專(zhuān)利名稱(chēng)：具有溫度測(cè)量特性的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于獲取在例如與車(chē)輪的軸承相連的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器的可變磁阻傳感器附近的溫度信息的方法和裝置，特別涉及利用例如位于車(chē)輪軸承內(nèi)部的車(chē)輛防鎖死制動(dòng)系統(tǒng)無(wú)源傳感器的可變磁阻傳感器的特性的方法和裝置，以提供表示在該可變磁阻傳感器位置處的溫度的與溫度相關(guān)的信號(hào)。
背景技術(shù)：
目前制造的許多機(jī)動(dòng)車(chē)輛都配備有防鎖死制動(dòng)系統(tǒng)，一些車(chē)輛還配備有牽引力控制系統(tǒng)。在這樣配備的車(chē)輛中，這些系統(tǒng)監(jiān)控一些(如果不是全部)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)-當(dāng)然，是操縱車(chē)輛的前輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。如果車(chē)輪遇到雪或冰，當(dāng)施加制動(dòng)時(shí)很可能出現(xiàn)車(chē)輪打滑的情況，防鎖死制動(dòng)系統(tǒng)將檢測(cè)到轉(zhuǎn)速的衰減并減輕車(chē)輪上的制動(dòng)力。這使得車(chē)輪可以繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)并使得駕駛者能夠保持對(duì)車(chē)輛更好的控制。另一方面，如果驅(qū)動(dòng)輪中的一個(gè)遇到光滑的路面從而失去了牽引力，牽引力控制系統(tǒng)將制動(dòng)力施加至該車(chē)輪，這便產(chǎn)生將扭矩轉(zhuǎn)移至可能具有更好的牽引力的相對(duì)一側(cè)車(chē)輪的效果。
因此，車(chē)輛的防鎖死制動(dòng)系統(tǒng)或牽引力控制系統(tǒng)需要轉(zhuǎn)速傳感器以監(jiān)控車(chē)輛的一些(如果不是全部)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。盡管可在車(chē)輛上的很多位置處為車(chē)論安裝轉(zhuǎn)速傳感器，但最好的位置可能是在包含車(chē)輪，或者更確切地說(shuō)是車(chē)輪的輪轂在其上轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承的軸承箱中。這使得許多傳感器免受污染，但問(wèn)題在于這反而可能損壞傳感器或干擾其運(yùn)行?？紤]到這一點(diǎn)，這種類(lèi)型的典型的傳感器安裝在該軸承箱中的圓柱形的孔中并具有固定探針，該固定探針朝向目標(biāo)車(chē)輪或者隨著負(fù)重輪轉(zhuǎn)動(dòng)并包含當(dāng)目標(biāo)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)傳感器探測(cè)的諸如齒輪之類(lèi)的不連續(xù)部件(discontinuity)的“調(diào)諧環(huán)(tone ring)”裝配。結(jié)果得到反映車(chē)輪的角速度的脈沖信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)監(jiān)控來(lái)自車(chē)輪的信號(hào)并啟動(dòng)制動(dòng)以獲得所想要的結(jié)果。這種類(lèi)型的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器，通常是指可變磁阻傳感器，被用于包括變速箱、傳動(dòng)軸和發(fā)動(dòng)機(jī)的很多應(yīng)用中。
通常，由于接近可變磁阻傳感器達(dá)到適當(dāng)?shù)墓δ芩璧霓D(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)元件，該傳感器暴露于這些元件的周?chē)鷾囟认?。眾所周知，例如在?chē)輪軸承箱或傳動(dòng)裝置內(nèi)部的這些元件的周?chē)鷾囟群芎玫乇憩F(xiàn)了這些元件的情況。例如，潤(rùn)滑劑的損耗或諸如污染或軸承損壞的導(dǎo)致大摩擦的其它原因?qū)?dǎo)致元件溫度的上升。在車(chē)輪軸承的應(yīng)用中，可能由于緊急應(yīng)用車(chē)輛制動(dòng)而導(dǎo)致車(chē)輪軸承溫度上升，這種制動(dòng)或者應(yīng)用在短而急的停車(chē)中，或者應(yīng)用在諸如在下陡坡時(shí)調(diào)節(jié)車(chē)速的長(zhǎng)而連續(xù)的動(dòng)作中。監(jiān)控諸如車(chē)輪軸承的元件的溫度為駕駛者和車(chē)輛ECU提供了有用的信息，使其能夠較早地探測(cè)可能發(fā)生的損傷、提供警報(bào)、或者使其能夠采取正確的措施。
傳統(tǒng)的測(cè)量車(chē)輪軸承溫度的系統(tǒng)利用位于與車(chē)輪軸承存在操作關(guān)系的位置處的并被連接至車(chē)輛ECU或溫度報(bào)警元件的分立式溫度傳感器。除了需要位于車(chē)輪軸承或軸承箱之中的分立式傳感器之外，該傳統(tǒng)的解決方案還需要溫度傳感器信號(hào)的分立式電路，這將使得成本增加并產(chǎn)生對(duì)磨損或損壞的額外的靈敏度(susceptibility)。
