一种基于霍尔传感器的电子式里程表系统的制作方法

本实用新型属于霍尔传感器领域，尤其涉及一种基于霍尔传感器的电子式里程表系统。

背景技术：

相比于传统有刷电机，无刷电机有着摩擦损耗小，噪声低，效率高，寿命长等一系列特点。随着无刷控制器的成本下降趋势和国内外无刷技术的发展与市场竞争，无刷动力系统正在高速的发展与普及阶段。

无刷电机通过电子方式换向。必须按照特定顺序给定子通电，才能使得无刷电子正常工作。因此我们需要使用传感器反馈转子位置，从而使得无刷电机正常工作。目前定子位置主要通过嵌入至定子的霍尔传感器感知。通常会安排3个霍尔传感器在转子的旋转路径周围。只要转子的磁极掠过霍尔元件时，根据转子当前磁极的极性，霍尔元件会输出对应的高低电平，这样只要根据3个霍尔元件产生的电平的时序就可以判断当前转子的位置，并相应的对定子绕组进行通电。

传统应用中，霍尔原件的输出信号仅作为控制信号提供给电机控制系统。作为无刷电机中的核心器件与唯一传感器，无疑是一种浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本实用新型提出了一种基于霍尔传感器的电子式里程表系统，以期实现在不影响无刷电机正常工作的同时，实现里程记录等功能。

本实用新型的技术方案是：一种基于霍尔传感器的电子式里程表系统，包括霍尔传感器模块、滤波器模块、微处理器模块和电源模块；所述霍尔传感器模块的输出端与所述滤波器模块的输入端连接，所述滤波器模块的输出端与所述微处理器模块的信号输入引脚连接，所述电源模块的输入端与电机供电端连接，其输出端分别与所述霍尔传感器模块的电源端及微处理器模块的电源引脚连接。

进一步地，所述霍尔传感器模块具体包括三个霍尔传感器，其中每个霍尔传感器均包括电源引脚、接地引脚及信号输出引脚，所述霍尔传感器的电源引脚与所述电源模块的输出端连接，所述霍尔传感器的信号输出引脚与所述滤波器模块的输入端连接。

进一步地，所述滤波器模块具体采用RC滤波器。

进一步地，所述微处理器模块具体采用STC15F系列单片机。

进一步地，所述电源模块具体采用7805稳压芯片。

进一步地，还包括电平转换模块，所述电平转换模块的输入端与所述微处理器模块的信号输出引脚连接。

进一步地，所述电平转换模块中，NMOS晶体管TR1的栅极分别与电阻R1一端、电阻R2一端、电压端VDD1及NMOS晶体管TR2的栅极连接，NMOS晶体管TR1的源极分别与电阻R1另一端及串行数据线SDA1连接，NMOS晶体管TR1的漏极分别与电阻R4一端及串行数据线SDA2连接，NMOS晶体管TR2的源极分别与电阻R2另一端及时钟线SCL1连接，NMOS晶体管TR2的漏极分别与电阻R3一端及时钟线SCL2连接，电阻R3和电阻R4的另一端均与电压端VDD2连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用霍尔传感器模块、滤波器模块和微处理器模块获取电机脉冲信号，实现了里程记录等实用功能；并通过设置电平转换模块实现与外部数据传输，在不影响无刷电机正常工作的前提下，通过充分利用霍尔传感器，增强了无刷电机系统功能，为无刷电机的智能化使用奠定基础。

附图说明

图1是本实用新型的基于霍尔传感器的电子式里程表系统结构示意图；

图2是本实用新型实施例中霍尔传感器模块的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中滤波器模块的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中微处理器模块的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中电源模块的结构示意图；

