一種精確確定發動機相位的磁電式傳感器調理電路的製作方法
2023-05-02 23:58:41
專利名稱：一種精確確定發動機相位的磁電式傳感器調理電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於發動機燃油控制技術領域，具體涉及一種精確確定發動機相位的磁電式傳感器調理電路。
背景技術：
在單體泵、高壓共軌發動機燃油控制系統中，對於發動機相位的精確確定是至關重要的，它直接影響著發動機的控制品質。目前採用的發動機相位確定有三種方式。第一種是光電式主要是在發動機的凸輪盤上安裝光碼盤，該方式可以在光碼盤上分出512或更多的信號刻度，通過光碼器輸出脈衝信號完成對發動機相位的精確確定，但由於發動機工作環境的機油、柴油和冷卻水的混合物容易使光碼盤不透光，影響正常信號的輸出；
第二種是霍耳式，主要在發動機的凸輪盤、曲軸盤上安裝霍耳轉速傳感器，用霍耳傳感器的脈衝輸出信號確定發動機的相位，但由於霍耳傳感器的工作頻率範圍受限，在發動機高速情況下容易出現丟信號的故障，同時由於霍耳元件的工作溫度範圍受限，在發動機長期工作時，容易受高溫影響出現工作異常；
第三種是磁電式，主要在發動機的凸輪盤、曲軸盤上安裝磁電式轉速傳感器，用傳感器輸出的正弦波信號經比較器處理出脈衝信號，確定發動機的相位，但使用中由於磁電式傳感器的輸出是正弦波信號，並且隨著轉速的高低信號幅度在發生變化，常規的信號調理電路輸出的矩形波脈衝信號的前沿和後沿會隨著轉速信號幅度發生變化，這樣會導致發動機的相位發生變化，需要用軟體的方式根據轉速的高低進行補償，但受傳感器安裝間隙不同等因素影響，最終的相位確定仍存在一定的誤差，影響發動機的精確控制
發明內容
本發明就是為了解決在磁電式發動機相位確定技術中，常規的信號調理電路輸出的矩形波脈衝信號的前沿和後沿會隨著轉速信號幅度發生變化，導致發動機的相位發生變化，需要用軟體的方式根據轉速的高低進行補償，但受傳感器安裝間隙不同等因素影響，最終的相位確定仍存在一定的誤差，影響發動機的精確控制的問題。本發明的技術方案
一種精確確定發動機相位的磁電式傳感器調理電路，所述調理電路由信號處理電路I和極性確認電路2兩部分組成，S1、S2兩條總線連接磁電式轉速傳感器輸出端，信號處理電路I和極性確認電路2在SI、S2兩條總線上並聯；
信號處理電路I用於對信號疊加處理，使得整個調理電路能夠用單5V進行供電，同時信號經濾波後進行差動放大，之後進行二次濾波再和疊加的電壓進行比較，整個信號處理過程以疊加電壓為相對零點建立在「過零」比較的基礎上，輸出矩形波脈衝信號的後沿不隨著轉速高低導致信號幅度大小發生變化而變化，能夠確保發動機相位精確的確定；極性確認電路2用於確認傳感器的安裝極性，以保證凸輪、曲軸信號處理的一致性；
信號處理電路I中，SI、S2連接到共模濾波電容Cl的兩端，SI和上拉電阻R3、濾波電阻R5的一端相連接，R3的另一端連接到穩壓管Zl的負極上，R5的另一端連接到濾波電容C3的一端、限幅二級管Dl的正極、限幅二級管D2的負極、共模濾波電容C4的一端、放大器UlA的正輸入端3腳，C3的另一端連接到穩壓管Zl的負極上；S2和上拉電阻R2、濾波電阻R4的一端相連接，R2的另一端連接到穩壓管Zl的負極上，R4的另一端連接到濾波電容C2的一端、限幅二級管Dl的負極、限幅二級管D2的正極、共模濾波電容C4的一端、放大器UlA的負輸入端2腳、反饋電阻Rl的一端，C2的另一端連接到穩壓管Zl的負極上；反饋電阻Rl的另一端連接到放大器UlA的輸出端I腳、第二級濾波電阻R9的一端，R9的另一端連接到濾波電容C6的一端、比較器U2A的正輸入端3腳、遲滯電阻R12的一端，C6的另一端連接到穩壓管Zl的負極，R12的另一端連接到比較器U2A的輸出端I腳、上拉電阻R13的一端、 