利用防鎖死制動(dòng)系統(tǒng)或牽引力控制系統(tǒng)的特性以提供表示車(chē)輪軸承溫度的信號(hào)的系統(tǒng)是已知的，例如在A(yíng)dler等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,381,090中所示的系統(tǒng)。在A(yíng)dler等人的’090專(zhuān)利中，轉(zhuǎn)速傳感器繞組的直流電阻的變化與相連的車(chē)輪軸承和元件的溫度相對(duì)應(yīng)，該轉(zhuǎn)速傳感器繞組的直流電阻的變化是通過(guò)將電壓施加至轉(zhuǎn)速傳感器繞組而測(cè)得的。所產(chǎn)生的輸出信號(hào)為表示車(chē)輪轉(zhuǎn)速的磁感應(yīng)AC電壓和表示溫度的DC電壓的組合。提供一些特別包括有源元件的附加電路元件，以過(guò)濾所產(chǎn)生的輸出信號(hào)并以具有與車(chē)輪速度相關(guān)的頻率的方波輸出的形式提供修正后的輸出信號(hào)，以及用于溫度測(cè)量的分離的DC電壓。
為了同現(xiàn)有的諸如在車(chē)輪軸承中存在的可變磁阻傳感器一起使用，提供一種溫度測(cè)量系統(tǒng)是有利的。一種和現(xiàn)有的車(chē)輛防鎖死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)或牽引力控制(TC)系統(tǒng)無(wú)源可變磁阻傳感器一起使用的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其不修正表示車(chē)輪轉(zhuǎn)速的磁感應(yīng)AC電壓輸出信號(hào)，該溫度測(cè)量系統(tǒng)將使得軸承溫度測(cè)量系統(tǒng)可被改進(jìn)并被安裝在車(chē)輛的車(chē)輪軸承內(nèi)部，而對(duì)于車(chē)輛線(xiàn)束和電氣元件沒(méi)有很大的改變。這種溫度測(cè)量系統(tǒng)對(duì)于在A(yíng)BS無(wú)源可變磁阻傳感器位于車(chē)輪軸承內(nèi)部的情況下的應(yīng)用特別有利，當(dāng)無(wú)源可變磁阻傳感器的溫度與軸承內(nèi)部溫度相關(guān)時(shí)，允許對(duì)軸承溫度的準(zhǔn)確監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)言之，本發(fā)明提供一種同現(xiàn)有的無(wú)源可變磁阻傳感器一起使用的溫度測(cè)量系統(tǒng)，作為直流電阻溫度計(jì)，現(xiàn)有的無(wú)源可變磁阻傳感器例如那些與利用防鎖死制動(dòng)系統(tǒng)或牽引力控制系統(tǒng)的車(chē)輪軸承相關(guān)的無(wú)源可變磁阻傳感器。。該溫度測(cè)量系統(tǒng)還包括配置成將表示傳感器溫度的DC電壓從表示車(chē)輪轉(zhuǎn)速的磁感應(yīng)AC電壓輸出信號(hào)中分離出來(lái)的電氣元件，因此使得溫度測(cè)量系統(tǒng)能夠被改進(jìn)并安裝在車(chē)輛中，而對(duì)于車(chē)輛線(xiàn)束和電氣元件沒(méi)有很大的改變，例如通過(guò)將該溫度測(cè)量系統(tǒng)插在兩個(gè)現(xiàn)有的車(chē)輛線(xiàn)束的連接器之間。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，溫度測(cè)量系統(tǒng)包括諸如穩(wěn)壓器的恒壓電源，該恒壓電源通過(guò)惠斯通電橋電路有效地連接至具有傳感器的防鎖死制動(dòng)系統(tǒng)或牽引力控制系統(tǒng)。位于惠斯通電橋電路中的電阻的選擇使得能夠?qū)Ρ硎舅鶞y(cè)溫度的DC電壓進(jìn)行偏壓調(diào)節(jié)。第一濾波電路連接至惠斯通電橋電路的一個(gè)節(jié)點(diǎn)以提供表示車(chē)輪轉(zhuǎn)速的磁感應(yīng)AC電壓輸出信號(hào)，而第二濾波電路連接在惠斯通電橋電路的一對(duì)節(jié)點(diǎn)之間以提供表示所測(cè)溫度的DC電壓輸出信號(hào)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，溫度測(cè)量系統(tǒng)包括諸如穩(wěn)壓二極管的恒壓電源，該恒壓電源通過(guò)惠斯通電橋電路有效地連接至具有傳感器的防鎖死制動(dòng)系統(tǒng)或牽引力控制系統(tǒng)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，溫度測(cè)量系統(tǒng)包括諸如穩(wěn)壓器的恒壓電源，該恒壓電源通過(guò)惠斯通電橋電路有效地連接至具有傳感器的防鎖死制動(dòng)系統(tǒng)或牽引力控制系統(tǒng)。位于惠斯通電橋電路中的電阻的選擇使得能夠?qū)Ρ硎舅鶞y(cè)溫度的DC電壓進(jìn)行偏壓調(diào)節(jié)。第一濾波電路連接至惠斯通電橋電路的一個(gè)節(jié)點(diǎn)以提供表示車(chē)輪轉(zhuǎn)速的磁感應(yīng)AC電壓輸出信號(hào)，而比較器電路連接在惠斯通電橋電路的一對(duì)節(jié)點(diǎn)之間以提供溫度界限報(bào)警信號(hào)至車(chē)輛駕駛員，例如在車(chē)輛儀表盤(pán)上的特殊顯示器上顯示該報(bào)警信號(hào)。
