专利名称：汽车制动灯传感器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传感器系统，尤其涉及一种汽车制动灯传感器系统。
背景技术：
一般那汽车制动灯的开启是通过汽车制动踏板下方安装一个开关按钮直接控制汽车制动灯的开启和关闭。此种方式为机械接触式开关控制，其使用寿命受到限制。
发明内容
针对以上问题本发明提供了一种使用寿命长，且可增强制动安全性的汽车制动灯传感器系统。本传感器系统将汽车制动动作转化为电信号并输送给汽车控制系统。避免机械接触式工作方式，增加产品使用寿命。本传感器系统是汽车制动系统的组成部分，需要能够直接检测制动动作并给出电信号控制汽车制动灯的开启和关闭，实时提醒后方车辆，车辆处在制动状态。为了解决以上问题本发明提供了一种汽车制动灯传感器系统，其特征在于:包括制动主缸、活塞、永久磁铁、霍尔开关元件、感应装置；
活塞位于制动主缸内部，可沿制动主缸轴线位移，活塞上安装有永久磁铁，当活塞发生位移时，安装在活塞上的永久磁铁也跟着一起位移；· 在制动主缸外部安装有带有霍尔开关元件的感应装置，霍尔开关元件用于感应永久磁铁的磁场强度变化；
制动主缸和感应装置及其内部的霍尔开关元件组成一个整体，与活塞和永久磁铁组成的一个整体在汽车制动时产生相对运动。所述的永久磁铁为环形，环形的轴线方向为其充磁方向。所述的永久磁铁中磁力线穿过霍尔开关元件的感应点，该点的磁场强度Btl的水平分量为传感器霍尔开关元件感应点处的无效磁场B1，该点的磁场强度Btl的垂直分量为霍尔开关元件感应点处的有效磁场B2，所述有效磁场B2即为正向垂直于霍尔开关元件感应点方向的磁所述的霍尔开关兀件打开的磁场强度为3.4-7.7 mT,关闭的磁场强度1.8-5.4mT。所述将开关信号转化为高低电平信号的传感器处理电路:其Jl端子1，3脚输出，4脚电源正极，2脚电源负极；电源正极和二极管Dl脚2，D2脚2相连，二极管Dl脚I与电阻Rl脚I'Cl脚1、R5脚2、三极管Q2脚2、稳压管D3脚I相连，电阻Rl脚2与C2脚1、霍尔Ul脚I相连，电阻R5脚I与R4脚I相连，电阻R4脚2与三极管Q2脚I相连，三极管Q2脚3与稳压二极管D3脚2、R6脚1、R7脚1、R8脚I相连，R6脚2、R7脚2、R7脚2与输出Jl脚I相连；
D2脚I与电容C3脚1、R9脚1、R2脚2、Ul脚2、脚4相连，电阻R9脚2与C4脚1、霍尔U2脚I相连，电阻R2脚I与R3脚I相连，电阻R3脚2与三极管Ql脚I相连，三极管Ql脚3与Ul脚I相连，Ul脚3与输出Jl脚3相连；Cl脚2、C2脚2、C3脚2、C4脚2、Yl脚2、Y2脚2、三极管Ql脚2与电源负极相连；霍尔开关元件Yl导通，通过偏置电阻使得三极管Q2饱和，从而使电源输出到BTS为高电平，Yl截止时Q2截止，BTS端通过后端下拉电阻变为低电平；
霍尔开关元件Y2导通，通过偏置电阻使得三极管Ql截止，从而使得功率管输出高电平，Y2截止时Ql饱和，BLS端通过后端下拉电阻变为低电平；
传感器处理电路采用冗余设计两路输出信号BLS、BTS，两路信号输出相互独立； 电源供应处增加一个二极管，对电源反接保护；
电源供应都加入了 η滤波电路，减少电源波动和外界高频信号对霍尔元件的干扰； BLS端输出使用高边输出抗干扰功率管，增强输出能力和抗干扰能力；
三极管Q2增加二极管D3钳位保护，防止三极管被击穿。所述将开关信号转化为高低电平信号的传感器处理电路:
Jl端子1，3脚输出，4脚电源正极，2脚电源负极；
电源正极和二极管Dl脚2，D2脚2相连，二极管Dl脚I与电阻Rl脚1、C1脚I相连，电阻Rl脚2与C2脚1、稳压管Zl脚1、霍尔Ul脚I相连，霍尔Ul脚3与电阻R5脚1、R6脚1、R7脚I相连，电阻R5脚2、R6脚2、R7脚2与输出脚I相连；
D2脚I与电容C3脚1、R2脚I相连，电阻R2脚2与C4脚1、R3脚2、三极管Ql脚3、稳压二极管Z2脚1、霍尔U2脚I相连，电阻R3脚I与R4脚I相连，电阻R4脚2与三极管Ql脚I相连，三极管Ql脚2与电阻R8脚1、R9脚1、RlO脚I相连，电阻R8脚2、R9脚2、RlO脚2与输出脚I相连；
