用于轮速传感器的监控装置和轮速传感器监控系统的制作方法

1.本实用新型涉及轮速传感器领域。更具体地说，本实用新型涉及轮速传感器的检测。


背景技术：

2.如今车辆已成为人们出行的必备工具，而安全性是用户评价车辆性能的一个重要指标。随着人们对车辆安全性要求的日益提高，出现了一系列的车辆安全控制系统，例如防抱死制动系统(abs)、驱动轮防滑系统(asr)、汽车动态控制系统(vdc)、电子稳定系统(esp)等，来有效地提高车辆出行时的安全性能。在这些系统中，都必不可少地用到了车轮的车轮转速(轮速)信息。特别地，通过轮速数据，可以获知车辆的当前行驶状态，并且在当前行驶状态存在一定危险的情况下，提醒驾驶员注意控制车速，或者供车辆安全控制系统基于车辆的当前行驶状态运行相应的安全辅助功能，保障车内人员的生命安全。
3.轮速传感器是现代汽车中最为关键的传感器之一，其主要采集轮速信息并将关于轮速信息的输出信号提供给各种车辆安全控制系统，车辆安全控制系统基于轮速传感器所提供的轮速信息而进行操作以实现安全辅助功能。由此可见，轮速传感器的采集轮速信息的性能、特别是所采集的轮速信息的准确程度，对于改善驾驶的可控性、提高安全控制系统系统的可靠性以及保障行驶安全和减少交通事故的发生具有重要意义。因而需要在设计实验阶段准确监控轮速传感器的信号输出，以准确评估轮速传感器的性能，保证所生产的轮速转感器的品质。
4.除非另有说明，否则不应假定本节中描述的任何方法和装置仅仅因为包含在本节中而成为现有技术。同样，除非另有说明，否则关于一种或多种方法和装置所认识出的问题不应在本节的基础上假定在任何现有技术中都认识到。


技术实现要素：

5.本实用新型提出了改进的轮速传感器的检测/监控方案，以实现轮速传感器性能的准确检测和评估。
6.根据本实用新型的一个方面，提出了一种用于轮速传感器的监控装置，它包括模拟齿圈转动装置和信号输出设备，该模拟齿圈转动装置包括脉冲生成器和磁场生成装置，所述脉冲生成器耦接至电源装置以接收电气信号并且基于所述电气信号产生脉冲信号，所述磁场生成装置接收所述脉冲信号并基于所述脉冲信号生成用于模拟齿圈转动的变化磁场，该信号输出设备耦接至轮速传感器以便输出通过所述轮速传感器感应所述变化磁场而生成的信号以供监控。
7.根据本实用新型的另一个方面，提出了一种轮速传感器监控系统，它包括前文所述的轮速传感器的监控装置，轮速传感器，以及工装，其中，所述工装用于使得所述轮速传感器与所述监控装置中的模拟齿圈转动装置相对地保持固定。
8.本实用新型的检测装置还具有其它有利的技术特征，这些技术特征可以单独应用
或者以技术上可能的方式进行任意组合。
9.通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本实用新型的某些原理的具体实施方式，本实用新型的装置和方法所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。
附图说明
10.下面参照附图说明本实用新型的优选实施例，在附图中：
11.图1a是根据本实用新型的实施例的轮速传感器的监控装置的示意性框图；
12.图1b是根据本实用新型的实施例的轮速传感器的监控方法的流程图；
13.图2是根据本实用新型的实施例的脉冲电路控制器电路图；
14.图3a到3c是根据本实用新型的实施例的工装的示意图。
具体实施方式
15.下面将参照附图并通过实施例来描述根据本实用新型的轮速传感器的测试方法。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本实用新型。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本实用新型的实现可不具有这些具体细节中的一些。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本实用新型，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的各个方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
