轉(zhuǎn)速傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了轉(zhuǎn)速傳感器，包括穩(wěn)壓電源、振蕩器和檢測(cè)電路。振蕩器，其供電輸入端與穩(wěn)壓電源的輸出端耦接，具有相對(duì)金屬導(dǎo)體設(shè)置的線圈。在金屬導(dǎo)體與線圈的距離小于臨界閾值時(shí)振蕩器停止振蕩，以便穩(wěn)壓電源階躍式減小輸出端的電流。檢測(cè)電路適于檢測(cè)對(duì)應(yīng)于穩(wěn)壓電源輸出端的電流值的電信號(hào)。控制單元與檢測(cè)電路耦接，適于根據(jù)該電信號(hào)確定振蕩器是否停止振蕩，并在每次確定振蕩器停止振蕩時(shí)記錄一個(gè)脈沖。
【專利說(shuō)明】
轉(zhuǎn)速傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及轉(zhuǎn)速傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)速傳感器是將旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量輸出的傳感器。常見(jiàn)的轉(zhuǎn)速傳感器例如是霍爾式或渦流式等。當(dāng)被測(cè)設(shè)備上帶有凸起(或凹陷)的磁性或?qū)Т挪牧?，隨著被測(cè)設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器輸出與旋轉(zhuǎn)頻率相關(guān)的脈沖信號(hào)，達(dá)到轉(zhuǎn)速檢測(cè)的目的。圖1示出了渦流式傳感器的工作原理。電渦流轉(zhuǎn)速傳感器系統(tǒng)的工作機(jī)理是由探頭(即繞制的線圈，等效為電感)和內(nèi)部電路組成一個(gè)LC振蕩器。在探頭頭部周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)H1。如果在磁場(chǎng)Hl的范圍內(nèi)沒(méi)有金屬導(dǎo)體材料接近，則發(fā)射到這一范圍內(nèi)的能量都會(huì)全部釋放。反之，如果有金屬導(dǎo)體材料接近探頭頭部，則交變磁場(chǎng)Hl將在導(dǎo)體的表面產(chǎn)生電渦流場(chǎng)，該電渦流場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向與Hl相反的交變磁場(chǎng)H2。由于H2的反作用，就會(huì)改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位。每次傳感器的電壓幅值小于閾值時(shí)，控制單元被觸發(fā)一次，即表示設(shè)備轉(zhuǎn)過(guò)一定角度(例如360度)。
[0003]然而，在高精度的應(yīng)用場(chǎng)景中，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)速傳感器中振蕩器在受到溫度等環(huán)境影響時(shí)存在漂移等問(wèn)題，并引起傳感器漏檢。換言之，現(xiàn)有轉(zhuǎn)速傳感器的檢測(cè)精度有待提高。
[0004]為此，本發(fā)明提出了一種新的轉(zhuǎn)速傳感器技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為此，本發(fā)明提供一種新的轉(zhuǎn)速傳感器技術(shù)方案，有效的解決了上述中至少一個(gè)問(wèn)題。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種轉(zhuǎn)速傳感器，包括穩(wěn)壓電源、振蕩器和檢測(cè)電路。振蕩器，其供電輸入端與穩(wěn)壓電源的輸出端耦接，具有相對(duì)金屬導(dǎo)體設(shè)置的線圈。在金屬導(dǎo)體與線圈的距離小于臨界閾值時(shí)振蕩器停止振蕩，以便穩(wěn)壓電源階躍式減小輸出端的電流。檢測(cè)電路適于檢測(cè)對(duì)應(yīng)于穩(wěn)壓電源輸出端的電流值的電信號(hào)?？刂茊卧c檢測(cè)電路耦接，適于根據(jù)該電信號(hào)確定振蕩器是否停止振蕩，并在每次確定振蕩器停止振蕩時(shí)記錄一個(gè)脈沖。
[0007]可選地，在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)速傳感器中，穩(wěn)壓電源的輸出端設(shè)置有電流檢測(cè)電阻。檢測(cè)電路適于檢測(cè)電流檢測(cè)電阻兩端的電壓值作為電信號(hào)。
[0008]可選地，在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)速傳感器中，穩(wěn)壓電源包括放大器山。該放大器的同相輸入端連接有直流電源，反相輸入端設(shè)置有下拉的第一電阻仏。穩(wěn)壓電源的輸出端與反相輸入端之間連接有第二電阻R2。穩(wěn)壓電源的輸出端與放大器U1的輸出端之間連接有所述電流檢測(cè)電阻R3。