輸出信號OUT上，R13的另一端連接到電壓5V上；穩壓限流電阻Rll的一端連接到電源5V上，Rll的另一端連接到穩壓管Zl的負極、比較器U2A的負輸入端2腳，Zl的正極連接到系統地GND上；放大器UlA的8腳、比較器U2A的8腳連接到電源5V上，放大器UlA的4腳、比較器U2A的4腳連接到系統地GND上；
極性確認電路2中，SI和濾波電阻R15的一端相連接，R15的另一端連接到濾波電容C8的一端、限幅二級管D3的正極、限幅二級管D4的負極、共模濾波電容C9的一端、比較器U2B的正輸入端7腳，C8的另一端連接到系統地GND上；S2和濾波電阻R14的一端相連接，R14的另一端連接到濾波電容C7的一端、限幅二級管D3的負極、限幅二級管D4的正極、共模濾波電容C9的另一端、比較器U2B的負輸入端6腳，Cl的另一端連接到系統地GND上；比較器U2B的輸出端I腳和上拉電阻R16的一端、輸出信號0UT2相聯，R16的另一端連接到系統電源5V上。本發明的有益效果
1.信號處理電路I，能夠確保發動機相位精確確定；
2.極性確認電路2，能夠保證凸輪、曲軸信號處理的一致性；
3.只需要單5V供電，採用通用的放大器和比較器，整體結構簡單，穩定性和可靠性都易於保證。
圖I為本發明的電路 圖2為正極性時的輸出波形 圖3為負極性時的輸出波形圖。
具體實施例方式一種精確確定發動機相位的磁電式傳感器調理電路，由信號處理電路I和極性確認電路2兩部分組成，SI、S2兩條總線連接磁電式轉速傳感器輸出端，信號處理電路I和2電路在SI、S2兩條總線上並聯；
信號處理電路I用於對信號疊加處理，使得整個調理電路能夠用單5V進行供電，同時信號經濾波後進行差動放大，之後進行二次濾波再和疊加的電壓進行比較，整個信號處理過程建立在「過零」比較的基礎上以疊加電壓為相對零點，輸出矩形波脈衝信號的後沿不隨著轉速高低導致信號幅度大小發生變化而變化，能夠確保發動機相位精確的確定；極性確認電路2用於確認傳感器的安裝極性，以保證凸輪、曲軸信號處理的一致性；
信號處理電路I中，SI、S2連接到共模濾波電容Cl的兩端，SI和上拉電阻R3、濾波電阻R5的一端相連接，R3的另一端連接到穩壓管Zl的負極上，R5的另一端連接到濾波電容C3的一端、限幅二級管Dl的正極、限幅二級管D2的負極、共模濾波電容C4的一端、放大器UlA的正輸入端3腳，C3的另一端連接到穩壓管Zl的負極上；S2和上拉電阻R2、濾波電阻R4的一端相連接，R2的另一端連接到穩壓管Zl的負極上，R4的另一端連接到濾波電容C2的一端、限幅二級管Dl的負極、限幅二級管 D2的正極、共模濾波電容C4的一端、放大器UlA的負輸入端2腳、反饋電阻Rl的一端，C2的另一端連接到穩壓管Zl的負極上；反饋電阻Rl的另一端連接到放大器UlA的輸出端I腳、第二級濾波電阻R9的一端，R9的另一端連接到濾波電容C6的一端、比較器U2A的正輸入端3腳、遲滯電阻R12的一端，C6的另一端連接到穩壓管Zl的負極，R12的另一端連接到比較器U2A的輸出端I腳、上拉電阻R13的一端、輸出信號OUT上，R13的另一端連接到電壓5V上；穩壓限流電阻Rll的一端連接到電源5V上，Rll的另一端連接到穩壓管Zl的負極、比較器U2A的負輸入端2腳，Zl的正極連接到系統地GND上；放大器UlA的8腳、比較器U2A的8腳連接到電源5V上，放大器UlA的4腳、比較器U2A的4腳連接到系統地GND上；