16.此外，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与至少根据本实用新型的方案密切相关的处理步骤和/或设备结构，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。还应注意，在附图中相似的附图标记和字母指示相似的项目，并且因此一旦一个项目在一个附图中被定义，则对于随后的附图无需再对其进行论述。
17.在轮速传感器设计实验中，经常要求实验时实时观察信号输出。目前方案为用气动马达或者机械电机带动齿圈一直转动，例如利用马达或电机带动齿圈转动运行在各种工况下，由轮速传感器相应地采集并输出轮速信号以供观察，由此检测轮速传感器的性能。具体而言，通常，在实验过程中，准备电机驱动的轮毂装置,将传感器安装到轮毂的相应位置,驱动电机, 控制转速,模拟实际工况,同时用示波器观察产生的脉冲波形,分析脉冲频率, 正常情况下,转速越快,脉冲频率越大,同时也可以进行轮速与频率的换算, 逆向验证轮速传感器的好坏及精度。通过示波器或计数器来检测轮速传感器感应转动齿轮所产生的电压信号，以此来判断传感器好坏。
18.但是，当前的实验场景存在以下缺陷：
19.一方面，实验场景多种多样，可能对于设备造成损坏。特别地，试验种类多项，例如可能需要模拟各种车辆行驶场景而进行实验，试验箱存在高温或者低温情况，这样在实验中，气动马达或者机械电机需要存放在试验箱中，电机易受损。
20.另一方面，难以实现或者保持实验场景稳定或者精确。特别地，实验中往往需要进行准确适当的设备安装和调控，例如轮速传感器准确安装，气动马达或者机械电机时需要连接齿圈并对齿圈转速进行准确调节等等，但是轮速传感器的安装要求,包括间隙等,都会影响实际的输出波形,安装中存在的一些误差都可能影响到传感器的输出，而且气动马达
或者机械电机与齿圈的机械连接方式也往往不易于实现齿圈转速的精准调节。这样，安装中造成的或者随着实验进行而产生的一些误差都会使得传感器输出不准确，导致评估不准确。
21.此外，在使用气动马达或者机械电机时需要连接齿圈，但是在实验样品数量过多时，传感器与齿圈连接困难，不利于对于多个实验样品的有效监控。此问题在例如当多个轮速传感器需要同时进行实验监控时尤其明显。
22.本实用新型旨在解决上述技术问题中的至少一者，并且意图解决轮速传感器实验时实时监控信号输出正确性。
23.更具体而言，本实用新型提出了采用特定的电路控制器件来模拟齿圈转动时的状况，而无需采用实际的马达或电机连接并带动齿圈转动，由此能够有效地避免马达或电机带动齿圈的布置对于监控精度造成的不利影响。特别地，即使存在各种场景和状况下的实验，诸如高温或者低温环境，由于没有使用马达或者电机，也就避免了马达或者电机受到的损坏，降低了实验设备开销。
24.根据实施例，本实用新型提出了一种轮速传感器的监控装置，包括模拟齿圈转动装置，被配置为接收输入的电气信号并且基于所述电气信号生成用于模拟齿圈转动的变化磁场，和信号输出设备，被配置为输出由所述轮速传感器感应所述变化磁场而生成的信号。
25.这样，本实用新型采用模拟齿圈转动装置来产生变化磁场以模拟齿圈转动的状况，而无需如常规实验场景中那样使用马达或者机械电机来连接齿圈，这样在设计实验期间能够通过电路控制来实现稳定和精确的控制，例如模拟准确的齿圈转速，这样使得在设计实验期间轮速传感器能够提供稳定且准确的输出以供检测或监控。
