼和一個霍爾開關電路，所述兩個磁鋼以圓盤中心為基準對稱的設置於圓盤上可隨風機轉軸旋轉，且一個磁鋼正上方安裝靜止的霍爾開關電路；風機轉速通過旋轉的磁鋼和安裝靜止的霍爾開關電路輸出轉速信號，轉速信號通過轉速-頻率變換器轉變成電壓高低變化的頻率信號，頻率信號通過等時間開放和關閉的門電路輸送至計數器，經過計數器計數後，將頻率信號輸送至延時電路，通過延時電路對接受到的脈衝串取平均電壓，將平均電壓與設定的比較電壓比較，當電壓信號大於比較電壓時輸出電平由高電平變成低電平；當電壓信號小於或等於比較電壓時輸出電平保持高電平或者由低電平變成高電平。
【專利說明】一種風機轉速傳感器

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種風機轉速傳感器，具體涉及一種通過輸出高低電平來判斷風機轉速是否過某一轉速點的傳感器。

【背景技術】
[0002]在許多風機設備中都須測量風機的轉速，用來判斷風機的轉速是否超過某一正常轉速範圍，例如:風機轉速達到彡2000 ±0.5%轉/分鐘，輸出低電平((0.5V)，風機轉速< 2000±0.5%轉/分鐘，輸出高電平(彡5V)。目前常見的轉速傳感器是採用模擬電路採集脈衝信號來轉化輸出高低電平的，精度較低，受溫度變化影響大，在很多工業領域使用受到限制，主要原因為:
[0003]傳統的判斷風機轉速是否超過某一範圍的傳感器利用555時基電路組成延時電路，每個下降沿觸發延時電路產生一個脈衝，對脈衝串取平均電壓，平均電壓輸入電壓比較器後輸出高、低電平，這種傳感器由於平均電壓受溫度變化影響比較大，穩定性差，導致在工業領域(_40°C?+85°C )使用精度差，精度為3%?5%。
[0004]由於沒有工作溫度範圍寬、測量精度高的傳感器，風機無法在寬溫範圍下高精度判斷轉速是否超過正常範圍，無法準確提供保護風機的信號。


【發明內容】

[0005]本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種風機轉速傳感器，在寬工作溫度範圍使用時能高精度判斷風機轉速是否超過正常範圍，解決對風機轉速高精度的測量難題，特別是溫度變化惡劣環境下的高精度的測量問題。
[0006]本發明的技術方案如下:
[0007]一種風機轉速傳感器，包括一個中心固定在風機轉軸上的圓盤、兩個磁鋼和一個霍爾開關電路，所述兩個磁鋼以圓盤中心為基準對稱的設置於圓盤上可隨風機轉軸旋轉，且一個磁鋼正上方安裝靜止的霍爾開關電路；
[0008]包括轉速-頻率變換器、門電路、計數器、延時電路、比較輸出和門信號發生器；所述霍爾開關電路與轉速-頻率變換器相連；轉速-頻率變換器與門電路相連；門電路分別與門信號發生器和計數器相連；計數器和延時電路相連；延時電路和比較輸出相連；
[0009]風機轉速通過旋轉的磁鋼和安裝靜止的霍爾開關電路輸出轉速信號，轉速信號通過轉速-頻率變換器轉變成電壓高低變化的頻率信號，頻率信號通過等時間開放和關閉的門電路輸送至計數器，經過計數器計數後，將頻率信號輸送至延時電路，通過延時電路對接受到的脈衝串取平均電壓，將平均電壓與設定的比較電壓比較，當電壓信號大於比較電壓時輸出電平由高電平變成低電平；當電壓信號小於或等於比較電壓時輸出電平保持高電平或者由低電平變成高電平。
[0010]進一步的，包括清零信號發生器，所述清零信號發生器與門信號發生器和計數器相連，當門信號發生器發出門信號時，用其上升沿觸動清零信號發生器，使其發出一個很窄的清零信號，使計數器清零。保證計數器能夠正確讀數脈衝信號，不引起計數混亂。
[0011]進一步的，所述霍爾開關電路為HK624寬溫霍爾開關電路。
[0012]進一步的，所有元器件的工作溫度範圍可達到_40°C?+85°C。
[0013]本發明具有以下效果:
[0014]1、採用工作溫度範圍寬的元器件的風機傳感器具有很寬的工作溫度範圍，能達到-40。。?+85°Co
[0015]2、採用了數字電路計數器記錄脈衝的下降沿，脈衝下降沿和計數器的設定值不受溫度的影響，從而保證全溫區內的精度可達到0.5%。
[0016]3、採用這種設計方法的判斷風機轉速是否過某一轉速點的傳感器經過高溫測試、低溫測試、高溫貯存、溫度循環、高溫壽命、隨機振動、衝擊、EMC試驗後能夠滿足技術要求，可以解決野外使用的設備中風機需高精度測量轉速是否在正常範圍的難題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為圓盤圖；
[0018]圖2為圓盤與風機轉軸安裝示意圖；
[0019]圖3為傳感器電路框圖；
[0020]圖4為原理框圖上各點波形時序圖。
[0021]圖中:轉速-頻率變換器1、計數器2、門信號發生器3、清零信號發生器4、門電路5、延時電路6、比較輸出7、霍爾開關電路8、磁鋼9、風機轉軸10、圓盤11。

