空擋倒擋位置感測傳感器和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車感測裝置，特別涉及汽車變速箱在空擋倒擋位置感測傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]使用位置剛測裝置來探測汽車變速箱轉(zhuǎn)軸的位置在行業(yè)內(nèi)是已知的。
[0003]傳統(tǒng)上，使用機械接觸式位置感測裝置來探測轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動和直線移動位置，然而，機械接觸式剛測裝置具有一些缺點，包括機械磨損、測量精度和可靠性低以及沒有自診斷能力等。
[0004]已有建議使用電子感測裝置來感測轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動和直線移動(以判斷倒擋和空擋)擋位，然而，所建議的電子感測裝置會面臨設(shè)計可行性和操作條件(或環(huán)境)變化時表現(xiàn)不佳的缺陷。
[0005]因此，有必要提供有一款位置感測裝置，該位置感測裝置克服現(xiàn)有的位置感測裝置在探測轉(zhuǎn)軸空擋和倒擋位置時存在的缺陷和不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種用于感測轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動和移動位置的傳感器，該傳感器包括:
[0007]—種傳感器，用于檢測轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動和直線運行，并產(chǎn)生反映轉(zhuǎn)軸(106)旋轉(zhuǎn)運動的第一線性信號和反映轉(zhuǎn)軸直線運動的第二線性信號；
[0008]所述傳感器包括:
[0009]校正線路，將第一線性信號轉(zhuǎn)換成第一觸發(fā)信號，并且將第二線性信號轉(zhuǎn)換成第二觸發(fā)信號；
[0010]第一單穩(wěn)電路，在第一觸發(fā)信號的觸發(fā)下，第一單穩(wěn)電路輸出指示空擋位置的二進制信號；
[0011]第二單穩(wěn)電路，在第二觸發(fā)信號的觸發(fā)下，第二單穩(wěn)電路輸出指示倒擋軸向位置的二進制信號；
[0012]組合電路，用于接受第一單穩(wěn)電路和第二單穩(wěn)電路的輸出，并將所述第一單穩(wěn)電路輸出的指示空擋位置的二進制信號與第二單穩(wěn)電路輸出的指示倒擋軸向位置的二進制信號進行組合，產(chǎn)生倒擋位置二進制信號。
[0013]以及，一種傳感器系統(tǒng)，包括:
[0014]前述的傳感器；和
[0015]磁鐵裝置，所述磁鐵裝置被附接在轉(zhuǎn)軸上并隨轉(zhuǎn)軸(做同步的軸向直線運動和旋轉(zhuǎn)運動。
[0016]以及，一種制造和控制前述傳感器的方法。
[0017]以及，一種制造和控制前述傳感器系統(tǒng)的方法。
[0018]本發(fā)明的有益效果之一是:采用一塊寬大尺寸的電磁鐵覆蓋轉(zhuǎn)軸運動的全部有效長度，可以準確感測轉(zhuǎn)軸的各個方向的移動位置。
[0019]本發(fā)明的有益效果之二是:采用一塊磁鐵一個三維霍爾感應(yīng)器感測轉(zhuǎn)軸的直線移動和旋轉(zhuǎn)運動，滿足各個角度測量的要求，精度較多個霍爾感應(yīng)器測量更高。
[0020]本發(fā)明的有益效果之三是:僅通過在三維霍爾感應(yīng)單元外增加校正線路和單穩(wěn)電路處理將感測信號處理成二進制信號，通過組合電路進行判斷，電路簡單，改造方便。
[0021]本發(fā)明的有益效果之四是:模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、處理單元等模塊都可以使三維霍爾感應(yīng)單元自帶的模塊，不需要新增加這些設(shè)備單元，整個傳感器結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。
[0022]本發(fā)明的有益效果之五是:單穩(wěn)電路采用施密特觸發(fā)器(Schmitt trigger),能達到與其他復(fù)雜芯片相同的功能和效果，且成本更為低廉。
【附圖說明】
[0023]圖1描述了本發(fā)明轉(zhuǎn)軸與磁鐵裝置的位置關(guān)系立體示意圖；
[0024]圖2描述了本發(fā)明的感測裝置的沿轉(zhuǎn)軸橫截面方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3描述了本發(fā)明的感測裝置沿轉(zhuǎn)軸軸線方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4描述了本發(fā)明處理線路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5描述了組合電路做出與計算的真值表；
[0028]圖6描述了本發(fā)明適用的變速箱的擋位設(shè)置；
[0029]圖7描述了本發(fā)明指示空擋位的二進制信號的處理過程；
[0030]圖8描述了本發(fā)明指示倒擋位的二進制信號的處理過程。
【具體實施方式】
[0031]下面將參考構(gòu)成本說明書一部分的附圖對本發(fā)明的各種【具體實施方式】進行描述。應(yīng)該理解的是，雖然在本發(fā)明中使用表示方向的術(shù)語，諸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等描述本發(fā)明的各種示例結(jié)構(gòu)部分和元件，但是在此使用這些術(shù)語只是為了方便說明的目的，基于附圖中顯示的示例方位而確定的。由于本發(fā)明所公開的實施例可以按照不同的方向設(shè)置，所以這些表示方向的術(shù)語只是作為說明而不應(yīng)視作為限制。在可能的情況下，本發(fā)明中使用的相同或者相類似的附圖標記指的是相同的部件。
