专利名称：双信号光栅式转速传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传感器，尤其是一种用于汽油发动机点火系统的 双信号光栅式转速传感器。
背景技术：
世界汽车保有量迅猛增加，带来了日益严重的环境和能源问题， 已经受到人类社会的迫切关注。
我们知道，提高汽车发动机效率和降低废气排放的关键是发动机 点火时刻是否正确，点火能量是否足够大。老式点火系统是由分电器 的凸轮机构使白金触点闭合与打开，接通与切断点火线圈初级电流， 在次级线圈中感应出高压脉冲到汽缸去点火。这种装置的点火时刻不 够正确，能量较低，受触点烧蚀影响，发动机效率低，排放高。
随着电子技术的发展，晶体管式、集成电路式以及电脑控制的无 触点电子点火系统相继出现，逐步取代了有触点点火系统。尤以电脑 为核心的汽车发动机电子控制系统，是当代最为先进的发动机控制平 台。电脑按程序快速精确地计算出发动机最佳空燃比和正确的点火时 刻，控制电子开关实现高能无触点正时点火，从而提高发动机效率， 降低废气排放。
电脑控制系统最重要的输入数据是发动机转速信号和位置信号。 一般采用三种类型的传感器磁感应式传感器、霍尔式传感器及光电 式传感器。
其中，磁感应式传感器的缺点是输出信号幅度随发动机转速变化 而急骤变化。此外，分电器主轴磨损将引起传感器触发轮的晃动，降 低了转速信号的一致性，直接影响点火正时性。霍尔式传感器克服了 磁感应式传感器的缺点，输出信号幅度不受转速影响，但是叶轮的齿 数较少， 一般与发动机汽缸数相等，当发动机曲轴与分电器主轴的传动比为2: 1时，发动机曲轴每转一周，霍尔式传感器的输出脉冲个 数是汽缸数的二分之一，输出信号精度较低，且受温度的变化以及转 轴磨损的影响较大。光电式传感器与霍尔式传感器比较，其输出信号 受环境温度和转轴磨损的影响较小，但是它沿用了霍尔式传感器的叶 轮，发动机曲轴每转一周，输出脉冲个数是汽缸数的一半，因此输出 信号的精度也比较低。 发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种运行稳定、精确度高的双信号 光栅式转速传感器。
本实用新型是通过如下方案实现的 一种双信号光栅式转速传感 器，包括圆片光栅与光电转换器，其特征在于光电转换器包括发光 部件、接收部件、输出部件，所述圆片光栅外侧圆周设有一圈均匀分 布的透光孔，在透光孔的内圆周设有与发动机汽缸数量相同的圆弧通 孔，圆片光栅固定设置在分电器主轴上，发光部件与接收部件分别设 置在圆片光栅的两侧，并相互对应，输出部件与外部信号处理单元连 接。
此项设置采用圆片光栅与光电转换器组合的传感器形式，并在圆 片光栅上设置两圈不同的透光孔，外圈透光孔用于测量发动机转速， 内圈通孔用于测量发动汽缸的序号，准确地测量出发动机曲轴的角速 度和汽缸的位置，设圆片光栅外圈透光孔个数为N个，平均分布于 外侧圆周，圆片光栅转动360度，就有N个透光孔转过接收部件， 当接收部件中的三极管输出脉冲频率为n (Hz)时，分电器主轴的角 速度为(360*n/N)度/秒。由此可见，在相同的角速度下，透光孔个 数N越大，则测得的主轴角速度的误差就越小，由于分电器主轴与 发动机曲轴是同步联动连接的，因此分电器主轴的角速度就是发动机 曲轴的角速度，这种用光电信号传感的方式，受外部温度或者转轴磨 损等不良因素的影响很小，运行非常稳定，而且测量的精确度很高。
本实用新型的进一步设置为圆片光栅是一个金属薄圆片，中心 部位设有安装孔，通过安装孔套设固定在分电器主轴上，圆片光栅上 沿外侧圆周开有60个透光孔，透光孔的位置按圆周平均分布，内侧圆周设有4个不同宽度的圆弧通孔，两两相隔90度。
此项设置将圆片光栅套设在分电器主轴上，这样圆片光栅的转动 角速度就与分电器主轴相同，测量计算比较方便，之所以在外侧圆周 设置60个透光孔，内侧圆周设置4个通孔是因为，本设置主要针对 的是4汽缸的发动机，而且60个透光孔己经可以满足计算主轴角速 度的误差要求，在一定程度上节省了成本。
本实用新型的进一步设置为光电转换器是一个圆形空心塑料盘 截面呈"」"形，发光部件、接收部件、输出部件设置在圆形空心塑 料盘内，发光部件、接收部件设置在圆形空心塑料盘的内腔中，在圆 形空心塑料盘与凸起部分之间设有狭窄的空槽，并与圆片光栅适配。
此项设置把发光部件、接收部件、输出部件全部设置在圆形空心 塑料盘内，很好地保护了各个部件，减少一些摩擦、碰撞所造成的伤 害，而且将圆形空心塑料盘的截面设置成"」"形，在安装上很方便， 使传感器在运行的时候更加稳定。
上述结构在圆片光栅上设置两圈通孔， 一圈用于测试主轴转速， 另一圈用于测试发动机汽缸位置，测量非常精确，而且将发光部件、 接收部件、输出部件都设置在圆形空心塑料盘内，使整个传感器运行 更加稳定。