【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0023]設計一個圓盤11如圖1，在圓盤上安裝兩個磁鋼9，將圓盤中心固定在風機轉軸10上，用HK624寬溫霍爾開關電路8做感應頭，感應頭距離磁鋼5mm正對磁鋼安裝，如圖2。
[0024]通過輸出高低電平來判斷風機轉速是否過某一轉速點的高精度傳感器的電路框圖如圖3所示，所有元器件選用工作溫度範圍能達到-40°C?+85°C的器件，用+15V直流電源為傳感器供電，霍爾開關電路(8)與轉速-頻率變換器(1)相連；轉速-頻率變換器(1)與門電路(5)相連；門電路(5)分別與門信號發生器(3)和計數器(2)相連；計數器(2)還與清零信號發生器(4)和延時電路(6)相連；門信號發生器(3)和清零信號發生器(4)相連；延時電路(6)和比較輸出(7)相連。
[0025]風機轉速通過旋轉的磁鋼和安裝靜止的霍爾開關電路輸出轉速信號，轉速信號通過轉速-頻率變換器轉變成電壓高低變化的頻率信號，頻率信號通過等時間開放和關閉的門電路輸送至計數器，經過計數器計數後，將頻率信號輸送至延時電路，通過延時電路對接受到的脈衝串取平均電壓，將平均電壓與設定的比較電壓比較，當電壓信號大於比較電壓時輸出電平由高電平變成低電平；當電壓信號小於或等於比較電壓時輸出電平保持高電平或者由低電平變成高電平。
[0026]其中，門電路的作用是在門信號的控制下，間隔地開放一定時間，讓轉速-頻率變換電路1在0?2000轉/分鐘時產生的頻率為0?66.6Hz (因每轉產生2個脈衝)，所以門信號發生器3每次使門電路5開啟1秒鐘，則計數器上讀數即為倍頻率。門信號發生器3每隔一定時間產生一個持續時間為2秒的門脈衝，為了不引起計數混亂造成無法正確讀數，用清零電路4產生清零信號，清零電路受門電路的控制，清零信號在每次門被打開的瞬間產生，圖4為原理框圖上各點波形時序圖，圖中各點波形的意義如下:
[0027]A點:為轉速-頻率變換器1輸出的脈衝信號，其頻率(周期)隨轉速變化而變化。
[0028]B點:為門信號發生器3輸出的閘門信號(也稱閘門脈衝)，它控制門電路5的開啟和關閉。
[0029]C點:為經過門電路5輸出的技術信號，如果門信號的脈衝寬度為1秒，且計數器在開始計數的時刻處於「0」態(即各位讀數全為零)，則計數器上的讀數即為轉速-頻率變換器1的輸出頻率，亦即客觀上反映了被測量的轉速。
[0030]D點:零信號，它的作用是當計數器2每次計數開始時，使計數器處於零態，從圖上可以看出，清零信號應出現在閘門信號使門電路5開啟的瞬間，亦即B點波形開始上升的時亥IJ。當門信號發生器3發出門信號時，用其上升沿觸動清零信號發生器4，使其發出一個很窄的清零信號，使計數器清零。
[0031]雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
【權利要求】
1.一種風機轉速傳感器，其特徵在於:包括一個中心固定在風機轉軸上的圓盤、兩個磁鋼和一個霍爾開關電路，所述兩個磁鋼以圓盤中心為基準對稱的設置於圓盤上可隨風機轉軸旋轉，且一個磁鋼正上方安裝靜止的霍爾開關電路； 包括轉速-頻率變換器、門電路、計數器、延時電路、比較輸出和門信號發生器；所述霍爾開關電路與轉速-頻率變換器相連；轉速-頻率變換器與門電路相連；門電路分別與門信號發生器和計數器相連；計數器和延時電路相連；延時電路和比較輸出相連； 風機轉速通過旋轉的磁鋼和安裝靜止的霍爾開關電路輸出轉速信號，轉速信號通過轉速-頻率變換器轉變成電壓高低變化的頻率信號，頻率信號通過等時間開放和關閉的門電路輸送至計數器，經過計數器計數後，將頻率信號輸送至延時電路，通過延時電路對接受到的脈衝串取平均電壓，將平均電壓與設定的比較電壓比較，當電壓信號大於比較電壓時輸出電平由高電平變成低電平；當電壓信號小於或等於比較電壓時輸出電平保持高電平或者由低電平變成高電平。
2.根據權利要求1所述的一種風機轉速傳感器，其特徵在於:包括清零信號發生器，所述清零信號發生器與門信號發生器和計數器相連，當門信號發生器發出門信號時，用其上升沿觸動清零信號發生器，使其發出一個很窄的清零信號，使計數器清零。
3.根據權利要求1所述的一種風機轉速傳感器，其特徵在於:所述霍爾開關電路為HK624寬溫霍爾開關電路。
4.根據權利要求1所述的一種風機轉速傳感器，其特徵在於:所有元器件的工作溫度範圍可達到_40°C?+85 °C。
【文檔編號】G01P3/487GK104483504SQ201410633472
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】劉澤金, 趙仁慶 申請人:南京中旭電子科技有限公司