26.特别地，本实用新型中所生成的变化磁场可以模拟各种测试场景下的齿圈转动工况，例如，可以基于关于各种测试场景、车辆运行环境、车轮转度等中的至少一者的实验数据或历史数据等，来生成相应的变化磁场，从而能够通过电路准确地模拟各种场景下的齿圈转动，特别地，能够进行控制以取得如同精准调节齿圈转速那样的效果，从而能够更好地模拟实际车辆车轮转速，以供进行分析测试。例如，可以产生与车轮转速(即，车轮转动频率)相对应的变化磁场(诸如，变化磁场的频率与车轮转动频率一致)，还例如，可以考虑车辆运行环境等对于变化磁场的频率进行适当修正等等。
27.根据本实用新型的实施例，模拟齿圈转动装置可以基于脉冲信号来生成变化的磁场以模拟齿圈转动。这里，输入模拟齿圈转动装置的电气信号可以直接是脉冲信号本身，例如由其它设备输入的可调的脉冲信号，或者可以是来自电源的电压或者电流信号，例如来自直流电源的电压信号，该电压或者电流信号将被处理以产生脉冲信号。常规地，在测试中，车辆在车轮附近安装有齿圈，当车轮转动时带动齿圈一起转动，通常两者转动速度/转动频率一致。而齿圈与主动式传感器内部的磁铁感应，产生同车轮转动频率一致的变化磁场。在本实用新型中，作为示例，该脉冲信号可以是对应于车轮转动频率的信号，从而可以由此生成具有该频率的变化磁场。
28.模拟齿圈转动装置可以通过各种方式来实现。根据本实用新型的一个实施例，根据本实用新型的实施例，模拟齿圈转动装置可以包括：脉冲生成器，所述脉冲生成器接收所述电气信号并基于所述电气信号产生脉冲信号，和磁场生成装置，所述磁场生成装置接收所述脉冲信号并基于所述脉冲信号产生所述变化磁场。
29.根据本实用新型，脉冲生成器可以采用各种适当的方式来实现。作为一个示例，脉冲生成器可以基于输入的电压信号来生成方波信号作为脉冲信号，作为另一示例，脉冲生成器可以基于输入的电压信号生成连续信号，例如正弦或者余弦信号等，并且进一步对于该连续信号进行滤波处理等以生成方波信号作为脉冲信号。根据本实用新型的实施例，所述脉冲生成器可以产生各种形式的脉冲信号来模拟齿圈的转动。特别地，所述脉冲生成器可以生成方波变化电压。
30.根据本实用新型的实施例，磁场生成装置可以是被动式传感器，其能够感应脉冲生成器所生成的脉冲而产生变化磁场来模拟齿圈的转动。被动型传感器可以采用本领域已知的各种形式的触感器，例如采用电阻、电感、电容及应变效应、磁阻效应、热阻效应制成的传感器等等。在本实用新型中可以采用磁式被动传感器，其能够产生变化的磁场以模拟实际齿圈的输出。
31.这样，通过采用更能抗高温/低温的通电被动式传感器代替气动马达或者机械电机，该方案具有更好的使用灵活性和适用性，无需气泵连接，能够广泛地适合于各种场景，使得能够在各种测试场景中都能够提供稳定的实验场景，能够稳定地提供车速输出信号以供轮速传感器进行检测。
32.根据本实用新型的实施例，被动式传感器被固定在工装上且与轮速传感器彼此相对，这样使得被动传感器能够稳定地提供所产生的变化的磁场，由此轮速传感器能够稳定且准确地感应该变化的磁场。被动式传感器与轮速传感器之间的间隔可以被适当地设定，例如根据实验要求，参考轮速传感器检测标准，参考先前实验数据等。特别地，该用于固定被动式传感器的工装可被包含在监控装置中，甚至是模拟齿圈转动装置中，或者可以位于监控装置之外，例如可以用于彼此相对地固定被动式传感器和待监控的轮速传感器两者。
33.根据本实用新型，所述信号输出设备可以包含各种实现。作为一个示例，信号输出设备可以包含将轮速传感器所生成的信号提供给其它适当的处理设备和显示设备以供评估、监控的设备，诸如i/o电路接口等。作为另一示例，信号输出设备可以包含能够处理和/或呈现轮速传感器所生成的信号以供评估、监控的设备，例如显示器，示波器，等等。例如，信号在被呈现之前可经受例如滤波、降噪等等处理，这样的处理操作可在信号输出设备之内或者之外来进行。