在結(jié)合附圖閱讀下面的說(shuō)明書(shū)后，本發(fā)明及其優(yōu)選實(shí)施例的上述和其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更為明顯。


在構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖中圖1為常規(guī)車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器單元的電路示意圖；圖2為理想化的常規(guī)車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器單元的電路示意圖，其中將實(shí)際線(xiàn)圈表示為純線(xiàn)圈與純電阻的串聯(lián)；圖3為使用降壓電阻與圖2的車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器相連的恒壓電源的簡(jiǎn)化的電路示意圖；圖4表示電子控制單元的輸入級(jí)，示出了具有與傳感器電源阻抗一起導(dǎo)致電壓降低的有限阻抗的電路；圖5表示本發(fā)明的電路，該電路被配置成將AC ABS信號(hào)從在圖3的節(jié)點(diǎn)S1a處的疊加的DC溫度信號(hào)中分離出來(lái)；圖6表示將與溫度相關(guān)的DC電壓信號(hào)疊加在從在圖5的探測(cè)節(jié)點(diǎn)SN1處的車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器輸出的磁感應(yīng)AC電壓信號(hào)上；圖7表示從與圖5的探測(cè)節(jié)點(diǎn)SN4相連的電容濾波器電路中提取的磁感應(yīng)AC電壓信號(hào)；圖8為圖5中所示的電路的偏壓設(shè)置和惠斯通電橋可替換結(jié)構(gòu)；圖9表示在圖8的惠斯通電橋電路的節(jié)點(diǎn)SN2處的DC恒定偏壓信號(hào)；圖10表示在圖8的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)SN3和SN2之間的與溫度相關(guān)的DC電壓信號(hào)；圖11表示在圖8的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)SN1和SN2之間的疊加的差分電壓；圖12為本發(fā)明可替換的實(shí)施例的詳細(xì)電路示意圖，包括用于在電壓參考單元的接通狀態(tài)期間增強(qiáng)信號(hào)的電路；以及圖13為本發(fā)明實(shí)施例的可替換的詳細(xì)電路示意圖。
在這幾幅附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件。
具體實(shí)施例方式
下面的詳細(xì)的說(shuō)明書(shū)通過(guò)例子而不是通過(guò)限制來(lái)描述本發(fā)明。本說(shuō)明書(shū)無(wú)疑使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造并使用本發(fā)明，并描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例、改寫(xiě)例、變化例、替代例以及用途，包括目前被認(rèn)為是實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的實(shí)施例。
參照?qǐng)D1-3，轉(zhuǎn)速傳感器10包括固定探針12，該固定探針朝向目標(biāo)車(chē)輪或者隨著負(fù)重輪轉(zhuǎn)動(dòng)并包含當(dāng)目標(biāo)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)該固定探針12所探測(cè)的諸如齒輪的不連續(xù)部件的“調(diào)諧環(huán)”(未示出)裝配。結(jié)果得到反映車(chē)輪的角速度的脈沖信號(hào)。
常規(guī)的固定探針12是由具有磁芯的線(xiàn)圈構(gòu)成的可變磁阻傳感器。由于調(diào)諧環(huán)在磁芯前方轉(zhuǎn)動(dòng)，且不連續(xù)部件的變換改變了磁通線(xiàn)，所產(chǎn)生的交流電引起在線(xiàn)圈中電壓。該電壓具有相應(yīng)于每秒鐘穿過(guò)固定探針12的不連續(xù)部件的數(shù)目的頻率，并且與車(chē)輪的角速度或車(chē)輛的轉(zhuǎn)速相關(guān)。
