一种数字量输出的磁电式转速测量装置的制作方法

本发明属于电子电力技术，具体涉及一种数字量输出的磁电式转速测量装置

背景技术：

飞机在起飞和降落过程中，地面滑行的速度是关系到飞机安全的重要参数。由于地面滑行时飞机的速度与机轮转速成正比，因此，转速测量装置的可靠与否，直接关系到飞机起降过程中的安全。航空测试领域一般利用磁电式转速传感器进行机轮转速测量，但是磁电式转速传感器体积重量较大、装配工艺性差，且信号处理复杂，输出信号为正弦信号，抗干扰能力极差，因此需要研制一种小型化、轻量化、数字量输出的转速测量装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种小型化、轻量化、数字量输出的转速测量装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种数字量输出的磁电式转速测量装置，包括外壳，以及设置在外壳内部的衔铁、骨架、永磁体、衬套、漆包线、导线、调理电路板和电缆，所述骨架的外部缠绕漆包线，内部沿轴向开设通孔，在通孔内设置衔铁；所述骨架的一端设置永磁体，所述衔铁穿过骨架与永磁体的一端接触；所述永磁体的另一端设置衬套；所述衬套和骨架上还设置导线引出孔，所述导线与漆包线出线头焊接，在漆包线线圈上缠绕后，穿过骨架和衬套，与差分调理电路板连接；所述调理电路板的电源线和信号线通过线缆引出外壳。

作为一种具体实施方式，所述壳体为一体式结构，通过灌胶密封。

作为一种具体实施方式，所述骨架包括骨架主体、端盖和永磁体固定座，其中骨架主体的截面直径小于壳体的内径，所述端盖和永磁体固定座的外径与壳体的内径间隙配合，所述磁体固定座的内径与永磁体的外径间隙配合。

作为一种更具体实施方式，所述骨架为一体式结构。

作为一种更具体实施方式，所述永磁体固定座的侧壁上设置凹槽。

作为一种具体实施方式，所述衬套设置固定槽，用于永磁体的插入和固定，其外径与壳体的内径间隙配合，内径与永磁体的外径间隙配合。

作为一种具体实施方式，所述衬套的侧壁设置凹槽。

作为一种具体实施方式，所述调理电路板包括限压模块、分压模块、差分放大模块、信号转换模块和信号调理模块，其中限压模块与磁电转速传感器的输出端连接，用于将磁电转速传感器的输出信号幅值限制在预设的电压范围内；分压模块用于通过阻值分压，实现单端偏置电压；差分放大模块与限压模块和分压模块连接，用于对限压模块的输出信号进行放大；信号转换模块与差分放大模块和分压模块连接，用于进行双门限的输入迟滞比较，实现信号的转换；信号调理模块与信号转换模块连接，用于对转换后信号进行滤波，完成信号调理。

作为一种更具体实施方式，所述限压模块包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的正极和第二二极管的负极连接调理电路的第一输入端，第一二极管d1的负极和第二二极管的正极连接调理电路的第二输入端；

所述分压模块包括第二电阻和第三电阻，其中第二电阻一端连接5v电源，另一端连接第三电阻和差分放大模块；第三电阻的另一端接地；

所述差分放大模块包括第一电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容和差分放大运放，其中第一电阻一端连接调理电路的第二输入端，另一端连接差分运放u1a的同相输入端和分压模块第二电阻和第三电阻的连接端；第四电阻一端连接调理电路的第一输入端，另一端连接差分运放u1a的反相输入端和第五电阻；第五电阻的另一端连接差分运放的输出端；差分运放的电压端接5v电源和第一电容的连接端，第一电容的另一端接地，差分运放的的地端接地；

所述信号转换模块包括第六电阻、第七电阻和迟滞比较运放，其中第六电阻一端连接差分放大模块的差分运放的输出端，另一端连接迟滞比较运放同相输入端和第七电阻；第七电阻的另一端连接迟滞比较运放的输出端；迟滞比较运放的反相输入端连接分压模块；

所述信号调理模块包括第八电阻和第二电容，其中第八电阻一端连接信号转换模块的迟滞比较运放的输出端，另一端连接调理电路输出端和第二电容；第二电容的另一端接地。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明外壳底端面与侧面采用一体化设计，电路板通过外壳内部凝固后的胶固定，不需要其他专门的紧固机构，产品结构简洁，装配工艺性好；2)本发明在骨架和衬套外圆柱面开设半圆型凹槽，减轻了产品的重量，为导线经过骨架、永磁体、衬套与电路板联接时提供了空间，能够避免导线与骨架、永磁体、衬套的摩擦，提高产品的抗振性能和信号输出稳定性，同时也为胶自上而下流动提供了有效空间，有利于产品的充分灌胶封装；3)本发明导线与漆包线出线头焊接，先在漆包线线圈上缠绕后，再穿过骨架和衬套，与差分调理电路板连接，对导线和漆包线的焊点进行了有效地保护，减少了振动冲击环境下传到焊点上的应力，提高了产品的抗振性能和信号输出稳定性；4)本发明通过电路板的差分调理电路将正弦信号转换为方波信号，便于信号的采集和处理，同时可以实现对小信号的调理转换，抗干扰能力增强。