34.图1a示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的用于轮速传感器的监控装置的示意性框图。其中，电源为模拟齿圈转动装置供电，尤其是为模拟齿圈转动装置中的脉冲生成器供电，脉冲生成器生成并向变化磁场生成器提供脉冲信号，变化磁场生成器产生磁场，轮速传感器感应该磁场并将生成的信号提供到信号输出装置。应指出，图中所示的器件之间的各种连接关系仅是示例性的，它们可以是线路直接连接，也可以是存在中间处理单元的间接连接，甚至是无线连接。
35.应指出，图中所示的各个部件仅是根据其所实现的具体功能划分的逻辑模块，而不是用于限制具体的实现方式，例如可以以软件、硬件或者软硬件结合的方式来实现。在实际实现时，上述各个模块可被实现为独立的物理实体，或者也可由单个模块(例如，处理器(cpu或dsp等)、集成电路等)来实现。
36.此外，尽管未示出，该装置中还可以包含其他需要的单元/设备。例如需要给其他装置中的其它部件供电的电源，或者检测信号的中间处理设备，或者，诸如存储器等。例如，
监控装置可以直接或间接(例如，中间可能连接有其它部件)连接到存储器，以进行数据的存取。存储器可以存储由轮速传感器获取的和产生的各种信息、用于监控装置操作的程序和数据等。存储器可以是易失性存储器和/或非易失性存储器。例如，存储器可以包括但不限于随机存储存储器(ram)、动态随机存储存储器(dram)、静态随机存取存储器(sram)、只读存储器(rom)、闪存存储器。
37.以下将参照图1b描述根据本实用新型的实施例的一个示例性基本操作流程如下：
38.首先，在步骤101，接收直流电压输入。特别地，采用直流电源作为供电电源，例如，直流电源连接在电源插座上，直流电压输出3.3-30v，以为监控装置供电。直流电源输出端连接到脉冲生成器(例如，脉冲电路控制器)，为脉冲生成器电路供给适当的直流电压。电源的输出能够以适当的方式脉冲生成器电路连接，例如按照正负极要求进行连接。
39.然后，在步骤102，脉冲电路控制器将输入的直流电压转化为方波变化电压，并且将所生成的方波变化电压提供给变化磁场生成器(例如，被动传感器)。这里，脉冲电路控制器的输出端连接到被动式传感器线束两端，从而将方波变化电压施加到被动式传感器线束上。
40.在步骤103，被动式传感器接收方波变化电压，并且基于该方波变化电压产生变化的磁场。这里，被动式传感器可以固定在工装上，从而能够稳定地将所产生的变化磁场施加到待监控的轮速传感器。
41.然后，传感器感应被动式传感器产生的变化磁场，以产生轮速信息相关的信号，并且将该信号发送至信号输出装置，从而实现信号监控，如步骤104。特别地，根据本实用新型，监控可以是实时地进行的，也可以是每隔特定周期而批量式地进行监控，例如收集特定时段内的信息并统一地呈现以供监控。
42.根据本实用新型，脉冲生成器所产生的脉冲信号，例如方波电压信号，的频率及占空比可被精确地控制和调整，由此来精确模拟对应于各种齿圈转速的运行状况。
43.根据本实用新型的实施例，脉冲生成器可以包含电阻器和电容器，并且所述脉冲生成器被配置为基于电容器的电容值和电阻器的电阻值来设定方波电压的频率，并且基于电阻值来设定方波电压信号的占空比。特别地，根据本实用新型，所述脉冲控制电路的电阻和电容器可调，以用于调整所输出的方波电压信号的占空比和频率。
44.根据本实用新型的实施例，脉冲生成器可以采用各种形式，例如脉冲生成器可以基于各种适当的集成电路来实现，只要其能够生成所希望的用于模拟齿圈转动的脉冲信号即可。作为示例，脉冲生成器可以采用时基集成电路来实现，当然还可以采用其他适当类型的电路来实现。
45.以下将参照图2描述基于时基集成电路的脉冲生成器，其中该时基集成电路电路可以是各种时基集成电路电路中的任一种，这里采用ne555 作为示例来进行说明。