[0009]可選地，在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)速傳感器中，振蕩器包括晶體管Q1和并聯(lián)的第一電容C1和線圈L。晶體管Q1，集電極連接到供電輸入端，基極與供電輸入端之間連接有第四電阻R4。第一電容&與晶體管&基極之間連接有第二電容C2。線圈L的抽頭與晶體管&的發(fā)射極之間連接有第五電阻R5。
[0010]可選地，在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)速傳感器中，在金屬導(dǎo)體與線圈的距離超過(guò)臨界閾值時(shí)，振蕩器啟動(dòng)振蕩，以便穩(wěn)壓電源階躍式升高輸出端的電流。
[0011]可選地，在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)速傳感器中，控制單元還適于記錄每個(gè)脈沖的生成時(shí)間點(diǎn)。傳感器還可以包括控制單元耦接的無(wú)線通信單元。控制單元適于通過(guò)該無(wú)線通信單元對(duì)外傳輸所記錄的脈沖序列?？刂茊卧缡俏⑻幚砥?MCU)。無(wú)線通信單元例如是ZigBee0
[0012]綜上，本發(fā)明的轉(zhuǎn)速傳感器技術(shù)方案從能量變化的角度對(duì)金屬導(dǎo)體是否靠近振蕩器線圈進(jìn)行判斷。在金屬導(dǎo)體逐漸靠近振蕩器的線圈時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出到振蕩器的電流逐漸減小。在金屬導(dǎo)體與線圈的距離小于臨界閾值時(shí)，本發(fā)明的振蕩器停止振蕩。在振蕩器停止振蕩的瞬間，本發(fā)明的穩(wěn)壓電源階躍式減小輸出端電流。本發(fā)明的技術(shù)方案可以在每次電流階躍式減小(或者升高)時(shí)，確定振蕩器停止振蕩器一次并記錄一個(gè)脈沖(單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)量與設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)速度相關(guān))。盡管振蕩器的振蕩幅度容易受到環(huán)境影響而發(fā)生偏移(例如溫度漂移等)，穩(wěn)壓電源的輸出電流比振蕩幅度受到環(huán)境條件的影響要小很多。特別是，本發(fā)明的技術(shù)方案，由于采用檢測(cè)電流是否階躍式變化的方式，對(duì)輸出電信號(hào)的誤差容忍度很高。因此，本發(fā)明的轉(zhuǎn)速傳感器比傳統(tǒng)測(cè)量振蕩幅度變化的方式有更好的準(zhǔn)確度和抗干擾能力。
【附圖說(shuō)明】
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本文結(jié)合下面的描述和附圖來(lái)描述某些說(shuō)明性方面，這些方面指示了可以實(shí)踐本文所公開(kāi)的原理的各種方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保護(hù)的主題的范圍內(nèi)。通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，本公開(kāi)的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯。遍及本公開(kāi)，相同的附圖標(biāo)記通常指代相同的部件或元素。
[0014]圖1示出了渦流式傳感器的工作原理圖；
[0015]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的轉(zhuǎn)速傳感器200的示意圖；
[0016]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的穩(wěn)壓電源300的示意圖；以及
[0017]圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的振蕩器400的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開(kāi)，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0019]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的轉(zhuǎn)速傳感器200的示意圖。如圖3所示，轉(zhuǎn)速傳感器200包括穩(wěn)壓電源210、振蕩器220、檢測(cè)電路230和控制單元240。振蕩器220具有相對(duì)于金屬導(dǎo)體的線圈。這里，穩(wěn)壓電源210是直流穩(wěn)壓電源，可以向振蕩器220輸出穩(wěn)定的電壓。穩(wěn)壓電源210可以是多種公知的穩(wěn)壓式直流電源，也可以是圖3所示穩(wěn)壓電源。振蕩器220可以是多種公知的LC振蕩電路，也可以是圖4所示的振蕩器，本發(fā)明對(duì)此不做過(guò)多限制。不同于傳統(tǒng)的渦流傳感器(檢測(cè)振蕩器的振蕩幅度的方式)，本發(fā)明的檢測(cè)電路230適于檢測(cè)穩(wěn)壓電源210的輸出端(與振蕩器220的供電輸入端親接)對(duì)應(yīng)電流值的電信號(hào)。這里，電信號(hào)例如是電流檢測(cè)電阻的電壓信號(hào)。但不限于此，公知的各種檢測(cè)電流大小的方式都可以應(yīng)用在本發(fā)明中。控制單元240例如包括微處理器(MCU)，但不限于此。
