一种车轴转速光电型传感器的制作方法

1.本实用新型涉及精密机械设计和信号处理技术领域，尤其是涉及一种车轴转速光电型传感器。


背景技术：

2.目前市场上的车轴转速光电型传感器，均采用模块化设计，每个通道使用一个独立的模块。这种设计致命的缺陷是每个模块均需要占用空间的壳体，由于传感器内部空间非常有限，而且要求每个通道电源隔离，故无法增加光电路对通道输出信号的真伪进行甄别。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种车轴转速光电型传感器，可以杜绝车轴颤动和外部电磁信号造成的干扰，真实传感车轴的旋转速度和旋转方向。
4.根据本实用新型的一个目的，本实用新型提供一种车轴转速光电型传感器，包括：
5.壳体，内部具有用于容纳元器件的空腔；
6.组合精密光栅，位于所述壳体内部，包括两个固定光栅和一个转动光栅，两个所述固定光栅分别位于所述转动光栅的两侧，两个所述固定光栅分别与所述壳体固定连接；
7.电路板，位于所述壳体内部，与所述壳体固定连接，所述电路板上设有光发射器和光接收器；
8.连接轴，所述连接轴的一端与所述转动光栅固定连接，所述连接轴的另一端贯穿所述壳体与设备传动轴连接。
9.进一步地，所述壳体包括上盖和底座，所述上盖扣合在所述底座上，所述底座内设有用于容纳所述组合精密光栅和电路板的凹槽。
10.进一步地，所述电路板的数量为两个，两个所述电路板分别位于两个所述固定光栅的外侧，一个所述电路板上设有所述光发射器，另一个所述电路板上设有所述光接收器。
11.进一步地，所述固定光栅上设有若干透光孔，所述光发射器和所述光接收器与所述透光孔对应设置。
12.进一步地，所述固定光栅上设有九个所述透光孔。
13.进一步地，所述光发射器或所述光接收器的数量小于或等于所述透光孔的数量。
14.进一步地，所述电路板上设有逻辑电路，所述逻辑电路包括相位关系检测逻辑电路，所述相位关系检测逻辑电路设有多个通道，所述光接收器分别与所述相位关系检测逻辑电路的各所述通道连接。
15.进一步地，所述相位关系检测逻辑电路的各所述通道与所述光接收器之间设有前端放大比较电路。
16.进一步地，所述通道的数量为三个，其中对外输出通道的数量为一至三个；或者所述通道的数量为九个，其中对外输出通道的数量为一至五个。
17.进一步地，每个对外输出的所述通道至少有两个辅助的冗余通道，用于所述相位关系检测逻辑电路判定相位关系。
18.本实用新型的技术方案采用转动光栅和两个固定光栅配合的一体化设计，通过逻辑电路判定多组光发射器和光接收器组成的多组传感信号的相位关系，在电磁信号干扰或者车辆停稳后车轴颤动时，杜绝不满足相位关系的个别通道输出不应该输出的错误脉冲信号，并且在车辆运行和停车过程中，传感器各通道输出不会丢失脉冲信号，也不会输出多余的脉冲信号，真实地传感车轴的转动。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型实施例的结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例的爆炸图；
22.图3为本实用新型实施例两个固定光栅的结构示意图；
23.图4为本实用新型实施例转动光栅的结构示意图；
24.图5为本实用新型实施例两个电路板的结构示意图；
25.图6为本实用新型实施例逻辑电路的示意图；
26.图中，1、壳体；101、上盖；102、底座；2、固定光栅；3、转动光栅；4、电路板；5、光发射器；6、光接收器；7、连接轴；8、设备传动轴；9、轴承；10、透光孔；11、光栅孔。
具体实施方式