46.ne555时基集成电路具有8个引脚。其中，引脚1用于外接电源负端 vss或接地，图中示出为接地。引脚2对应于低触发端tr，这里接入了电容器c2。引脚3对应于脉冲电路的输出端，输出u1(q)。引脚4是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论tr、th处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平，图中示出为连接到电源vcc的输入。引脚5指示控制电压端cv。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，可以将该端串入电容器接地以防引入干扰。图中所示引脚5接入了电容器c1。
引脚6：高触发端th。引脚7：dc端，能够接收通过电阻器r1和r2分压产生的静态电压输入。引脚8：外接电源vcc。在引脚6和7之间设置二极管d1，以保护电路。
47.在本实用新型的实现中，通过该电路设置，输入直流电压3.3-30v，输出产生幅值为3.3-30v的方波；
48.方波信号的频率：f＝1.43/(r1+r2)c2
49.方波信号的占空比：duty＝r1/(r1+r2)
50.其中，电阻器和电容器可以采用各种适当的实现。作为一个示例，可以针对各种场景设定相应的电阻器和电容器配置。其中，电阻器和电容器可以具有固定的大小，这样对于每种场景，可以提供相对应的脉冲控制电路。作为另一个示例，电阻器和电容器可以是可变的，这样能够提供通用型的脉冲控制电路，能够通过调整电阻器和电容器的值来生成适当的方波电压信号以模拟各种场景下的齿圈转速。
51.由此，通过合理的设置/调节电路中的电容器和电阻的值，能够精确地实现各种频率和占空比的方波脉冲信号，从而可以通过精确的电路控制来模拟齿圈转动，产生变化磁场以供轮速传感器进行检测。而轮速传感器产生与之相对应的输出信号以便进行监控，例如判断输出信号所指示的轮速是否与所模拟的齿圈转速是否一致，误差是否满足性能要求等等，由此来判断和分析轮速传感器的性能。
52.例如，常规的，车辆在车轮附近安装有齿圈，当车轮转动时，齿圈与主动式传感器内部的磁铁感应，产生同车轮转动频率一致的变化磁场，传感器内部芯片在变化磁场中工作，输出工作电流，例如齿圈为48个齿，当车轮转动一周时，传感器输出48个脉冲，根据脉冲频率计算车速，这是主动式传感器的工作原理。在本实用新型中，脉冲电路作用为把直流电压转化为方波变化电压，同时其含有电阻和电容元件，根据电阻电容元件的大小关系来调整电路输出的频率(例如，f＝1.43/(r1+r2)c2)，脉冲电路连接在被动式传感器上，被动式传感器内部为线圈构成，当线圈接收到一定频率的脉冲时，会相应产生该频率的变化磁场，继而采用脉冲电路和被动传感器产生变化磁场，来模拟齿圈转动所对应的工况。
53.这里，通过电路参数的适当设置以及精确的电路控制能够精确地模拟各种齿圈转速转动状况，即实现对应于各种齿圈转速的变化磁场，例如可以精确模拟实车不同频率，就如同调节齿圈转速那样。这样可以更好地模拟实车的转速进行分析测试，以用于监控轮速传感器的性能。而且这样有效地避免了使用齿圈，减少了马达或电机对于齿圈的各种变速调整所带来的误差和功耗。
54.此外，本实用新型的方案能够具有更好的灵活性和适用性，特别地，对于多种类型的实验，能够通过适应性地设置模拟齿圈转动装置来适应于该实验，从而能够灵活地适合于各种实验场景，而不会由于齿圈与传感器的连接困难而影响实验结果。
55.现有的实验场景中，有的只能对单一信号类型传感器进行检测和不能进行很好的扩展，满足不了检测工业的快速发展的要求。所以，一款成本适中，可适用于多种信号类型的传感器的多通道检测且效率高的汽车轮速传感器测试系统,就显得尤为必要。
56.根据本实用新型的实施例，还提出了轮速传感器多通道监控的布置，能够实现对多型号类型的轮速传感器信号的分析与测量,并以此判断传感器的性能优劣。
57.特别地，通过布置多通道的工装并且在每个通道上安装如前所述的监控装置来模拟相应的实验场景，特别的，每个通道可以分别用于不同的实验场景下的轮速传感器的检