图1为本实施例的结构示意图2为本实施例中圆片光栅的结构示意图3为带有双信号光栅式转速传感器的分电器结构示意具体实施方式
参考图3可知，分电器从上至下依次安装分电器盖12、分火头 11、防尘罩12、屏蔽罩9、分火头座8、圆片光栅7、定位套6、光 电转换器5、铝座l、轴承3、连轴节4，主轴2设置在铝座1内，下 端与连轴节4固定连接，通过连轴节3与发动机曲轴联动连接，其中 铝座l、主轴2、轴承3、连轴节4、定位套6、分火头座8、屏蔽罩 9、防尘罩IO、分火头ll、分电器盖12组成分电器本体及机械传动 部分。光电转换器5和圆片光栅7构成光栅式传感器，安装于分电器内部；其中光电转换器5固定于铝座1、圆片光栅7套设安装在主轴 2上，铝座1固定于发动机的支架上，作为光栅式分电器的基座，承 载各个部件；主轴2、轴承3、连轴节4构成分电器的转动部分，发 动机曲轴转动通过连轴节4使分电器主轴2带动圆片光栅7转动； 圆片光栅7转动产生有规律的光信号；光电转换器5把圆片光栅7 产生的光信号通过电子部件转换成电脉冲信号输出到电脑；定位套6 和分火头座8用于稳定圆片光栅的转动；屏蔽罩9和防尘罩10用于 抗电磁干扰和防尘；分火头11和分电器盖12用于向各汽缸火花塞正 确有序输送高压点火脉冲。
圆片光栅7转动时，外侧发光管发出的光透过外侧透光孔到达接 收部分的外侧光敏管，光敏管接收到光，产生光电流，经集成电路放 大、整形后，三极管以电脉冲形式输出。分电器的连轴节4与发动机 曲轴连接，当发动机曲轴与分电器主轴的传动比为2: 1时，如果三 极管以每秒输出n个电脉冲，电脑可以计算出发动机曲轴的转速为 (720*n/N)度/秒。
内侧光敏管接收到内侧发光管的光后，产生光电流，经集成电路 放大、整形后，三极管输出的电脉冲宽度对应于内侧透光孔的弧度(分 别为6度、18度、30度和42度)，这些脉冲信号输入到电脑后，电 脑可以计算出汽缸序号(位置)，从而根据汽缸序号给出正确的点火 顺序，实现正确的点火。
参考图1、图2可知，为了实现输出双信号功能，实现正确点火， 圆片光栅7的外侧圆周设置了一圈透光孔71，内侧圆周设置一圈通 孔72，中心设有安装孔73，这样保证输出主轴信号和汽缸信号，减 小误差，保证点火的准确度，并把发光部件、接收部件、输出部件都 设置在圆形空心塑料13盘内，保护各个元器件，保证传感器能稳定 的运作，输出信号。
本实用新型用上述的双信号光栅式转速传感器，取代了传统的传 感器，由此，避免了磁感应式传感器的输出信号幅度随发动机转速变 化而急骤变化，分电器主轴磨损将引起传感器触发轮的晃动，降低了 转速信号的一致性，影响点火正时性的缺点；克服了霍尔式传感器输出信号精度较低，受温度的变化以及转轴磨损的影响较大的弊病；解 决了光电式传感器沿用霍尔式传感器的叶轮，造成输出信号的精度比 较低问题。
权利要求1. 一种双信号光栅式转速传感器，包括圆片光栅与光电转换器，其特征在于光电转换器包括发光部件、接收部件、输出部件，所述圆片光栅外侧圆周设有一圈均匀分布的透光孔，在透光孔的内圆周设有与发动机汽缸数量相同的圆弧通孔，圆片光栅固定设置在分电器主轴上，发光部件与接收部件分别设置在圆片光栅的两侧，并相互对应，输出部件与外部信号处理单元连接。
2. 按照权利要求1所述的双信号光栅式转速传感器，其特征在于圆片光栅是一个金属薄圆片，中心部位设有安装孔，通过安装孔套设固定在分电器主轴上，圆片光栅上沿外侧圆周开有60个透光孔，透光孔的位置按圆周平均分布，内侧圆周设有4个不同宽度的圆弧通孔，两两相隔90度。
3. 按照权利要求1或2所述的双信号光栅式转速传感器，其特征在于光电转换器是一个圆形空心塑料盘，盘面上设有凸起部分，发光部件、接收部件、输出部件设置在圆形空心塑料盘及凸起部分的空腔内，在圆形空心塑料盘与凸起部分之间设有狭窄的空槽，并与圆片光栅适配。
专利摘要本实用新型涉及传感器，尤其是一种用于汽油发动机点火系统的双信号光栅式转速传感器。一种双信号光栅式转速传感器，包括圆片光栅与光电转换器，其特征在于光电转换器包括发光部件、接收部件、输出部件，所述圆片光栅外侧圆周设有一圈均匀分布的透光孔，在透光孔的内圆周设有与发动机汽缸数量相同的圆弧通孔，圆片光栅固定设置在分电器主轴上，发光部件与接收部件分别设置在圆片光栅的两侧，并相互对应，输出部件与外部信号处理单元连接。上述结构在圆片光栅上设置两圈通孔，一圈用于测试主轴转速，另一圈用于测试发动机汽缸位置，测量非常精确，而且将发光部件、接收部件、输出部件都设置在圆形空心塑料盘内，使整个传感器运行更加稳定。
文档编号G01P3/36GK201307120SQ200820163569
公开日2009年9月9日 申请日期2008年8月29日 优先权日2008年8月29日
发明者戴秀林 申请人:温州鸿腾汽车电器有限公司