27.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.实施例1
31.如图1-图5所示，
32.一种车轴转速光电型传感器，包括壳体1，壳体1内部具有用于容纳元器件的空腔；壳体1包括上盖101和底座102，底座102内设有用于容纳组合精密光栅和电路板的凹槽，上盖101扣合在底座102上。
33.组合精密光栅位于壳体1内部，包括两个固定光栅2和一个转动光栅3，两个固定光栅2分别位于转动光栅3的两侧，两个固定光栅2分别与壳体1固定连接；
34.电路板4位于壳体1内部，电路板4的数量为两个，两个电路板4分别与壳体1固定连接，两个电路板4分别位于两个固定光栅2的外侧，一个电路板4上设有光发射器5，另一个电路板4上设有光接收器6。
35.连接轴7的一端与转动光栅3固定连接，连接轴7的另一端贯穿壳体1与设备传动轴8连接，壳体1内设有轴承9，连接轴7与轴承9转动连接。
36.固定光栅2上设有若干透光孔10，在本实施例中，给出了固定光栅2上设有九个透光孔10。光发射器5和光接收器6与透光孔10对应设置。
37.光发射器5和光接收器6的数量小于或等于透光孔10的数量，当光发射器5和光接收器6的数量等于透光孔10的数量时，光发射器5和光接收器6与透光孔10一一对应设置。转动光栅3上设有若干光栅孔11，光栅孔11的数量大于透光孔10的数量。
38.本实用新型两个固定光栅2和两个电路板4均固定在壳体1内，转动光栅3设置在两个固定光栅2之间，并能通过连接轴7实现随设备传动轴8的同步转动。
39.通过在电路板4上设置的光发射器5和光接收器6来识别传感信号，由于分别设置在两个电路板4上的光发射器5和光接收器6成对组合，光接收器6可以接收光发射器5发射的光信号。两个固定光栅2上的透光孔10是一一对应设置的，即光发射器5发射的光信号可以分别穿过两个固定光栅2上的透光孔10被对应设置的光接收器6接收，而在两个固定光栅2之间设有转动光栅3，只有当转动光栅3上的光栅孔11转动到与两个固定光栅2上的透光孔10部分或者完全重叠时，光发射器5发射的光信号才可以被光接收器6接收。
40.本实施例转动光栅3一周均匀分布了200个周期遮/透光的光栅孔11，转动光栅3跟随车轴转动，一周的遮/透光周期数量可根据用户要求增减。当转动光栅3转动时，周期性地遮/透光，从而由光接收电路产生周期性的脉冲信号。
41.本实用新型通过在电路板4上设置多组光发射器5和光接收器6来识别传感信号，使得可以同时产生多个通道的传感信号，无论转动光栅3转动到任意位置，各路光通路不会均处于光栅的临界位置，故不会跟随车轴颤动出现所有光通路输出脉冲信号，除非车轴真正转动；另外，由于各光收发器分布成特定角度关系，故各路光通路输出的脉冲信号具有一定的相位关系，通过逻辑电路处理，使得各通道信号具备一定的相位关系时，才允许各通道或者特定通道输出；而不具备一定的相位关系时，不允许任何通道输出。如此处理后，杜绝了车轴颤动的影响；同时，即使有个别通道出现巨大的电压干扰而造成误动作，也不会满足上述相位关系而将误动作信号输出，从而杜绝了车轴颤动和车体与轴端的干扰电压影响。
42.具体的，如图6所示，电路板上设有逻辑电路，逻辑电路包括相位关系检测逻辑电路，相位关系检测逻辑电路设有多个通道，光接收器分别与相位关系检测逻辑电路的各所述通道连接。相位关系检测逻辑电路的各通道与光接收器之间设有前端放大比较电路。本
实施例的通道的数量为三个或者九个。通道的数量为三个时，对外输出通道的数量为一至三个；通道的数量为九个时，其中对外输出通道的数量为一至五个，这样每一个对外输出通道至少有两个仅用于判定相位关系的辅助通道。
