专利名称：一种热冗余磁电式转速传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于测试控制器件领域，具体涉及一种实现了装置热冗余的磁电式转速传感器。
背景技术：
为了通过日益严厉的排放法规，目前车用柴油机和汽油机已经普遍的采用了智能电子控制技术，舰船用动力也在朝着智能电子控制技术方向发展，这种电子控制技术的实现都是基于各种传感器信号的准确采集和传输。传感器信号的采集好比电控系统的眼睛和耳朵，传感器的可靠性就决定了电控系统的可靠性。磁电式转速传感器是运用电磁感应原理，将磁通量的变化转换成感应电势输出的传感器。磁电式转速传感器是转速传感器中最为常见的一种类型，它相对于其他类型的转速传感器具有结构简单、输出功率大、性能稳定，并且具有一定的工作带宽的优点。但是对于采用电子控制的动力系统，对于传感器的可 靠性要求非常强，传感器的失灵可以导致动力系统的经济性和排放性的下降，严重的可以导致动力系统的熄火或损坏。尤其对于舰船用动力系统，一旦动力系统出现故障，那么检测与维修会非常的不方便。对于传统传感器只要传感器出现故障，即便动力系统没有损坏也需要动力系统停车维修。如果传感器的故障导致动力系统熄火或损坏，那么舰船的可靠性与安全性也会大大降低。所以在现有传感器的基础上，如何提高传感器的可靠性，减少不必要的麻烦、减少安全隐患成为需要解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高工作可靠性的热冗余磁电式转速传感器。本发明的目的是这样实现的热冗余磁电式转速传感器，包括一根永久磁铁、第一独立感应线圈、第二独立感应线圈、信号处理电路以及传感器壳体，第一独立感应线圈与第二独立感应线圈缠绕在永久磁铁上并将永久磁铁固定在传感器壳体中，使永久磁铁的轴线与传感器壳体的中心轴线重合，两组独立感应线圈分别与信号处理电路相连接，传感器壳体两端的中心位置均开有孔，靠近信号处理电路的一端用于导出导线，另一端用于接收探测信号。信号处理电路将感应线圈获取的信号滤波整形后经过或门输出。热冗余磁电式转速传感器用于探测发动机的测速齿轮，传感器放置在测速齿轮的径向，传感器壳体开有接收探测信号的孔的一侧正对齿轮外沿并与齿轮留有间隙。传感器壳体为圆柱形。信号处理电路，包括两个结构相同、相互独立的电路单元，每个电路单元包括，第一电阻的一端与独立感应线圈相连，另一端分别与第二电阻、电容、第一二极管的负极、第二二极管的正极相连，电容的另一端、第一二极管的正极、第二二极管的负极和放大器的输入端连地，第二电阻的另一端、放大器的输入端分别和第三电阻相连，第三电阻的另一端、放大器的输出端、第四电阻分别和施密特触发器的输入端相连，第四电阻的另一端和放大器均连接5v电源；第一电路单元的施密特触发器的输出端和或门的第一输入端相连，第二电路单元的施密特触发器的输出端和或门的第二输入端相连。本发明的有益效果在于相比于传统的磁电式转速传感器，热冗余磁电式转速传感器增加了一组独立的感应线圈和信号处理电路，这样就实现了磁电式转速传感器的热备份，在任何一组线圈出现故障时可保证传感器正常工作，大大的提高了磁电式转速传感器的可靠性，进而也同时提高了被测物如柴油机、汽油机、燃气轮机等的可靠性。
图I为热冗余式磁电转速传感器的结构图；图2为热冗余式磁电转速传感器的工作示意图；图3为冗余的转速采集与处理电路图； 图4为两组线圈正常工作逻辑关系图；图5为一组线圈断路的逻辑关系图；图6为所有线圈断路的逻辑关系图。
具体实施例方式下面给出本发明的优选实施方式，并结合附图加以说明。它主要由以下几部分组成一根永久磁铁(图I中I),两组独立的感应线圈(图I中2和3)，信号处理电路(图I中4)，传感器壳体(图I中5)。它的特征在于当被测转轴图2中(6)带动测速齿轮图2中(8)转动时，测速齿轮与传感器之间的间隙图2中(7)会产生周期性的变化，从而导致通过两组独立线圈的磁通量产生周期性的变化，这样就在在线圈中产生周期性的电压变化，这种变化规律近似于正弦波。因为这种冗余式的传感器有两组独立的感应线圈，这两组完全相同的感应线圈以同样的缠绕方式缠绕在永久磁铁上，因为输出的电压只与测速齿轮和传感器的间隙、线圈匝数、磁通量、转速有关，所以这两组完全相同的感应线圈会得到两个相位、幅值均相同的输入信号。把这两组感应信号输入到信号处理电路中，如图2所示，本方案是将信号处理电路安装在传感器内，根据需要也可以将信号处理电路安装在外部。如图3所示的信号处理电路中处理SINl的信号部分里电阻R3、R4、R5、R12串联，U3B和UlA串联，C53、D3、D5并联，然后在UlA输出一个方波信号。在处理SIN2的信号部分里电阻R7、R8、R9、R13串联，U3A和UlB串联，C54、D4、D6并联，然后在UlB输出一个方波信号,这个信号与UlA输出的方波信号通过或门U2A输出。