極性確認電路2中，SI和濾波電阻R15的一端相連接，R15的另一端連接到濾波電容C8的一端、限幅二級管D3的正極、限幅二級管D4的負極、共模濾波電容C9的一端、比較器U2B的正輸入端7腳，C8的另一端連接到系統地GND上；S2和濾波電阻R14的一端相連接，R14的另一端連接到濾波電容C7的一端、限幅二級管D3的負極、限幅二級管D4的正極、共模濾波電容C9的另一端、比較器U2B的負輸入端6腳，Cl的另一端連接到系統地GND上；比較器U2B的輸出端I腳和上拉電阻R16的一端、輸出信號0UT2相聯，R16的另一端連接到系統電源5V上。信號處理電路I是轉速信號的主要處理電路，對轉速信號進行一次濾波、限幅、放大、二次濾波、比較輸出。5V的電壓信號通過限流電阻R11、穩壓管Zl形成電壓VI，用與對輸入信號S1、S2的電位提升，同時連接到比較器U2A的負輸入端，使比較器U2A以提升電壓Vl為相對零點形成虛擬的「過零」比較。輸入信號正負極SI、S2首先通過上拉電阻R2、R3連接到電壓信號Vl上形成對信號電位的提升，保證整個電路轉速處理電路能夠用單5V進行供電。經提升後的S1、S2信號首先通過共模抑止電容Cl形成對共模信號的濾波，然後SI通過濾波電阻R5、濾波電容C3, S2通過濾波電阻R4、濾波電容C2,基於電壓信號Vl形成一次濾波。經濾波後的信號用二極體D1、D2形成正、負兩個方向的限幅(〈O. 7V)，用於保護放大器UlA的輸入，電容C4對濾波後的信號進行第二次共模濾波。經濾波後的信號通過放大器UlA和反饋電阻Rl進行放大，使UlA的輸出信號幅度不隨著原始輸入信號S1、S2的幅度產生變化，保證進入比較電路的信號在整個工作範圍內只發生頻率變化，保持幅度不變。經放大後的信號通過濾波電阻R9、濾波電容C6形成二次濾波，此信號和提升電壓Vl分別進入比較器U2A的正、負輸入端進行比較，輸出脈衝信號到比較器U2A的輸出，電阻R12使比較器產生一定的遲滯，保證電平比較時不發生振蕩，上拉電阻R13是為了比較器U2A集電極開路的需要，提供電壓源。極性確認電路2主要作用是為了確定傳感器信號的極性，對轉速信號進行濾波、限幅、比較輸出。SI信號通過濾波電阻R15、濾波電容C8進行一階濾波，S2信號通過濾波電阻R14、濾波電容C7進行一階濾波，二極體D3、D4對濾波後的信號進行正、負兩個方向的限幅，用於保護比較器U2B的輸入，電容C9對濾波後的信號進行共模濾波，之後通過比較器U2B輸出脈衝信 號，上拉電阻R16是為了比較器U2B集電極開路的需要，提供電壓源。當處理電路正確地連接到傳感器的輸出信號正、負極性時，輸出信號0UT1、0UT2都輸出脈衝信號，如圖2所示信號；當處理電路信號接反時，輸出信號OUTl為低電平、0UT2輸出脈衝信號，如圖3所示信號，需要更正連接方式，保證信號調理電路的正常工作。
權利要求