附图说明

图1为本发明转速测量装置的结构示意图。

图2为本发明骨架的结构示意图。

图3为本发明衬套的结构示意图。

图4为本发明电路板的电路图。

具体实施方式

下面结合具体附图和具体实施例，进一步说明本发明方案。

如图1所示，数字量输出的磁电式转速测量装置包括外壳1，以及设置在外壳1内部的衔铁2、骨架3、永磁体4、衬套5、漆包线6、导线7、调理电路板8和电缆9，所述骨架3的外部缠绕漆包线6，内部沿轴向开设通孔，在通孔内设置衔铁2；所述骨架3的一端设置永磁体4，所述衔铁2穿过骨架3与永磁体4的一端接触；所述永磁体4的另一端设置衬套5；所述衬套5和骨架3上还设置导线引出孔，所述导线7与漆包线6出线头焊接，在漆包线6线圈上缠绕后，穿过骨架3和衬套5，与差分调理电路板8连接；所述调理电路板8的电源线和信号线通过线缆9引出外壳1。

一些实施例中，将壳体1的端盖和壳身设计为一体化结构，后期灌胶密封，电路板8通过外壳1内部凝固的胶可以固定，不需要其他专门的紧固机构。

一些实施例中，对骨架3的结构进行优化设计，具体结构如图2所示，所述骨架3包括骨架主体、端盖和永磁体固定座，其中端盖和永磁体固定座的外径与壳体1的内径一致，所述磁体固定座的内径与永磁体4的外径一致，所述骨架主体的截面直径小于壳体1的内径。组装产品时，骨架3端盖紧贴壳体1的端面，漆包线6和导线缠绕在骨架主体外壁，衔铁2穿过贯穿骨架主体、端盖和永磁体固定座的通孔，与插入永磁体固定座的永磁体4接触。

骨架可以设计为组装结构，但是为了简化产品安装流程，保证产品结构的稳固性，也可以将骨架结构设计为一体式结构。

为了保证导线的顺利穿出，避免导线7与骨架3、永磁体4的摩擦，提高产品的抗振性能和信号输出稳定性，可以在永磁体固定座的侧壁上设置导线穿出孔，也可以将永磁体固定座的侧壁上设置凹槽10。凹槽设计减轻了产品的重量，不只为导线7的穿出提供了空间，也为后续灌胶封装时胶的流动提供了空间，是一种更优选的实施方式。图2展示了四个凹槽均布永磁体固定座一周的情况。在实际生产中，凹槽的数量、大小以及分布的情况都可以进行调整。

衬套5设置固定槽，便于永磁体4的插入和固定，其外径与壳体1的内径一致，内径与永磁体4的外径一致。一些实施例中，为了便于导线7的穿出和后期的灌胶封装，同时，避免导线7与衬套5的摩擦，提高产品的抗振性能和信号输出稳定性，在衬套5的侧壁设置凹槽10。图3展示了四个凹槽均布衬套5一周的情况。在实际生产中，凹槽的数量、大小以及分布的情况都可以进行调整。

为了更好的将正弦信号转变为方波信号，便于信号的采集和处理，同时实现对小信号的调理转换，增强抗干扰能力，一些实施例对调理电路板8进行优化。如图4所示，调理电路板8包括限压模块、分压模块、差分放大模块、信号转换模块和信号调理模块。其中限压模块由二极管d1、d2组成，分压模块由电阻r2和电阻r3组成，差分放大模块由电阻r1、电阻r5、电阻r4、电容c1和差分放大运放u1a组成，信号转换模块由电阻r6、电阻r7以及迟滞比较运放u1b组成，信号调理模块由电阻r8和电容c2组成；调理电路的输入端为vin1、vin2，调理电路的输出端为out。

调理电路的输入端vin1并联限压二极管d1、d2后接入电阻r4的一端，vin2并联限压二极管d1、d2后接入电阻r1的一端，r1的另一端接入差分运放u1a的同相输入端3脚；电阻r4的另一端接入差分运放u1a的反相输入端2脚，u1a的同相输入端3脚接入电阻r3和电阻r2的连接端，r2的另一端接入5v电源，r3的另一端接地；差分运放u1a的电压端8脚接5v电源和滤波电容c1的连接端，c1的另一端接地，差分运放u1a的的地端4脚接地。差分运放u1a的反相输入端2脚接入电阻r5的一端，r5的另一端接入差分运放u1a的输出端1脚。差分运放u1a的输出端1脚接入电阻r6的一端，r6的另一端接入迟滞比较运放u1b同相输入端5脚和电阻r7的连接端，迟滞比较运放u1b的反相输入端6脚接入电阻r2和电阻r3的连接端；电阻r7的另一端与迟滞比较运放u1b的输出端7脚连接。迟滞比较运放u1b的输出端7脚与电阻r8连接，r8的另一端与调理电路输出端out连接，输出端out与滤波电容c2连接，c2的另一端接地。

调理电路的具体工作过程如下：

磁电转速传感输出信号通过vin1和vin2接入调理电路，通过差分的输入方式抑制传感器输出端的共模干扰以及调理电路的串扰耦合；同时通过两个肖特基二极管d1和d2将传感器输出信号幅值限制在很低的电压范围内，防止高转速状况下的高幅值电压对后端电路的损坏。

差分放大运放u1a和电阻r4，电阻r5构成差分放大电路，将前端磁电转速传感器输入的小信号或者肖特基二极管钳制的小信号进行放大，避免因电路耦合产生的干扰信号或噪声影响后续的小信号迟滞比较，从而提高小信号调理的抗干扰能力。

迟滞比较运放u1b和电阻r6，电阻r7构成迟滞比较电路，通过一个具有迟滞回环传输特性的比较器，实现双门限的输入迟滞比较，避免了由于噪声或干扰电压引起的单门限电压比较器的输出不稳定，大大提高了抗干扰能力。

在迟滞比较器的输出端通过电阻r8和滤波电容c2进行一阶滤波，实现调理电路输出信号的可靠稳定；调理电路中，通过阻值分压实现单端偏置电压，电路结构简单。