CN201259505Y

CN201259505Y - 精密轮速传感器

Info

Publication number: CN201259505Y
Application number: CNU2008201910396U
Authority: CN
Inventors: 吴少伟; 黄朝兵; 葛海岸; 金冠阳; 许小敏
Original assignee: Hubei New Torch Science & Technology Co Ltd
Current assignee: The new torch Science and Technology Ltd. in Hubei
Priority date: 2008-09-23
Filing date: 2008-09-23
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2018-09-23

Abstract

本实用新型提供一种精密轮速传感器，克服了现有技术测量轮速的灵敏度低、输出信号稳定性、安全性较差等不足。由传感头、电缆线、插座及电子电路组成，传感头顶部封装有霍尔芯片及永磁体，电缆线将传感头、插座连接为一体。传感头安装在车轮轮毂轴承总成中的齿轮顶上，插座接口与汽车ABS电控单元相连接，当车轮运动时，霍尔芯片通过安装在轮毂内的齿轮的旋转可精确检测到齿轮旋转的频率信号，信号通过电缆线传输给汽车ABS***，汽车ABS***根据汽车轮毂内齿轮的电信号精确检测到车轮的转速。具有体积小、安装方便、***电路设计简单、输出信号电压幅值不受转速影响、频率响应高、抗电磁干扰及抗污染能力强、输出信号稳定可靠等优点。

Description

精密轮速传感器

所属技术领域

本实用新型涉及一种测量车辆速度的仪器，特别是轿车用精密轮速传感器。

背景技术

传统磁阻式ABS传感器由电磁钢、线圈等分立元件构成。这种无源传感器在中速范围内提供廉价的转速感应技术，广泛应用于汽车轮速的检测。存在如下不足：1、测量轮速的灵敏度低。传感器与齿轮的最大工作间隙只有0.3～0.5mm，其输出信号的幅值是变化的，当车速较慢，输出信号幅值小于1V时，就无法检测；同时其频率响应也不高，当转速达到较高速度时，传感器频率响应不过来，易产生错误信号，并且它的抗电磁干扰能力也较差；2、输出信号稳定性较差，易受外界因素干扰；3、在汽车高速行驶时，因安装不牢固或受机械振动，传感器容易与齿轮发生碰撞，安全性较差；4、这种传感器产生的是幅值很低且变化缓慢的模拟电压信号，需要经过放大、整形后变成陡直的数字频率信号，才能传输给数字转速仪或数字频率计来测量车轮转速，而且***电路比较复杂；5、无法测量非常低(接近于零)的转速，因为这时传感器可能检测不到车轮轮速信号；6、电磁感应式轮速传感器的结构性能不够完善，而且工作环境又差，很容易引发间歇性故障，易导致汽车防抱死制动***(ABS)中的琥珀色警告灯在汽车行驶中偶尔点亮。

发明内容

本实用新型的发明目的就是针对电磁式轮速传感器的上述不足，而提供一种结构牢固、频率响应高、抗干扰能力强、且防污染的精密轮速传感器。

为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：传感器包括传感头、电缆线、插座及电子电路，电缆线将传感头、插座连接为一体，其特征在于：传感头顶部封装有霍尔芯片及永磁体，永磁体的磁钢材料为稀土钴永磁材料。

本实用新型所说的霍尔芯片由直线排列的三组霍尔单元构成，每组霍尔单元都由4个独立的、排列成空间十字形的霍尔片并联构成，在十字形两对平面霍尔片的中心位置处放置一个IMC(集成磁场集中器)。

使用时，传感器传感头安装在车轮轮毂轴承总成中的齿轮顶上，插座接口与汽车ABS电控单元连接，当车轮运动时，霍尔芯片通过安装在轮毂内的齿轮的旋转可精确检测到齿轮旋转的频率信号，信号通过电缆线传输给汽车ABS电控单元，这样汽车ABS***就可以根据汽车轮毂内齿轮的电信号精确检测到车轮的转速。

本实用新型由于采用了霍尔芯片，与电磁感应式轮速传感器相比，具有以下优点：

1、可实现轿车传感器的多功能集成化、智能化、单元化、小型轻量化；

2、频率响应高。其响应频率高达20KHz，相当于车速为1000km/h时所检测信号频率；

3、输出信号电压幅值不受转速影响。即使在车轮转速为零的情况下也能够提供精确的转速信号；

4、输出信号稳定可靠，不受外界因素干扰；

5、抗电磁干扰能力强；

6、本实用新型输出信号为数字频率信号，可直接将测得的轮速信号传输给数字轮速仪测量车轮转速，简化了ABS***电路；

7、精度高，线性度好，工作温度宽，寿命长，安装方便，功耗小，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀；

8、体积小、工作间隙大，可测试间隙及方向；

9、灵敏度高，工作间隙大，即使在汽车高速行驶时也不会与齿轮发生碰撞，提高了传感器工作的安全性；

10、由于传感头与齿轮间隙的提高，有效地解决了传感器与轮毂轴承总成的安装配合问题，极大提高了传感器的安装效率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