测/监控，这样可以方便且高效地进行多通道的轮速传感器监控，尤其能够方便地进行不同实验场景的轮速传感器监控，从而可以显著提高轮速传感器检测/监控的效率。
58.根据本实用新型的实施例，在多通道工装中可以在每一通道上安装模拟齿圈转动装置以模拟各通道对应的实验场景，并且各个通道的输出都连接到共同的输出设备以供进行轮速传感器所产生的信号的监控。
59.图3a到3c示出了根据本实用新型的用于构建轮速传感器多通道监控的工装的示意图。其中，在每个通道上，轮速传感器与根据本实用新型的监控装置、尤其是例如该监控装置中的变化磁场生成器(诸如被动传感器) 相对地布置。
60.其中，1指示轮速传感器，其固定在工装上，并且传感器尾端能够连接到信号输出设备，例如示波器。3可指示变化磁场生成器(诸如被动传感器)：连接脉冲电路控制器，产生可调可变磁场；当然，3也可以指示监控装置本身。应指出，图中的1和3的位置仅是示例性的，它们的位置也可以互换，或者以其它方式布置，只要彼此相对并保持适当的间隔接口。
61.2指示工装，其用于固定轮速传感器和变化磁场生成器两者。
62.图3a示出了多通道监控系统中的工装的截面图，其中，轮速传感器固定在一侧，并且与固定在另一侧的被动式线圈相对应并且感应该被动式线圈所产生的变化的磁场。
63.图3b示出了多通道监控系统中的工装的正面图。其中可见，一个工装流水线中可以安装多个轮速传感器，这样可以并行地监控多个轮速传感器，从而有效地提高轮速传感器的监控效率。
64.图3c示出了多通道监控系统中的工装的俯视图。其中可见在，在并行多个通道的工装系统中存在多个通道，而每个通道中包含彼此相对地布置的轮速传感器和被动式线圈。
65.应指出图3a到3c仅仅是示意性的，而没有画出一些测试中所需要的其它元器件，例如电源，输出设备等等。
66.根据本实用新型，工装可以采用各种适当的方式来实现。作为一个示例，工装可以包括底座，在底座中可安装有立柱，立柱或者底座上安装有支架，在支架上安装有传感器固定板。当然，工装还可以采用其他适当的结构，只要能够准确且适当地定位轮速传感器以及本实用新型的监控装置、尤其是本实用新型的监控装置中的被动传感器。
67.这样，本实用新型的方法适用于需要同时对多个轮速传感器进行测试、监控的情况，其中，通过工装来制作多通道，通过精确的电路控制来实现多个轮速传感器的多通道监控，而无需使用马达/电机以及齿圈，避免了现有技术中的在实验样本数量过多时传感器与齿圈连接困难的缺陷，可以能够方便、高效、精确地进行多通道监控。系统结构简单、成本低、精度高、单次测试的传感器数目多，效率高，尤其适合高低温复杂环境试验。
68.应指出，以上的描述仅仅是示例性的，应指出，本实用新型还可以包含其他的实施例，诸如单独地或者与本实用新型的上述实施例的组合。
69.例如，考虑到车轮的工作环境以及空间大小等实际因素，常用的轮速传感器主要有：磁电式轮速传感器和霍尔式轮速传感器。本实用新型的技术构思可以有效地适用于上述两种轮速传感器，也可以等同地适用于其它类似的轮速传感器，只要通过适当地设置模拟齿圈转动装置以模拟出供该轮速传感器检测的变化场即可。
70.应指出，上述对于监控装置的这些实施例的结构和构思同样可以应用于其它类型
和应用场景中的传感器的检测，以便能够对于这些传感器进行精确且成本高效的检测。例如，铁路机车中的许多子系统(例如机车或多个单元)都依赖可靠而精确的转速信号，在某些情况下，它是衡量速度或速度变化的指标。这尤其适用于牵引力控制，也适用于车轮滑行保护、对位、列车控制、门控制等。这些任务由在车辆各个部分中发现的许多转速传感器执行。由此，本实用新型的构思可以同样应用于铁路系统中所使用的转速传感器，并且可同样适用于其它系统中的转速传感器。
71.虽然已经结合实施例说明了本实用新型的总体构思，但本领域技术人员可以理解，在不背离本实用新型总体构思的原则和精神的情况下，可以对这些实施例做出各自改变和变型。