Cl脚2、C2脚2、C3脚2、C4脚2、Zl脚2、Z2脚2、Ul脚2、U2脚2与电源负极相连；霍尔元件Ul导通，BTS端通过霍尔接地变为低电平，Ul截止时，BTS通过后端上拉变为高电平；
霍尔元件U2导通，通过偏置电阻使得三极管Ql截止，BLS端通过后端下拉电阻变为低电平，U2截止时，三极管Ql饱和，电源通过三极管输出到BLS为高电平；
传感器处理电路采用冗余设计两路输出信号BLS、BTS，两路信号输出相互独立； 电源供应处增加一个二极管，对电源反接保护；
电源供应都加入了 η滤波电路，减少电源波动和外界高频信号对霍尔元件的干扰；
两路霍尔都增加了输入钳位二极管，防止浪涌电压击穿霍尔；
输出都采用3个电阻并联分流的方式，增加输出功率。有益效果:本发明传感器系统采用是霍尔效应原理设计，与之前机械开关比较，避免了因机械磨损带来的产品使用寿命不足的问题，从而为汽车增加了制动安全性能。
图1为本发明传感器系统的结构示意 图2为本发明传感器所采用的有效磁场强度示意 图3为本发明传感器在汽车制动时有效磁场强度的变化示意图； 图4为本发明传感器在O磁场时磁场强度的变化示意 图5为本发明传感器在汽车制动释放时有效磁场强度的变化示意 图6为本发明传感器处理电路I;图7为本发明传感器处理电路II。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的描述。如图1所示，本发明汽车制动灯传感器系统包括汽车制动灯传感器及传感器处理电路。汽车制动灯传感器包括制动主缸1、活塞2、永久磁铁3、霍尔开关元件4、感应装置5。本发明所述的汽车制动灯传感器系统将汽车制动动作转化为磁场强度的变化，然后将磁场强度的变化转化为电信号输送给汽车控制系统。当汽车制动时汽车制动系统上制动主缸I内部的活塞2沿制动主缸I轴线位移，它们配合压缩制动液进行汽车制动，本发明利用这一特点，在制动主缸I的活塞2上安装永久磁铁3，在汽车制动时制动主缸I内的活塞2发生位移，从而安装在活塞2上的永久磁铁3也跟着一起位移，这样就将制动动作转化成了主缸上某固定位置上的磁场发生变化。在制动主缸I外部安装有带有霍尔开关元件4的感应装置5，利用霍尔效应原理，在汽车发生制动时，制动主缸I内的活塞2位移带着永久磁铁3运动，安装在制动主缸I外部的感应装置5内的霍尔开关元件4感应永久磁铁的磁场强度变化，霍尔开关元件4感应磁场强度变化的同时感应装置5产生变化的电信号输送给汽车控制系统。这其中包含两部分:
a.安装在制动主缸I上的感应装置5内安装有霍尔开关元件4，当汽车制动时安装在制动主缸I上的永久磁铁3发生 位移，相对于主缸上的感应装置5来说，其霍尔开关元件4上的感应点处的磁场强度发生改变，当磁场强度达到一定值(1.8-7.7mT)时霍尔开关元件产生开关信号；
制动主缸I和感应装置5及其内部的霍尔开关元件4组成一个整体，与活塞2和永久磁铁3组成的一个整体在汽车制动时产生相对运动。在这个过程中，霍尔开关元件4感应点处磁场强度发生变化，变化过程如下。如图2所示，永久磁铁3的S极6和永久磁铁N极7，永久磁铁3中磁力线8穿过霍尔开关元件4的感应点，该点的磁场强度BtlIl的水平分量为传感器霍尔开关元件4感应点处的无效磁场B1I该点的磁场强度BtlIl的垂直分量为霍尔开关元件4感应点处的有效磁场B210。I)注:本发明传感器采用霍尔开关元件4作为感应元件，其利用永久磁铁3的偏磁(即正向垂直于霍尔开关兀件4感应点方向的磁场,亦即有效磁场B2IO)感应变化,并且是正向磁场有效(即正向垂直于霍尔开关兀件4感应点的磁场)；
2)注:本发明采用的永久磁铁3为环形，环形的轴线方向为其充磁方向，以保证上述I要求的正向偏磁场。如图3所示，在汽车制动时有效磁场强度的变化:永久磁铁3的S极6和永久磁铁N极7，永久磁铁3中磁力线8穿过霍尔开关元件4的感应点，该点的磁场强度B314的水平分量为传感器霍尔开关元件4感应点处的无效磁场B412，该点的磁场强度B3H的垂直分量为霍尔开关元件4感应点处的有效磁场B513。