[0020]在一個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景中，轉(zhuǎn)速傳感器300部署在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上。旋轉(zhuǎn)設(shè)備分布有一個(gè)或多個(gè)金屬導(dǎo)體塊(未示出)。在設(shè)備旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，每個(gè)金屬導(dǎo)體塊每旋轉(zhuǎn)一周經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器200的線圈正前方一次。換言之，金屬導(dǎo)體塊每旋轉(zhuǎn)一周，完成一次靠近線圈和遠(yuǎn)離線圈的動(dòng)作。本發(fā)明的轉(zhuǎn)速傳感器300從能量變化的角度對(duì)振蕩器220的線圈與金屬導(dǎo)體(未示出)的距離進(jìn)行考慮。
[0021]具體而言，金屬導(dǎo)體在遠(yuǎn)離振蕩器220的線圈時(shí)，線圈中能量被直接釋放掉。在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備帶動(dòng)金屬導(dǎo)體靠近振蕩器220的線圈時(shí)，由于渦流效應(yīng)，金屬導(dǎo)體中渦流場(chǎng)能量可以反饋到線圈。這里，金屬導(dǎo)體與線圈距離進(jìn)入臨界閾值時(shí)，振蕩器220停止振蕩。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備帶動(dòng)金屬導(dǎo)體超過(guò)連接閾值時(shí)，振蕩器220恢復(fù)振蕩。在此基礎(chǔ)上，穩(wěn)壓電源210向振蕩器220提供的電流在振蕩器停止或恢復(fù)振蕩時(shí)會(huì)發(fā)生階躍式變化。在振蕩器220從保持振蕩進(jìn)入停止振蕩的狀態(tài)時(shí)，電信號(hào)階躍式降低。在振蕩器220從停止振蕩啟動(dòng)振蕩時(shí)，電信號(hào)階躍式升高。這樣，控制單元240可以根據(jù)檢測(cè)電路230所檢測(cè)到的電信號(hào)階躍式減小，確定振蕩器220停止振蕩。另外，控制單元240確定電信號(hào)階躍式降低(或者升高)時(shí)，表明金屬導(dǎo)體轉(zhuǎn)過(guò)線圈正前方一次。相應(yīng)地，控制單元240可以在每次檢測(cè)到振蕩器停止振蕩(或者檢測(cè)到振蕩器啟動(dòng)振蕩)時(shí)，記錄一個(gè)脈沖。另外，控制單元240還可以記錄每個(gè)脈沖的生成時(shí)間點(diǎn)。
[0022]可選地，轉(zhuǎn)速傳感器200還可以包括無(wú)線通信單元(未示出)。無(wú)線通信單元例如是ZigBee，也可以是WiFi或4G等其他通信單元?？刂茊卧?40還可以通過(guò)無(wú)線通信單元向外傳輸所記錄的脈沖序列。
[0023]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的穩(wěn)壓電源300的示意圖。如圖3所示，穩(wěn)壓電源300包括放大器U1。放大器瓜的同相輸入端連接有直流電源。放大器瓜的反相輸入端設(shè)置有下拉電阻仏。穩(wěn)壓電源300的輸出端與反相輸入端之間連接有第二電阻心，穩(wěn)壓電源的輸出端與放大器U1的輸出端之間連接有電流檢測(cè)電阻R3。這里，電流檢測(cè)電阻R3是很小的電阻。檢測(cè)電路(230)可以通過(guò)測(cè)量R3的電壓，并將該電壓作為對(duì)應(yīng)穩(wěn)壓電源輸出電流的電信號(hào)。
[0024]圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的振蕩器400的示意圖。如圖4所示，振蕩器400包括晶體管Q1、第一電容C1和線圈L。晶體管Q1集電極連接到供電輸入端VCC，基極與供電輸入端VCC之間連接有第四電阻R4。第一電容(^和線圈L并聯(lián)。第一電容&與晶體管&基極之間連接有第二電容(:2。線圈L的抽頭與晶體管&的發(fā)射極之間連接有第五電阻抱。在金屬導(dǎo)體逐漸靠近線圈L的過(guò)程中，振蕩器400的振蕩幅度逐漸減弱。另外，由于偏置電阻他的存在，在線圈與金屬導(dǎo)體的距離小于臨界閾值時(shí)，振蕩器400停止振蕩。反之，在線圈與金屬導(dǎo)體的距離超過(guò)臨界閾值時(shí)，振蕩器400啟動(dòng)振蕩。