[0032]圖1描述了本發(fā)明轉(zhuǎn)軸106與磁鐵裝置104的位置關(guān)系立體示意圖。
[0033]如圖1所示，傳感器100包括有感測汽車變速箱轉(zhuǎn)軸106運動的磁鐵裝置104，磁鐵裝置104設(shè)置在轉(zhuǎn)軸106上并隨轉(zhuǎn)軸106 —起運動。轉(zhuǎn)軸106可以沿著軸線105方向(圖1中箭頭AA’方向)做來回(或往返)的直線運動，也可以沿著軸線105的橫切方向(圖中箭頭BB’方向)以軸心105為圓心做來回(或往返)的旋轉(zhuǎn)運動；磁鐵裝置104設(shè)置在轉(zhuǎn)軸106上方，磁鐵裝置104的長度足以覆蓋在轉(zhuǎn)軸106移動的大部分長度和寬度的有效探測區(qū)域上，并跟隨轉(zhuǎn)軸106做直線和旋轉(zhuǎn)運動，感測器便可以探測到磁鐵104在各個擋位的位置。
[0034]圖2描述了本發(fā)明的感測裝置102的沿轉(zhuǎn)軸橫截面方向的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]如圖2所示，位置傳感器100包括磁鐵裝置104、三維感測單元102 (即3D霍爾感應(yīng)器102)、處理線路110。其中三維感測單元102與磁鐵裝置(104)物理上分開一段距離(空隙)H。圖中轉(zhuǎn)軸106可以沿著軸心105做箭頭BB’方向的左右旋轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)幅度為左右最大為±20°，即左側(cè)+20°與右側(cè)-20°之間的范圍為整個轉(zhuǎn)軸106旋轉(zhuǎn)運動的活動范圍。轉(zhuǎn)軸106的旋轉(zhuǎn)運動都是沿著中心線210對稱安排。然而，非對稱設(shè)置的轉(zhuǎn)動范圍對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也是可能的。在±20°位置表示轉(zhuǎn)軸106處于掛擋位置范圍(包括倒擋或前進擋)，在±5°表示轉(zhuǎn)軸106處于空擋位置范圍。當轉(zhuǎn)軸106做運動時，磁鐵裝置104隨轉(zhuǎn)軸106 —起運動，磁鐵裝置104可對三維感測單元102所在的位置(或探測位置)產(chǎn)生磁通密度變化，進而產(chǎn)生磁場變化。當三維感測單元102收到磁鐵裝置104的磁場變化的影響是，三維感測單元102可產(chǎn)生電信號(例如PMff、SENT等)。作為示例性的實施例，三維感測單元102可包括霍爾感應(yīng)電路，用于響應(yīng)由磁通密度變化所引起的磁場變化而產(chǎn)生信號。在圖2所示的情況下，當旋轉(zhuǎn)幅度為±5°時，轉(zhuǎn)軸106處于空擋位置范圍，感測裝置102輸出的是高電平信號；當旋轉(zhuǎn)幅度為±20°時，轉(zhuǎn)軸106處于掛擋位置范圍，感測裝置102輸出的是低電平信號。感測裝置102將輸出的電信號傳送給處理線路110。由于轉(zhuǎn)軸106是做來回周期旋轉(zhuǎn)的，因而三維感測單元102感測并輸出的信號也是呈周期性變化的sin/cos信號。具體的，磁通密度(或磁場)在三維感測單元102周圍沿著三維坐標280 (Bx，By, Bz)變化；三維感測單元102通常被設(shè)計為探測沿Bx或By中的一維或兩維的磁場變化，三維感測單元102可以被配置設(shè)在有轉(zhuǎn)動和直線移動的磁鐵裝置104引起的磁通密度變化或磁場變化敏感和靈敏的探測位置。在圖2中，B代表磁通密度，BX表示沿著轉(zhuǎn)軸106的徑向方向上并且垂直于紙面的磁通密度測量；By表示與轉(zhuǎn)軸106相切并且與轉(zhuǎn)軸106橫截面共平面的磁通密度測量；BZ表示與轉(zhuǎn)軸106相切并且同時與BxBy垂直的磁通密度測量。三維感測單元102從Bx維度和By維度同步(或同時)感測三維感測單元102周圍的磁通密度變化和/或磁場變化而產(chǎn)生的符合兩條函數(shù)線的模擬電壓信號(運動信號)輸出一條輸出曲線為余弦形模擬電壓信號輸出，另一條輸出曲線為正弦形模擬電壓信號輸出。
[0036]圖3描述了本發(fā)明的感測裝置102沿轉(zhuǎn)軸軸線方向的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]如圖3所示，轉(zhuǎn)軸106沿著箭頭AA’方向的來回直線運動，磁鐵裝置104隨著轉(zhuǎn)軸106同步做直線運動。三維感測單元102從By維度和Bz維度(或Bx維度和Bz維度)同步(或同時)感測三維感測單元102周圍的磁通密度變化和/或磁場變化而產(chǎn)生的符合兩條函數(shù)線的模擬電壓信號(運動信號)輸出一條輸出曲線為余弦形模擬電壓信號輸出，另一條輸出曲線為正弦形模擬電壓信號輸出。
[0038]圖4描述了本發(fā)明處理線路110的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]如圖4所示，處理線路110包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路302、處理單元304，校正電路(306、307)、單穩(wěn)電路(308、309)、組合電路310 ;模轉(zhuǎn)換電路302通過兩根線路321和322連接三維感測單元109，處理單元304通過兩根線路323和324連接模轉(zhuǎn)換電路302，校正電路(306,307)分別通過兩根線路325和326連接處理單元