在图3的信号处理电路中R3与C53的作用是过滤高频噪声，R7与C54具有同样作用；D3与D5的作用是限制进入放大器(U3B)两端的电压，保护电路，D4与D6具有同样作用；U3B与U3A的作用是放大信号；U1A与UlB的作用是去除毛刺信号与驼峰干扰，输出方波信号；U2A是或门，作用是保证两组信号中即便有一组出现故障也能保证信号正常，只有两组信号全部出现故障才会导致输出信号一直为低电平。这样只要两组独立的感应线圈有一组的测速信号正常，传感器就可以正常工作。通过两组独立的感应线圈以及信号处理电路就可以实现了磁电式转速传感器的热冗余。如附图2所示，将转速传感器固定，在传感器尾端有一个输出端口。保证转速传感器与测速齿轮之间的安装间隙(7)，随着这个间隙的增加，传感器的输出灵敏度迅速降低。而且在大间隙的情况下，传感器输出电压干扰较大，因此，在确保正常使用的前提下，安装间隙(7)应因可能小。安装完成后，将独立感应线圈I (2)缠绕在永久磁铁(I)的前半部分上，然后以相同的缠绕方式把独立感应线圈2 (3)缠绕在永久磁铁(I)的后半部分上。独立感应线圈I (2)与独立感应线圈2 (3)中靠近测速齿轮一端的接头分别与图3信号处理电路中的SINl与SIN2相连，另一端分别接地。图3中Vcc是12V的高电平，AGND表示接地。图2中SINl与SIN2分别是图I中独立感应线圈I (2)与独立感应线圈2 (3)产生的感应电动势信号。这两组独立的信号SINl与SIN2经过如图2的转速采集与处理电路后，去除高频噪声、去除毛刺信号与驼峰干扰，整形滤波后得到两组相同的方波信号。这两组方波信号最后通过图2中的或门(U2A)最后得到SOUT输出信号。如图3所示，转速传感器中两组独立的感应线圈得到是近似于图3中①的正弦波信号，经过滤波整形后在进入或门(U2A)前得到如②所示的方波信号，然后信号②经过或门(U2A)后得到如③的输出信号。如图4当两组信号中有一组出现故障没有信号输入时并不影响得到③的输出信号，只有在如图5时，两组信号全部出现故障没有信号输入时才会使③一直输出低电平，即此传感器出现故障。
权利要求
1.ー种热冗余磁电式转速传感器，其特征在于包括一根永久磁铁、第一独立感应线圈、第二独立感应线圈、信号处理电路以及传感器壳体，第一独立感应线圈与第二独立感应线圈缠绕在永久磁铁上并将永久磁铁固定在传感器壳体中，使永久磁铁的轴线与传感器壳体的中心轴线重合，两组独立感应线圈分别与信号处理电路相连接，传感器壳体两端的中心位置均开有孔，靠近信号处理电路的一端用于导出导线，另一端用于接收探測信号。
2.根据权利要求I所述的ー种热冗余磁电式转速传感器，其特征在于所述信号处理电路将感应线圈获取的信号滤波整形后经过或门输出。
3.根据权利要求I或2所述的ー种热冗余磁电式转速传感器，其特征在于所述热冗余磁电式转速传感器用于探测发动机的测速齿轮，传感器放置在测速齿轮的径向，传感器壳体开有接收探测信号的孔的ー侧正对齿轮外沿并与齿轮留有间隙。
4.根据权利要求I或2所述的ー种热冗余磁电式转速传感器，其特征在于所述传感器壳体为圆柱形。
5.根据权利要求I或2所述的ー种热冗余磁电式转速传感器，其特征在于所述信号处理电路，包括两个结构相同、相互独立的电路单元，每个电路单元包括，第一电阻的一端与独立感应线圈相连，另一端分别与第二电阻、电容、第一ニ极管的负极、第二ニ极管的正极相连，电容的另一端、第一ニ极管的正极、第二ニ极管的负极和放大器的输入端连地，第ニ电阻的另一端、放大器的输入端分别和第三电阻相连，第三电阻的另一端、放大器的输出端、第四电阻分别和施密特触发器的输入端相连，第四电阻的另一端和放大器均连接5v电源；第一电路单元的施密特触发器的输出端和或门的第一输入端相连，第二电路单元的施密特触发器的输出端和或门的第二输入端相连。
全文摘要
本发明属于测试控制器件领域，具体涉及一种实现了装置热冗余的磁电式转速传感器。本发明包括一根永久磁铁、第一独立感应线圈、第二独立感应线圈、信号处理电路以及传感器壳体，第一独立感应线圈与第二独立感应线圈缠绕在永久磁铁上并将永久磁铁固定在传感器壳体中，使永久磁铁的轴线与传感器壳体的中心轴线重合，两组独立感应线圈分别与信号处理电路相连接，传感器壳体两端的中心位置均开有孔，靠近信号处理电路的一端用于导出导线，另一端用于接收探测信号。该发明在任何一组线圈出现故障时可保证传感器正常工作，大大的提高了磁电式转速传感器的可靠性，进而也同时提高了被测物如柴油机、汽油机、燃气轮机等的可靠性。
文档编号G01P3/44GK102854333SQ201210345119
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者宋恩哲, 阴美梁, 朱俊俊, 仪土海, 张占虎, 纪常溪, 孙义, 况涪洪 申请人:哈尔滨工程大学