[0025]在此處所提供的說(shuō)明書(shū)中，說(shuō)明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說(shuō)明書(shū)的理解。
[0026]類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡(jiǎn)本公開(kāi)并幫助理解各個(gè)發(fā)明方面中的一個(gè)或多個(gè)，在上面對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起分組到單個(gè)實(shí)施例、圖、或者對(duì)其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開(kāi)的方法解釋成反映如下意圖:即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的特征更多特征。更確切地說(shuō)，如下面的權(quán)利要求書(shū)所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開(kāi)的單個(gè)實(shí)施例的所有特征。因此，遵循【具體實(shí)施方式】的權(quán)利要求書(shū)由此明確地并入該【具體實(shí)施方式】，其中每個(gè)權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。
[0027]本領(lǐng)域那些技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在本文所公開(kāi)的示例中的設(shè)備的模塊或單元或組件可以布置在如該實(shí)施例中所描述的設(shè)備中，或者可替換地可以定位在與該示例中的設(shè)備不同的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中。前述示例中的模塊可以組合為一個(gè)模塊或者此外可以分成多個(gè)子模塊。
[0028]本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)實(shí)施例中的設(shè)備中的模塊進(jìn)行自適應(yīng)性地改變并且把它們?cè)O(shè)置在與該實(shí)施例不同的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中?？梢园褜?shí)施例中的模塊或單元或組件組合成一個(gè)模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個(gè)子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過(guò)程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對(duì)本說(shuō)明書(shū)(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的所有特征以及如此公開(kāi)的任何方法或者設(shè)備的所有過(guò)程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說(shuō)明書(shū)(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的每個(gè)特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來(lái)代替。
[0029]此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書(shū)中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來(lái)使用。
[0030]此外，所述實(shí)施例中的一些在此被描述成可以由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器或者由執(zhí)行所述功能的其它裝置實(shí)施的方法或方法元素的組合。因此，具有用于實(shí)施所述方法或方法元素的必要指令的處理器形成用于實(shí)施該方法或方法元素的裝置。此外，裝置實(shí)施例的在此所述的元素是如下裝置的例子:該裝置用于實(shí)施由為了實(shí)施該發(fā)明的目的的元素所執(zhí)行的功能。
[0031]如在此所使用的那樣，除非另行規(guī)定，使用序數(shù)詞“第一”、“第二”、“第三”等等來(lái)描述普通對(duì)象僅僅表示涉及類似對(duì)象的不同實(shí)例，并且并不意圖暗示這樣被描述的對(duì)象必須具有時(shí)間上、空間上、排序方面或者以任意其它方式的給定順序。