特別如圖2所示，固定探針12可由純線(xiàn)圈L與純電阻R串聯(lián)來(lái)表示，該固定探針具有與溫度相關(guān)的系數(shù)。為了監(jiān)控固定探針12的溫度，已知將隨固定探針12的溫度而變化的DC信號(hào)疊加至磁感應(yīng)AC電壓信號(hào)。如在A(yíng)dler等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,381,090所述的那樣，這可通過(guò)將如圖3所示的電壓源16布線(xiàn)至固定探針12來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖3中示意出，使用降壓電阻RV1將恒定電壓源16連接至圖2的車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器單元。降壓電阻RV1優(yōu)選是可調(diào)節(jié)的以適應(yīng)傳感器電阻容差。由于線(xiàn)圈的電阻值R與溫度高度且線(xiàn)性相關(guān)，在節(jié)點(diǎn)SN1處的DC電壓相應(yīng)地與溫度相關(guān)。此外，在SN1處，AC分量電壓提供常規(guī)的ABS信號(hào)。因此，當(dāng)調(diào)諧輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與溫度相關(guān)的DC電壓與來(lái)自無(wú)源可變磁阻傳感器的線(xiàn)圈L的AC ABS信號(hào)相疊加。
從疊加后的信號(hào)中提取的AC ABS信號(hào)被傳送至ABS電子控制單元(ECU)輸入端，或者更一般地說(shuō)，被傳送至與可變磁阻信號(hào)輸出端相連的電路。通常該ECU輸入端具有有限信號(hào)阻抗，因此影響信號(hào)電壓級(jí)。例如，圖4示出了一簡(jiǎn)化電路，在輸入阻抗上，其等效于給定ECU的輸入級(jí)(在這種情況下，輸入阻抗與頻率相關(guān))。為了在固定探針12中產(chǎn)生足夠大的感應(yīng)電壓，該探針由具有大量繞組且因而呈現(xiàn)從0.5kΩ至幾kΩ的范圍內(nèi)的高歐姆電阻的小直徑導(dǎo)線(xiàn)的導(dǎo)電繞組構(gòu)成。已知該電阻在所選擇的溫度范圍之內(nèi)與溫度高度且線(xiàn)性相關(guān)。此外，溫度相關(guān)性由材料的熱阻系數(shù)α表示，表達(dá)為μΩ/Ω×℃或μΩ/Ω×。在溫度t處的歐姆電阻R由下式給出R(t)＝Rta(1+α(t-ta)) (公式1)其中Rta為室溫(20℃或70)下的電阻，ta為室溫。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器10在運(yùn)行時(shí)，直接或間接測(cè)量固定探針12的電阻，將提供與固定探針12的溫度相關(guān)的信息。當(dāng)固定探針12位于靠近所關(guān)注的點(diǎn)(the point of interest)即車(chē)輪軸承或齒輪箱或任何通用部件的內(nèi)部時(shí)，所提供的溫度與所關(guān)注的點(diǎn)的溫度精確相關(guān)。
參照?qǐng)D5，在本發(fā)明的實(shí)施例100中，圖6中所示的在探測(cè)節(jié)點(diǎn)SN1處的電壓信號(hào)表示與溫度相關(guān)的DC信號(hào)與在線(xiàn)圈中的AC感應(yīng)電壓的疊加。為了分析并使用這兩個(gè)信息，每個(gè)信號(hào)都被分離從而提供純DC信號(hào)來(lái)分析傳感器線(xiàn)圈溫度，以及純AC信號(hào)以提供給ABSECU。被用于將在節(jié)點(diǎn)SN1處的疊加的AC電壓(ABS信息)從DC電壓(溫度信息)中分離出來(lái)的元件定義了兩個(gè)濾波器。由連接在節(jié)點(diǎn)SN1和SN3之間的電阻R4和連接在節(jié)點(diǎn)SN3和SN6之間的電容C1構(gòu)成的第一濾波器提供與ABS交流電信號(hào)無(wú)關(guān)的純DC電壓。該純DC電壓信號(hào)僅表示溫度信息。
由第二電容C2構(gòu)成的第二濾波器在節(jié)點(diǎn)SN4和SN1之間提供純AC信號(hào)，如圖7中所示。該純AC信號(hào)表示被傳送至ECU的初始ABS信號(hào)。由于僅使用諸如電阻R4和電容C1和C2之類(lèi)的無(wú)源電路元件以分離純AC和DC信號(hào)，因而大大降低了相關(guān)元件的成本。
圖8中示出了本發(fā)明的可替換實(shí)施例200。增加了平行于電壓源16的具有一對(duì)電阻R1和R2的第二支路，形成具有可變磁阻傳感器(R和L)、在第一支路中的電阻RV1、以及在第二支路中的電阻R1和R2的惠斯通電橋結(jié)構(gòu)。該惠斯通電橋布線(xiàn)電路提供為溫度信息電路建立圖9中所示的DC偏壓信號(hào)的能力。電阻R1、R2和RV1可被選擇以獲得傳感器電阻R的特定溫度的特定值的DC電壓信號(hào)。當(dāng)電路200用于測(cè)量車(chē)輪軸承或其它元件的溫度時(shí)，在0℃或0溫度下，當(dāng)從節(jié)點(diǎn)SN3和SN2之間提取溫度信號(hào)時(shí)，該偏壓允許調(diào)節(jié)DC電壓信號(hào)以獲得0.0mV的輸出，如圖10中所示。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，所選擇的溫度隨具體應(yīng)用而不同，例如，當(dāng)該裝置被用于監(jiān)控溫度重疊(車(chē)輛上的溫度報(bào)警)時(shí)，設(shè)置偏壓以與最大容許溫度相應(yīng)，從而設(shè)置報(bào)警閾值。