如图4所，在O磁场时磁场强度的变化:永久磁铁3的S极6和永久磁铁N极7，永久磁铁3中磁力线8穿过霍尔开关元件4的感应点，该点的磁场强度B615完全为水平分量，无垂直分量，即该点的磁场强度B615的垂直分量为O。汽车制动时，安装在制动主缸I上的永久磁铁3发生位移，相对于主缸上的感应装置5来说，其霍尔开关元件4上的感应点处的磁场强度发生改变，磁场强度在初始状态和霍尔开关元件4感应点磁场强度为O mT (此点处磁场在垂直于霍尔开关元件4方向上无偏磁，即有效磁场B2IO为O mT)，即图4所示的磁场强度B615之间变化，这期间产生图3所示的有效磁场强度^13磁场强度点，其磁场强度的范围为3.4-7.7 mT。此时霍尔开关元件4打开，并由感应装置5转化成汽车制动系统所需的电信号控制汽车制动灯。如图5所示，在汽车制动释放时有效磁场强度的变化:永久磁铁3的S极6和永久磁铁N极7，永久磁铁3中磁力线8穿过霍尔开关元件4的感应点，该点的磁场强度B718的水平分量为传感器霍尔开关元件4感应点处的无效磁场B816，磁场强度B7IS的垂直分量为霍尔开关元件4感应点处的有效磁场B817。汽车制动释放时，安装在制动主缸I上的永久磁铁3发生位移，相对于主缸上的感应装置5来说，其霍尔开关元件4上的感应点处的磁场强度发生改变，磁场强度在霍尔开关元件4感应点磁场强度为O mT (此点处磁场在垂直于霍尔开关元件4方向上无偏磁，即有效磁场B2IO为O mT)，即图4所示的磁场强度B615和初始状态之间变化，这期间产生图5所不的有效磁场强度B817磁场强度点,其磁场强度的范围为1.8-5.4mT,此时霍尔开关兀件4关闭，并由感应装置5转化成汽车制动系统所需的电信号控制汽车制动灯。选择霍尔开关元件4，霍尔开关元件4的工作磁场强度特点如下表.1所示。(产品工作温度范围:-40°C 140°C)
权利要求
1.一种汽车制动灯传感器系统，其特征在于:包括汽车制动灯传感器及将开关信号转化为高低电平信号的传感器处理电路， 汽车制动灯传感器将汽车制动动作转化为磁场强度的变化，然后由将开关信号转化为高低电平信号的传感器处理电路进行转化，将磁场强度的变化转化为电信号输送给汽车控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种汽车制动灯传感器系统，其特征在于:所述的汽车制动灯传感器包括制动主缸(I)、活塞(2 )、永久磁铁(3 )、霍尔开关元件(4 )、感应装置(5 ); 活塞(2)位于制动主缸(I)内部，可沿制动主缸(I)轴线位移，活塞(2)上安装有永久磁铁(3)，当活塞(2)发生位移时，安装在活塞(2)上的永久磁铁(3)也跟着一起位移； 在制动主缸(I)外部安装有带有霍尔开关元件(4)的感应装置(5)，霍尔开关元件(4)用于感应永久磁铁(3)的磁场强度变化； 制动主缸(I)和感应装置(5)及其内部的霍尔开关元件(4)组成一个整体，与活塞(2)和永久磁铁(3)组成的一个整体在汽车制动时产生相对运动。
3.根据权利要求2所述的汽车制动灯传感器，其特征在于:所述的永久磁铁(3)为环形，环形的轴线方向为其充磁方向。
4.根据 权利 要求2或3所述的汽车制动灯传感器，其特征在于:所述的永久磁铁(3)中磁力线(8)穿过霍尔开关元件(4)的感应点，该点的磁场强度Btl (11)的水平分量为传感器霍尔开关元件(4)感应点处的无效磁场B1 (9)，该点的磁场强度Btl (11)的垂直分量为霍尔开关兀件(4)感应点处的有效磁场B2 (10),所述有效磁场B2 (10)即为正向垂直于霍尔开关元件(4)感应点方向的磁场。
5.根据权利要求2或3所述的汽车制动灯传感器系统，其特征在于:所述的霍尔开关元件(4)打开的磁场强度为3.4-7.7 mT，关闭的磁场强度1.8-5.4mT。