[0032]盡管根據(jù)有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是受益于上面的描述，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員明白，在由此描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以設(shè)想其它實(shí)施例。此外，應(yīng)當(dāng)注意，本說(shuō)明書(shū)中使用的語(yǔ)言主要是為了可讀性和教導(dǎo)的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限定本發(fā)明的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書(shū)的范圍和精神的情況下，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)許多修改和變更都是顯而易見(jiàn)的。對(duì)于本發(fā)明的范圍，對(duì)本發(fā)明所做的公開(kāi)是說(shuō)明性的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書(shū)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種轉(zhuǎn)速傳感器，包括: 穩(wěn)壓電源； 振蕩器，其供電輸入端與穩(wěn)壓電源的輸出端耦接，具有相對(duì)金屬導(dǎo)體設(shè)置的線圈，在金屬導(dǎo)體與線圈的距離小于臨界閾值時(shí)停止振蕩，以便穩(wěn)壓電源階躍式減小輸出端的電流； 檢測(cè)電路，適于檢測(cè)對(duì)應(yīng)于穩(wěn)壓電源輸出端的電流值的電信號(hào)； 控制單元，與檢測(cè)電路耦接，適于根據(jù)該電信號(hào)確定振蕩器是否停止振蕩，并在每次確定振蕩器停止振蕩時(shí)記錄一個(gè)脈沖。2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，所述穩(wěn)壓電源的輸出端設(shè)置有電流檢測(cè)電阻； 所述檢測(cè)電路適于檢測(cè)電流檢測(cè)電阻兩端的電壓值作為所述電信號(hào)。3.如權(quán)利要求1或2所述的傳感器，其中，所述穩(wěn)壓電源包括放大器(U1),該放大器的同相輸入端連接有直流電源，反相輸入端設(shè)置有下拉的第一電阻(R1),穩(wěn)壓電源的輸出端與反相輸入端之間連接有第二電阻(R2),穩(wěn)壓電源的輸出端與放大器(U1)的輸出端之間連接有所述電流檢測(cè)電阻(R3)。4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中，所述振蕩器包括: 晶體管(Q1),其集電極連接到所述供電輸入端，其基極與供電輸入端之間連接有第四電阻(R4); 并聯(lián)的第一電容(C1)和線圈(L)，其中第一電容(C1)與晶體管(Q1)基極之間連接有第二電容(C2)，線圈(L)的抽頭與晶體管(Q1)的發(fā)射極之間連接有第五電阻(R5)。5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中，在所述金屬導(dǎo)體與所述線圈的距離超過(guò)所述臨界閾值時(shí)，所述振蕩器啟動(dòng)振蕩，以便所述穩(wěn)壓電源階躍式升高輸出端的電流。6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的傳感器，所述控制單元還適于記錄每一個(gè)脈沖的生成時(shí)間點(diǎn)。7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的傳感器，還包括與控制單元親接的無(wú)線通信單元； 所述控制單元適于通過(guò)該無(wú)線通信單元對(duì)外傳輸所記錄的脈沖序列。8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中，所述控制單元包括微處理器(MCU)。9.如權(quán)利要求7或8所述的傳感器，其中，所述無(wú)線通信單元包括ZigBee。
【文檔編號(hào)】G01P3/481GK106093457SQ201610666920
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月12日 公開(kāi)號(hào)201610666920.6, CN 106093457 A, CN 106093457A, CN 201610666920, CN-A-106093457, CN106093457 A, CN106093457A, CN201610666920, CN201610666920.6
【發(fā)明人】許凌波, 程鑫, 陳桂梅, 王祖軍, 王之劍, 賈維銀
【申請(qǐng)人】安徽容知日新科技股份有限公司