根據(jù)圖8中所示的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)200，在節(jié)點(diǎn)SN1處的電壓信號(hào)由來(lái)自固定傳感器12的磁感應(yīng)AC電壓以及與溫度相關(guān)的疊加的DC電壓構(gòu)成，如圖11中所示。如果可調(diào)電阻器RV1的降壓電阻值遠(yuǎn)大于可變磁阻傳感器的電阻R，DC電壓隨著傳感器的溫度準(zhǔn)線(xiàn)性變化。由電阻R4和電容C1構(gòu)成的第一濾波器電路被構(gòu)造為去除AC信號(hào)，以使得在節(jié)點(diǎn)SN3和SN2之間的純DC信號(hào)表示傳感器線(xiàn)圈溫度。由電容C2構(gòu)成的第二濾波器電路去除DC分量并在節(jié)點(diǎn)SN4和SN6處建立可能被傳送至ECU的純AC ABS信號(hào)。
在圖12中所示的可替換實(shí)施例300中，在SN2和SN6之間插入了附加電路支路。該附加電路支路包括電阻R4BIS和電容C1BIS以在參考電壓16的接通狀態(tài)期間提高在電阻R4BIS和電容C1BIS之間的節(jié)點(diǎn)SN2new處的信號(hào)質(zhì)量。
對(duì)于大多數(shù)車(chē)輛結(jié)構(gòu)而言，節(jié)點(diǎn)SN4處的電壓信號(hào)可直接連接至車(chē)輛ABS、TCS或ECM。然而，在一些車(chē)輛結(jié)構(gòu)中，接收轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)的控制模塊在信號(hào)測(cè)量周期期間進(jìn)行電阻檢查，以檢測(cè)固定探針12或布線(xiàn)電路的損傷。為了適應(yīng)這種類(lèi)型的車(chē)輛，在圖13中所示的可替換的實(shí)施例400中示出了附加的電路元件。具體而言，提供了具有例如約等于室溫下的固定探針12的標(biāo)稱(chēng)電阻值的阻值的電阻R6，由于電容C3和C4阻礙了DC電壓信號(hào)，因而允許ECU檢查在連接至R6的導(dǎo)線(xiàn)402中的損傷。電容C4是可選的，其取決于對(duì)于使用該系統(tǒng)的特殊應(yīng)用而言是否需要接地電阻(ground continuity)。
然而，由于電阻R6具有與傳感器幾乎相同的歐姆值，ACABS信號(hào)電壓將將下降，并導(dǎo)致降低大約50％的磁感應(yīng)AC電壓信號(hào)。為了補(bǔ)償由于電阻R6的增加而引起的電壓信號(hào)降低，將節(jié)點(diǎn)SN4處的電壓信號(hào)通過(guò)電壓跟隨器U2發(fā)送以適應(yīng)這個(gè)新的負(fù)載阻抗。附加的電容C3起到在由車(chē)輛控制模塊進(jìn)行阻抗測(cè)試的過(guò)程中防止產(chǎn)生其它問(wèn)題的作用。出于同樣原因，如果希望ECU電路和R6前面的電路之間電絕緣的話(huà)，可引入另一個(gè)可選的電容C4。在本實(shí)施例400中，由電容C3和C4將純AC ABS信號(hào)加給R6以起到線(xiàn)圈模擬器的作用，并將來(lái)自傳感器的初始磁感應(yīng)AC ABS電壓信號(hào)傳遞給ECU。
然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到由ECU執(zhí)行的用于校正電阻范圍的測(cè)試可能探測(cè)不到位于電阻R6前面的電路所具有的問(wèn)題。為了防止這一點(diǎn)，注意到在傳感器線(xiàn)圈短路或者在至節(jié)點(diǎn)SN1和SN6的布線(xiàn)404短路的情況下，節(jié)點(diǎn)SN3和SN2之間的DC溫度信號(hào)將達(dá)到預(yù)定范圍之外的負(fù)值。如果該線(xiàn)圈或相關(guān)的至節(jié)點(diǎn)SN1和SN6的布線(xiàn)被切斷的話(huà)會(huì)出現(xiàn)同樣的情況，然而，在這種情況下，DC溫度信號(hào)將達(dá)到預(yù)定范圍之外的異常高的值?？蛇x地，通過(guò)將DC溫度信號(hào)與預(yù)定的上邊界和下邊界相比較，由兩個(gè)比較器電路構(gòu)成的最小/最大探測(cè)器能夠檢測(cè)在傳感器和相關(guān)布線(xiàn)電路中的任何其它的問(wèn)題?；蛘撸墒褂闷渌?，例如在電阻測(cè)試期間可將ABS ECU直接連接至傳感器，并且當(dāng)使用溫度測(cè)量法時(shí)接著將ABS ECU轉(zhuǎn)接至模擬器電路R6。
在本發(fā)明的溫度測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)工作期間，圖13所示的節(jié)點(diǎn)SN3和SN2之間的DC差分電壓信號(hào)可被表示為電阻值與節(jié)點(diǎn)SN1和SN2之間的DC差分電壓的比，如下式VSN3-VSN2=(VSN1-VSN2)×R4(R4+R5)]]>(公式2)在公式(2)中所示的DC元件之間的關(guān)系中，使用新引入的電阻R5(圖13)，電勢(shì)比R4/(R4+R5)可調(diào)整溫度測(cè)量單元與所測(cè)得的電壓之間的比例因子α。
T＝α·(VDC)+b(公式3)其中，b為在使用圖8、12和13中所示的惠斯通電橋電路結(jié)構(gòu)時(shí)，可被調(diào)整為R1、R2和RV1的適當(dāng)選擇的偏壓。當(dāng)連接在節(jié)點(diǎn)SN2和SN3之間的溫度電路具有無(wú)限阻抗時(shí)，公式2有效。否則，僅將與R5并聯(lián)的阻抗取整數(shù)以進(jìn)行計(jì)算。