图6是本实用新型实施例中电平转换模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，是本实用新型的基于霍尔传感器的电子式里程表系统结构示意图；一种基于霍尔传感器的电子式里程表系统，包括霍尔传感器模块、滤波器模块、微处理器模块和电源模块；所述霍尔传感器模块的输出端与所述滤波器模块的输入端连接，所述滤波器模块的输出端与所述微处理器模块的信号输入引脚连接，所述电源模块的输入端与电机供电端连接，其输出端分别与所述霍尔传感器模块的电源端及微处理器模块的电源引脚连接。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图2所示，上述霍尔传感器模块具体包括三个霍尔传感器，用于给三相供电提供反馈。其中每个霍尔传感器均包括电源引脚VCC、接地引脚GND及信号输出引脚S1；所述霍尔传感器的电源引脚VCC与所述电源模块的输出端连接，电源引脚VCC和接地引脚GND共同为霍尔传感器提供供电；所述霍尔传感器的信号输出引脚S1与所述滤波器模块的输入端连接，进行信号滤波处理。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图3所示，上述滤波器模块具体采用RC滤波器，RC滤波器中电阻R和电容C的一端接输入信号u1，电阻R和电容C的另一端相连并与电容C的一端接输出信号u2，使得输入信号u1通过一阶RC低通滤波器对无刷电机工作时输出波形上叠加的毛刺、干扰等进行处理，抑制高频干扰，保证顺利完成计数，保证记录数据的有效性。其中电阻R值的选取要根据微处理器内阻判定，保证分压后微处理器引脚输入电压在可识别范围内。同时C值选取根据实际工作转速决定，RC值共同决定了滤波器截止频率。滤波器的截止频率约为1kHz-2kHz，需根据实际工作输出波形情况适当调整。滤波器输出信号有轻微失真但不再叠加有干扰脉冲，可提供给微处理器计数。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图4所示，上述微处理器模块可以采用8位带片上EEPROM微处理器，具体采用STC15F系列单片机。微处理器的计数引脚与滤波器模块的信号输出端连接，通过记录滤波后的信号中脉冲正电平数即可获取当前供电电动机转动圈数，同时依据片内EEPROM记录数据以及轮胎规格即可计算总里程数，从而实现里程记录、电机状态监控等功能。上述根据电动机转动圈数计算里程数的方式为本领域的常规技术手段，这里不作赘述。除电源引脚及RST引脚外，还需一个引脚对波形完成计数以及两个引脚完成IIC通信。

在工作过程中，本实用新型根据里程记录精度将当前电动机转动圈数更新至片内EEPROM。同时，本实用新型的微处理器模块可以采用IIC通信协议，接收外部传入指令，实现保存数据清零、数据刷写等功能；还可以向外部传出当前霍尔传感器ID、电机总转数等信息，进一步实现与外部读数器或仪表控制系统进行通信。此外，通信过程可以选择附加密码信息，从而保证系统安全性，防止片上信息非法篡改。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图5所示，上述电源模块主要用于给霍尔传感器模块以及微处理器模块供电。本实用新型中霍尔传感器模块及微处理器模块所需电压为5V，为满足一体化设计，本实用新型将电源模块的输入端与电机供电端连接，并采用5V稳压芯片获得所需电压。

在电源模块中，具体采用7805稳压芯片，稳压芯片的输入端通过二极管D1与电机供电端连接，稳压芯片的输出端输出5V电压至霍尔传感器模块及微处理器模块，稳压芯片的接地端接地，并通过电容C1与输出端连接。

在本实用新型的一个可选实施例中，本实用新型还通过设置电平转换模块实现微处理器与外部的IIC通信。IIC通信需要引脚开漏输出并添加上拉电阻，现在主要的控制芯片大多为3.3V电源设计，故需针对两者通信设计电平转换电路，采用NMOS晶体管管完成电平转换功能。

如图6所示，上述电平转换模块中，NMOS晶体管TR1的栅极分别与电阻R1一端、电阻R2一端、电压端VDD1及NMOS晶体管TR2的栅极连接，NMOS晶体管TR1的源极分别与电阻R1另一端及串行数据线SDA1连接，NMOS晶体管TR1的漏极分别与电阻R4一端及串行数据线SDA2连接，NMOS晶体管TR2的源极分别与电阻R2另一端及时钟线SCL1连接，NMOS晶体管TR2的漏极分别与电阻R3一端及时钟线SCL2连接，电阻R3和电阻R4的另一端均与电压端VDD2连接。

本实用新型通过改造霍尔传感器电路，在不影响无刷电机正常工作的同时，实现电机转数记录、数据掉电存储、异常状态监测的功能，实现智能化里程表设计，从根本上避免了在传统无刷电机应用中，额外添补设备来实现此类需求，在低制造成本的前提下，充分利用霍尔传感器，增强了无刷电机系统功能，为无刷电机的智能化使用奠定基础。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。