43.本实用新型在电路板上设置逻辑电路，对各通道传感信号相位的判断采用逻辑电路实现，可将各通道传感信号全部或者部分纳入到判定相位关系的逻辑电路。纳入到逻辑电路的各通道传感信号在符合一定的相位关系时，才允许各通道或者其中的特定通道输出；纳入到逻辑电路的各通道传感信号在不符合一定的相位关系时，不允许任何通道输出；未纳入到逻辑电路的通道信号，则自由输出。只有纳入到逻辑电路的各通道传感信号并且符合正确的相位关系时，才允许各通道或者其中的特定通道输出。应当理解的是，上述逻辑电路仅是为了实现对相位关系的判断和识别，透光孔的物理位置决定了电路板上所有通道传感信号之间的相位关系，相位关系正确时，电路板上相应的逻辑电路才允许各通道或者特定通道对外输出，逻辑电路处理通道间相位关系的通道数量为3个或者9个，并且可根据用户对输出通道的数量和各通道电源隔离与否的要求，分成最多3套相同的逻辑电路。
44.本实施例中所采用的硬件逻辑电路设计指采用硬件电路实现逻辑设计，有如下两种方式：
45.方式一：所有输出通道均为安全通道，即所有输出通道输出的信号是经逻辑电路允许输出的信号，是真实表示车轴转动的信号。传感器内所有通道符合相位关系时，才允许各通道或者特定通道输出，具有杜绝车轴颤动或者电磁信号干扰的功能，并真实表示车轴的转动，不会少计或者多计脉冲。
46.方式二：一个输出通道为安全通道，其它输出通道为非安全通道方式。传感器有一个通道作为安全指示信号通道，该通道是经逻辑电路允许输出的信号，具有杜绝车轴颤动或者电磁信号干扰的功能，并真实表示车轴的转动，不会少计或者多计脉冲。其它通道是没有经过逻辑电路的自由输出信号，不具备抵抗车轴颤动的干扰功能，但具备杜绝电磁信号干扰的功能。安全指示信号通道和其它通道之间，均存在一定的相位关系。
47.上述提到的相位关系，即两个周期脉冲信号之间，上升沿或者下降沿在时间坐标轴上有一定的时间差，该时间差与角度对应。上述时间差只是为了对应角度，而不以时间多少作为相位关系的定量数值，因为时间的多少与车轴旋转速度有关，即相位关系为两个周期脉冲信号之间一定的角度关系，也就是不管车轴转速多少，该角度关系是不变的。
48.本实施例中，各通道指传感器内部传感信号的各通道，根据用户输出通道数量和相位差的要求，可以让传感器内部的各通道都对外输出。特定通道指传感器内部的某个特定通道。根据用户输出通道数量和相位差的要求，可让传感器内部的某个特定通道作为对外输出的通道，其它不对外输出的通道可作为判定相位关系的辅助冗余通道。
49.本实用新型采用组合精密光栅的设计，保证了各通道传感信号的相位关系，通过两个固定光栅和一个转动光栅的组合，使得各通道传感信号的相位差大小由透光孔的位置决定。
50.本实用新型实施例所有元器件均位于壳体1内部，壳体1外部除连接电缆和连接器外无其它光电路器件，同时由于各套光收发器均在一块印刷电路板上，使对各通道的信号进行逻辑处理成为现实。
51.本实用新型各通道的光电路合并设计在壳体内部两块电路板上，壳体外部除连接
电缆和连接器外无其它光电路器件，光电元器件均在传感器壳体内，并且有较为充足的空间设计滤波防护电路，可以有效的避免外界信号干扰，保证真实地传感车轴的转动。本实用新型的光发射器5采用聚光性强的窄带光器件，光发射器5的辐射角度小，并且光发射器5和光接收器6的波长带宽窄。很好的聚光性可以保证光传输的方向性，从而保障光通路角度没有偏差，即产生的信号相位角没有偏差；同时，带宽窄具有一定的滤波效果，只有带内的光才能产生触发脉冲的能量，从而滤除因电压干扰产生的宽带分散能量。
52.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。