根據(jù)連接在節(jié)點(diǎn)SN2和SN3之后的特定的溫度信號(hào)處理電路，可直接從節(jié)點(diǎn)SN3和SN2獲取與溫度相關(guān)的DC電壓信號(hào)，或者可使用常規(guī)的差分電路U1將該DC電壓信號(hào)與電氣接地端相比較。從圖13中所示的溫度測(cè)量系統(tǒng)400中輸出的結(jié)果提供初始ABS或TCS磁感應(yīng)AC電壓信號(hào)至一個(gè)從與溫度相關(guān)的DC電壓信號(hào)中分離出來(lái)的點(diǎn)處，并清楚地從其它信號(hào)中提取出每個(gè)信號(hào)，因此使得該溫度測(cè)量系統(tǒng)400很容易地被安裝到現(xiàn)有車(chē)輛布線(xiàn)系統(tǒng)中。如果需要的話(huà)，根據(jù)特定的車(chē)輛結(jié)構(gòu)，可提供諸如電壓跟隨器U2和差分器U1的附加電路以適應(yīng)各個(gè)車(chē)輛控制模塊的特定信號(hào)需求。
對(duì)于應(yīng)用而言，僅需要確定是否已經(jīng)達(dá)到了預(yù)定的最大溫度界線(xiàn)，例如，為了避免損傷車(chē)輪軸承，可由簡(jiǎn)單的比較器取代圖13的差分電路U1以觸發(fā)報(bào)警裝置，告知駕駛員軸承中的溫度異常。在這種情況下，由電阻R1和電阻R2構(gòu)成的偏壓電路被設(shè)置為確定觸發(fā)該報(bào)警裝置的溫度上限。
在另一個(gè)可替換的實(shí)施例中，在電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，電壓跟隨器U2和相關(guān)的元件C3、C4和R6可由LF變壓器所替代以執(zhí)行相同的功能。
為了能夠在車(chē)輛中得到實(shí)際應(yīng)用，本發(fā)明的溫度測(cè)量系統(tǒng)100、200、300或400很容易被連接在現(xiàn)有的車(chē)輪軸承轉(zhuǎn)速傳感器和車(chē)輛控制模塊之間，而不改變現(xiàn)有的車(chē)輛布線(xiàn)或修改車(chē)輛控制模塊。本發(fā)明將表示車(chē)輪速度的初始磁感應(yīng)AC電壓信號(hào)提供至不具備疊加后的與溫度相關(guān)的DC電壓信號(hào)的車(chē)輛控制模塊。對(duì)于可替換的應(yīng)用，可修改車(chē)輛控制模塊以包含實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的溫度測(cè)量系統(tǒng)100、200、300或400的必需的電路，而不需要額外的車(chē)輛布線(xiàn)或者分立式溫度傳感器。
綜上所述，可以看出本發(fā)明的幾個(gè)目的已經(jīng)達(dá)到，而且獲得了其它有利的結(jié)果。由于在不背離本發(fā)明范圍的條件下可對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種改變，應(yīng)當(dāng)注意到在上面的描述中所包含的或者在附圖中所示的所有情況都被認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種與可變磁阻傳感器一起使用的溫度測(cè)量系統(tǒng)，該可變磁阻傳感器由攜帶磁感應(yīng)交流電壓信號(hào)的導(dǎo)電繞組構(gòu)成，該溫度測(cè)量系統(tǒng)包括一組電氣元件，其有效地連接在具有所述導(dǎo)電繞組的惠斯通電橋結(jié)構(gòu)中所述電子元件組包括多個(gè)電阻，且所述惠斯通電橋結(jié)構(gòu)有效地連接至電氣接地端；恒壓電源，其有效地連接至所述惠斯通電橋結(jié)構(gòu)；第一電容濾波電路，其有效地連接至所述惠斯通電橋結(jié)構(gòu)的第一節(jié)點(diǎn)，所述電容濾波電路被構(gòu)造為僅傳遞來(lái)自所述導(dǎo)電繞組的磁感應(yīng)交流電壓信號(hào)以及第二電容濾波電路，其連接至包含至少一個(gè)電阻和一個(gè)電容的所述節(jié)點(diǎn)，所述第二電容濾波電路被構(gòu)造為僅傳遞來(lái)自所述導(dǎo)電繞組的與溫度相關(guān)的DC電壓信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其還包括有效地連接至所述第二電容濾波電路以及預(yù)定電位的差分電路，所述差分電路被構(gòu)造成輸出與溫度相關(guān)的DC電壓信號(hào)，該DC電壓信號(hào)與所述預(yù)定電位相關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定電位是所述電氣接地。
4.如權(quán)利要求1所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，選擇所述多個(gè)電阻的至少一個(gè)以提供表示所述溫度的所述DC電壓信號(hào)的偏壓調(diào)節(jié)，因此，所述DC電壓信號(hào)具有相應(yīng)的預(yù)定溫度的預(yù)定值。