图1是本实用新型结构示意图；图2、图3是本实用新型磁路简图；图4是本实用新型电器结构框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型由传感头1、永磁体2、霍尔芯片3、电缆线4、插座5及电子电路组成。永磁体2、霍尔芯片3封装在传感器传感头1顶部，芯片封装是超薄双列塑封，塑封表面和芯片表面间距仅有0.2～0.3mm，且双列引线要尽可能地宽，以允许连接线直接焊接，技术核心是采用裸芯片安装，该技术在各种相同尺寸的芯片封装中可容纳的引脚数量最多，内部布线长度最短，仅右0.8～1.0mm，寄生引线电容引线电阻及引线电感均很小，从而使信号传输延迟大为缩短，其优点是无内部芯片封装延迟及大幅度提高了组件封装密度，且封装中凸点和热塑性粘合剂的弹性很好，不会因芯片与基底热膨胀系数不同而产生应力，因此也就不必在底部填料，省去了填料时间和填料费用。永磁体2的磁钢材料是影响传感器输出信号稳定性的重要因素，本实用新型选用高磁性能定向凝固可加工稀土钴永磁材料，此材料具有较强的磁性能，又兼有良好的韧性，磁体可进行车削、钻孔，可用内圆切割机切成厚度仅为0.2mm的薄片，而且还可以制作出柔性很高的软磁体，不但有效提高了传感器输出信号的稳定性，而且因其良好的韧性大大降低传感器生产及安装过程中的废品率。

如图2、图3所示，永磁体2的磁力线穿过霍尔芯片3，通向齿轮，这时齿轮作用相当于一个集磁器，当齿轮处于图2状态时，磁力线分散，穿过霍尔元件的磁场相对较弱；当齿轮处于图3状态时，磁力线密集，穿过霍尔元件的磁场较强，这样就引起霍尔电压变化。霍尔轮速传感器核心为霍尔芯片，霍尔芯片通过齿轮的运动输出毫伏级的准正弦波电压，用汽车ABS******电路的UGN3019开关型集成霍尔元件，可实现将准正弦波电压转换为标准脉冲电压，信号通过电缆线4传输给汽车ABS电控单元，汽车ABS***就可以根据汽车轮毂内齿轮的电信号精确检测到车轮的转速。

如图4所示，霍尔芯片3由直线排列的三组霍尔单元构成，每组霍尔单元都由4个独立的、排列成空间十字形的霍尔片并联构成，并有相应的电路来减小霍尔器件参数的温漂，在与SmCo磁铁搭配使用时，该器件的补偿效果最佳。该结构充分发挥了CMOS电路线性度高和DMOS电路电压高的优点，因而能够使传感器在要求的环境下准确工作。霍尔单元采用三轴霍尔技术，能够在单点感应到磁通量的所有三个分量，其实现方法是在十字形两对平面霍尔片的中心位置处放置一个直径200μm、厚25μm的IMC(集成磁场集中器)，起到传感作用的是霍尔片。

本实用新型是一种混合信号磁场转换器。它具有大的测速范围(0—2500HZ)和较宽的操作温度范围(-40℃～150℃)，同时具有二线制电流操作、气隙诊断和反向电压保护(-30V)等一系列特性，它可在较大的车速范围对汽车目标轮进行车速与转动方向的测量。其操作方式采用二线制电流回路操作方式，适于在—40～150℃的温度范围、+20V直流供电情况下持续工作，且在瞬时电压高达+27V时仍能维持正常工作。霍尔式芯片轮速传感器轮速传感器的输出电流脉冲为7mA或14mA(静止偏置值为7mA)该传感器的输出电流脉冲的上升沿可准确定位于目标轮的轮毂。输出脉冲宽度则可由目标轮的运动方向和磁场强度来决定，并可按照主流***制造商所推荐的现行工业标准编码为一组根据目标轮的运动方向和磁场强度预先定义的时间间隔；它的脉冲宽度可根据所测量的差模磁场强度的不同而有所不同：ΔB>4mT(正常磁场)、2mT<ΔB<4mT(低磁范围)、ΔB<2mT(极低磁范围)三种不同磁场中具有不同的宽度输出。另外，在正常和低磁情况下，它还可提供车轮转动方向的测量；在初始上电、目标轮停止或其它原因造成检测不到动态信号时，一个安全停止的失败信号就会以大约1.5Hz的频率重复产生。

Claims

1、一种精密轮速传感器，包括传感头(1)、电缆线(4)、插座(5)及电子电路，电缆线(4)将传感头(1)、插座(5)连接为一体，其特征在于：传感头(1)顶部封装有霍尔芯片(3)及永磁体(2)。

2、根据权利要求1所述的精密轮速传感器，其特征在于：永磁体(2)的磁钢材料为稀土钴永磁材料。

3、根据权利要求1所述的精密轮速传感器，其特征在于：霍尔芯片(3)由直线排列的三组霍尔单元构成，每组霍尔单元都由4个独立的、排列成空间十字形的霍尔片并联构成，在十字形两对平面霍尔片的中心位置处放置一个集成磁场集中器。