1.一種精確確定發動機相位的磁電式傳感器調理電路，其特徵在於，所述調理電路由信號處理電路(I)和極性確認電路(2)兩部分組成，S1、S2兩條總線連接磁電式轉速傳感器輸出端，信號處理電路(I)和極性確認電路(2)在SI、S2兩條總線上並聯； 信號處理電路(I)用於對信號疊加處理，使得整個調理電路能夠用單5V進行供電，同時信號經濾波後進行差動放大，之後進行二次濾波再和疊加的電壓進行比較，整個信號處理過程以疊加電壓為相對零點建立在「過零」比較的基礎上，輸出矩形波脈衝信號的後沿不隨著轉速高低導致信號幅度大小發生變化而變化，能夠確保發動機相位精確的確定；極性確認電路(2)用於確認傳感器的安裝極性，以保證凸輪、曲軸信號處理的一致性； 信號處理電路(I)中，SI、S2連接到共模濾波電容Cl的兩端，SI和上拉電阻R3、濾波電阻R5的一端相連接，R3的另一端連接到穩壓管Zl的負極上，R5的另一端連接到濾波電容C3的一端、限幅二級管Dl的正極、限幅二級管D2的負極、共模濾波電容C4的一端、放大器UlA的正輸入端3腳，C3的另一端連接到穩壓管Zl的負極上；S2和上拉電阻R2、濾波電 阻R4的一端相連接，R2的另一端連接到穩壓管Zl的負極上，R4的另一端連接到濾波電容C2的一端、限幅二級管Dl的負極、限幅二級管D2的正極、共模濾波電容C4的一端、放大器UlA的負輸入端2腳、反饋電阻Rl的一端，C2的另一端連接到穩壓管Zl的負極上；反饋電阻Rl的另一端連接到放大器UlA的輸出端I腳、第二級濾波電阻R9的一端，R9的另一端連接到濾波電容C6的一端、比較器U2A的正輸入端3腳、遲滯電阻R12的一端，C6的另一端連接到穩壓管Zl的負極，R12的另一端連接到比較器U2A的輸出端I腳、上拉電阻R13的一端、輸出信號OUT上，R13的另一端連接到電壓5V上；穩壓限流電阻Rll的一端連接到電源5V上，Rll的另一端連接到穩壓管Zl的負極、比較器U2A的負輸入端2腳，Zl的正極連接到系統地GND上；放大器UlA的8腳、比較器U2A的8腳連接到電源5V上，放大器UlA的.4腳、比較器U2A的4腳連接到系統地GND上； 極性確認電路(2)中，SI和濾波電阻R15的一端相連接，R15的另一端連接到濾波電容C8的一端、限幅二級管D3的正極、限幅二級管D4的負極、共模濾波電容C9的一端、比較器U2B的正輸入端7腳，C8的另一端連接到系統地GND上；S2和濾波電阻R14的一端相連接，R14的另一端連接到濾波電容C7的一端、限幅二級管D3的負極、限幅二級管D4的正極、共模濾波電容C9的另一端、比較器U2B的負輸入端6腳，Cl的另一端連接到系統地GND上；比較器U2B的輸出端I腳和上拉電阻R16的一端、輸出信號0UT2相聯，R16的另一端連接到系統電源5V上。
全文摘要
本發明公開了一種精確確定發動機相位的磁電式傳感器調理電路，由信號處理電路1和極性確認電路2兩部分組成，S1、S2兩條總線連接磁電式轉速傳感器輸出端，信號處理電路1和極性確認電路2在S1、S2上並聯；信號處理電路1用於對信號疊加處理，使得整個調理電路能夠用單5V進行供電，同時信號經濾波後進行差動放大，之後進行二次濾波再和疊加的電壓進行比較，整個信號處理過程建立在「過零」比較的基礎上，輸出矩形波脈衝信號的後沿不隨著轉速高低發生變化；極性確認電路2用於確認傳感器的安裝極性。本發明能夠確保發動機相位精確確定；能夠保證凸輪、曲軸信號處理的一致性；採用通用的放大器和比較器，整體結構簡單，穩定性和可靠性都易於保證。
文檔編號G01P21/00GK102645557SQ20121013651
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月6日 優先權日2012年5月6日
發明者呂田有, 姜承賦, 孟長江, 楊風秋, 王孝, 白思春, 範燕朝, 褚全紅, 賈利 申請人:中國兵器工業集團第七0研究所