5.如權(quán)利要求1所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電氣元件組的所述惠斯通電橋結(jié)構(gòu)由7條支路連接的5個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)電繞組包括所述7條支路中的第一條支路；一個(gè)電容位于所述7條支路的第二條支路上；所述多個(gè)電阻中的第一個(gè)電阻位于所述7條支路的第三條支路上；所述多個(gè)電阻中的第二個(gè)電阻位于所述7條支路的第四條支路上；所述多個(gè)電阻中的第三個(gè)電阻位于所述7條支路的第五條支路上；所述多個(gè)電阻中的第四個(gè)電阻位于所述7條支路的第六條支路上；所述多個(gè)電阻中的第五個(gè)電阻位于所述7條支路的第七條支路上；
7.如權(quán)利要求5所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第三和第六條支路在所述5個(gè)節(jié)點(diǎn)的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)處相連；所述第四、第五和第七條支路在所述5個(gè)節(jié)點(diǎn)的第二個(gè)節(jié)點(diǎn)處相連；所述第二、第六和第七條支路在所述5個(gè)節(jié)點(diǎn)的第三個(gè)節(jié)點(diǎn)處相連；所述第三和第五條支路在所述5個(gè)節(jié)點(diǎn)的第四個(gè)節(jié)點(diǎn)處相連；并且所述第一、第二和第四條支路在所述5個(gè)節(jié)點(diǎn)的第五個(gè)節(jié)點(diǎn)處相連；
8.如權(quán)利要求7所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電容濾波電路有效地連接至所述第一節(jié)點(diǎn)；所述第二電容濾波電路有效地連接在所述第二和第三節(jié)點(diǎn)之間；所述恒壓電源有效地連接至所述第四節(jié)點(diǎn)；并且所述電氣接地端有效地連接至所述第五節(jié)點(diǎn)；
9.如權(quán)利要求8所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電容濾波電路被構(gòu)造為以如下比例提供表示導(dǎo)電繞組的溫度的所述DC電壓信號(hào)R5(R4+R5)]]>其特征在于，R4為所述第四電阻的電阻；并且R5為所述第五電阻的電阻。
10.如權(quán)利要求7所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，選擇所述第一、第二和第三電阻以提供表示所述溫度的所述DC電壓信號(hào)的偏壓調(diào)節(jié)，因此所述DC電壓信號(hào)具有相應(yīng)的預(yù)定溫度的預(yù)定值。
11.如權(quán)利要求1所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電容濾波電路由第一電容構(gòu)成，所述第一電容連接在所述惠斯通電橋結(jié)構(gòu)的所述第一節(jié)點(diǎn)的輸入端處。
12.如權(quán)利要求11所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電容濾波電路還包括電壓跟隨器，其有效地連接在所述第一電容的輸出端和第二電容的輸入端之間；電阻，其連接在所述第二電容的輸出端和電氣接地端之間；并且其特征在于，選擇所述電阻以使其具有與室溫下所述可變磁阻傳感器的導(dǎo)電繞組的電阻值相對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱(chēng)電阻值。
13.一種與可變磁阻傳感器一起使用的溫度測(cè)量系統(tǒng)，該可變磁阻傳感器由攜帶磁感應(yīng)交流電壓信號(hào)的導(dǎo)電繞組構(gòu)成，該溫度測(cè)量系統(tǒng)包括一組電氣元件，其有效地連接在具有所述導(dǎo)電繞組的惠斯通電橋結(jié)構(gòu)中，該組電氣元件至少包括多個(gè)電阻，所述惠斯通電橋結(jié)構(gòu)有效地連接至電氣接地端；恒壓電源，其有效地連接至所述惠斯通電橋結(jié)構(gòu)；電容濾波電路，其有效地連接至所述惠斯通電橋結(jié)構(gòu)的第一節(jié)點(diǎn)，所述電容濾波電路被構(gòu)造為僅傳遞來(lái)自所述導(dǎo)電繞組的磁感應(yīng)交流電壓信號(hào)；以及比較器電路，其有效地連接至所述電容濾波電路以及預(yù)定電位，所述差分電路被構(gòu)造為輸出與溫度相關(guān)的DC電壓信號(hào)，該DC電壓信號(hào)與所述預(yù)定電位相關(guān)。
14.如權(quán)利要求13所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，選擇所述多個(gè)電阻中的至少一個(gè)以提供表示所述溫度的所述DC電壓信號(hào)的偏壓調(diào)節(jié)，因此，所述DC電壓信號(hào)具有相應(yīng)的預(yù)定溫度的預(yù)定值。
15.如權(quán)利要求13所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電容濾波電路由第一電容構(gòu)成，該第一電容連接在所述惠斯通電橋結(jié)構(gòu)的所述第一節(jié)點(diǎn)的輸入端處。