6.根据权利要求4所述的汽车制动灯传感器，其特征在于:所述的霍尔开关元件(4)打开的磁场强度为3.4-7.7 mT，关闭的磁场强度1.8-5.4mT。
7.根据权利要求1所述的一种汽车制动灯传感器系统，其特征在于:所述将开关信号转化为高低电平信号的传感器处理电路:其Jl端子1，3脚输出，4脚电源正极，2脚电源负极；电源正极和二极管Dl脚2，D2脚2相连，二极管Dl脚I与电阻Rl脚1、Cl脚1、R5脚.2、三极管Q2脚2、稳压管D3脚I相连，电阻Rl脚2与C2脚1、霍尔Ul脚I相连，电阻R5脚I与R4脚I相连，电阻R4脚2与三极管Q2脚I相连，三极管Q2脚3与稳压二极管D3脚2、R6脚1、R7脚1、R8脚I相连，R6脚2、R7脚2、R7脚2与输出Jl脚I相连； D2脚I与电容C3脚1、R9脚1、R2脚2、Ul脚2、脚4相连，电阻R9脚2与C4脚1、霍尔U2脚I相连，电阻R2脚I与R3脚I相连，电阻R3脚2与三极管Ql脚I相连，三极管Ql脚3与Ul脚I相连，Ul脚3与输出Jl脚3相连； Cl脚2、C2脚2、C3脚2、C4脚2、Yl脚2、Y2脚2、三极管Ql脚2与电源负极相连； 霍尔开关元件Yl导通，通过偏置电阻使得三极管Q2饱和，从而使电源输出到BTS为高电平，Yl截止时Q2截止，BTS端通过后端下拉电阻变为低电平； 霍尔开关元件Y2导通，通过偏置电阻使得三极管Ql截止，从而使得功率管输出高电平，Y2截止时Ql饱和，BLS端通过后端下拉电阻变为低电平； 传感器处理电路采用冗余设计两路输出信号BLS、BTS，两路信号输出相互独立；电源供应处增加一个二极管，对电源反接保护； 电源供应都加入了 H滤波电路，减少电源波动和外界高频信号对霍尔元件的干扰； BLS端输出使用高边输出抗干扰功率管，增强输出能力和抗干扰能力； 三极管Q2增加二极管D3钳位保护，防止三极管被击穿。
8.根据权利要求I所述的一种汽车制动灯传感器系统，其特征在于所述将开关信号转化为高低电平信号的传感器处理电路 Jl端子1，3脚输出，4脚电源正极，2脚电源负极； 电源正极和二极管Dl脚2，D2脚2相连，二极管Dl脚I与电阻Rl脚1、C1脚I相连，电阻Rl脚2与C2脚I、稳压管Zl脚I、霍尔Ul脚I相连，霍尔Ul脚3与电阻R5脚I、R6脚I、R7脚I相连，电阻R5脚2、R6脚2、R7脚2与输出脚I相连； D2脚I与电容C3脚I、R2脚I相连，电阻R2脚2与C4脚I、R3脚2、三极管Ql脚3、稳压二极管Z2脚I、霍尔U2脚I相连，电阻R3脚I与R4脚I相连，电阻R4脚2与三极管Ql脚I相连，三极管Ql脚2与电阻R8脚I、R9脚I、RlO脚I相连，电阻R8脚2、R9脚2、RlO脚2与输出脚I相连； Cl脚2、C2脚2、C3脚2、C4脚2、Zl脚2、Z2脚2、Ul脚2、U2脚2与电源负极相连；霍尔元件Ul导通，BTS端通过霍尔接地变为低电平，Ul截止时，BTS通过后端上拉变为高电平； 霍尔元件U2导通，通过偏置电阻使得三极管Ql截止，BLS端通过后端下拉电阻变为低电平，U2截止时，三极管Ql饱和，电源通过三极管输出到BLS为高电平； 传感器处理电路采用冗余设计两路输出信号BLS、BTS，两路信号输出相互独立； 电源供应处增加一个二极管，对电源反接保护； 电源供应都加入了 η滤波电路，减少电源波动和外界高频信号对霍尔元件的干扰； 两路霍尔都增加了输入钳位二极管，防止浪涌电压击穿霍尔； 输出都采用3个电阻并联分流的方式，增加输出功率。
全文摘要
一种汽车制动灯传感器系统，包括汽车制动灯传感器及将开关信号转化为高低电平信号的传感器处理电路，汽车制动灯传感器将汽车制动动作转化为磁场强度的变化，然后由将开关信号转化为高低电平信号的传感器处理电路进行转化，将磁场强度的变化转化为电信号输送给汽车控制系统。
文档编号H03K17/90GK103253183SQ20131022786
公开日2013年8月21日 申请日期2013年6月8日 优先权日2013年6月8日
发明者徐振华 申请人:昆山市兴利车辆科技配套有限公司