16.如權(quán)利要求15所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電容濾波電路還包括電壓跟隨器，其有效地連接在所述第一電容的輸出端和第二電容的輸入端之間；電阻，其連接在所述第二電容的輸出端和連接至電氣接地端的電容之間；并且其特征在于，選擇所述電阻以使其具有與室溫下所述導(dǎo)電繞組的電阻值相對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱(chēng)電阻值。
17.一種在可變磁阻轉(zhuǎn)速傳感器中使用產(chǎn)生磁感應(yīng)交流電壓信號(hào)的導(dǎo)電繞組以用作溫度傳感器的方法，其包括以下步驟通過(guò)降壓電阻將恒定電壓提供至導(dǎo)電繞組，所述恒定電壓將直流電壓信號(hào)與所述磁感應(yīng)交流電壓信號(hào)疊加，所述直流電壓信號(hào)與所述導(dǎo)電繞組的溫度成準(zhǔn)比例；在第一輸出點(diǎn)處，從所述疊加的直流和交流電壓信號(hào)中提取所述與溫度成比例的直流電壓信號(hào)；以及在第二輸出點(diǎn)處，從所述疊加的直流和交流電壓信號(hào)中提取所述初始交流電壓信號(hào)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其還包括將所述提取的與溫度成比例的直流電壓信號(hào)與預(yù)定電壓信號(hào)相比較。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定電壓信號(hào)為電氣接地。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定電壓信號(hào)表示溫度界限，并且還包括在所述提取的與溫度成比例的直流電壓信號(hào)顯示至少等于所述溫度界限的溫度的情況下，發(fā)出報(bào)警信號(hào)的步驟。
21.一種與可變磁阻傳感器一起使用的溫度測(cè)量系統(tǒng)，該可變磁阻傳感器具有攜帶磁感應(yīng)交流電壓信號(hào)的導(dǎo)電繞組，該溫度測(cè)量系統(tǒng)包括降壓電阻器，其與所述導(dǎo)電繞組串聯(lián)；恒壓電源，其與所述降壓電阻器和所述導(dǎo)電繞組封閉環(huán)狀串聯(lián)連接；電容濾波電路，其有效地連接至位于所述降壓電阻器和所述導(dǎo)電繞組之間的節(jié)點(diǎn)，所述電容濾波電路被構(gòu)造為僅輸出來(lái)自所述導(dǎo)電繞組的磁感應(yīng)交流電壓信號(hào)；以及第二電容濾波電路，其連接至包含至少一個(gè)電阻和一個(gè)電容的所述節(jié)點(diǎn)，所述第二電容濾波電路被構(gòu)造為僅輸出來(lái)自所述導(dǎo)電繞組的DC電壓信號(hào)，所述DC電壓信號(hào)表示在所述導(dǎo)電繞組處的溫度。
22.如權(quán)利要求21所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其還包括有效地與所述恒壓電源并聯(lián)的電阻電路。
23.如權(quán)利要求22所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電阻電路包括串聯(lián)連接的第一和第二電阻；并且其特征在于，選擇所述第一電阻、所述第二電阻和所述降壓電阻以獲取所述第二電容濾波電路和所述第一和第二電阻之間的第二節(jié)點(diǎn)之間的特定溫度的特定值的DC電壓信號(hào)。
24.如權(quán)利要求23所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)，還包括連接至所述第二節(jié)點(diǎn)和所述恒壓電源之間的第三電容濾波電路，所述第三電容濾波電路包括至少一個(gè)電阻和一個(gè)電容，所述第三電容濾波電路被構(gòu)造為在所述恒壓電源處于接通狀態(tài)期間提高所述DC電壓信號(hào)質(zhì)量。
全文摘要
一種溫度測(cè)量系統(tǒng)(100)，其與諸如在車(chē)輪軸承應(yīng)用中使用的可變磁阻傳感器一起使用，其將諸如防鎖死制動(dòng)系統(tǒng)或者牽引力控制系統(tǒng)傳感器的現(xiàn)有的傳感器(12)用作直流電阻溫度計(jì)。該溫度測(cè)量系統(tǒng)(100)包括電氣元件(R4，C1)，該電氣元件被構(gòu)造為將表示傳感器溫度的DC電壓(VDC(t))從表示諸如車(chē)輪轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)的初始磁感應(yīng)AC電壓輸出信號(hào)(VSN1(t))中分離出來(lái)，從而允許該溫度測(cè)量系統(tǒng)(100)被改進(jìn)并被安裝在車(chē)輛或其它元件中，而對(duì)于現(xiàn)有的線(xiàn)束或電氣元件沒(méi)有很大改變。
文檔編號(hào)G01K13/08GK1860354SQ200380110547
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2003年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月14日
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