空挡倒挡位置感测传感器和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车感测装置，特别涉及汽车变速箱在空挡倒挡位置感测传感器。
【背景技术】
[0002]使用位置刚测装置来探测汽车变速箱转轴的位置在行业内是已知的。
[0003]传统上，使用机械接触式位置感测装置来探测转轴的转动和直线移动位置，然而，机械接触式刚测装置具有一些缺点，包括机械磨损、测量精度和可靠性低以及没有自诊断能力等。
[0004]已有建议使用电子感测装置来感测转轴的转动和直线移动(以判断倒挡和空挡)挡位，然而，所建议的电子感测装置会面临设计可行性和操作条件(或环境)变化时表现不佳的缺陷。
[0005]因此，有必要提供有一款位置感测装置，该位置感测装置克服现有的位置感测装置在探测转轴空挡和倒挡位置时存在的缺陷和不足。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种用于感测转轴的转动和移动位置的传感器，该传感器包括:
[0007]—种传感器，用于检测转轴的旋转运动和直线运行，并产生反映转轴(106)旋转运动的第一线性信号和反映转轴直线运动的第二线性信号；
[0008]所述传感器包括:
[0009]校正线路，将第一线性信号转换成第一触发信号，并且将第二线性信号转换成第二触发信号；
[0010]第一单稳电路，在第一触发信号的触发下，第一单稳电路输出指示空挡位置的二进制信号；
[0011]第二单稳电路，在第二触发信号的触发下，第二单稳电路输出指示倒挡轴向位置的二进制信号；
[0012]组合电路，用于接受第一单稳电路和第二单稳电路的输出，并将所述第一单稳电路输出的指示空挡位置的二进制信号与第二单稳电路输出的指示倒挡轴向位置的二进制信号进行组合，产生倒挡位置二进制信号。
[0013]以及，一种传感器系统，包括:
[0014]前述的传感器；和
[0015]磁铁装置，所述磁铁装置被附接在转轴上并随转轴(做同步的轴向直线运动和旋转运动。
[0016]以及，一种制造和控制前述传感器的方法。
[0017]以及，一种制造和控制前述传感器系统的方法。
[0018]本发明的有益效果之一是:采用一块宽大尺寸的电磁铁覆盖转轴运动的全部有效长度，可以准确感测转轴的各个方向的移动位置。
[0019]本发明的有益效果之二是:采用一块磁铁一个三维霍尔感应器感测转轴的直线移动和旋转运动，满足各个角度测量的要求，精度较多个霍尔感应器测量更高。
[0020]本发明的有益效果之三是:仅通过在三维霍尔感应单元外增加校正线路和单稳电路处理将感测信号处理成二进制信号，通过组合电路进行判断，电路简单，改造方便。
[0021]本发明的有益效果之四是:模数转换电路、处理单元等模块都可以使三维霍尔感应单元自带的模块，不需要新增加这些设备单元，整个传感器结构简单，成本低廉。
[0022]本发明的有益效果之五是:单稳电路采用施密特触发器(Schmitt trigger),能达到与其他复杂芯片相同的功能和效果，且成本更为低廉。
【附图说明】
[0023]图1描述了本发明转轴与磁铁装置的位置关系立体示意图；
[0024]图2描述了本发明的感测装置的沿转轴横截面方向的结构示意图；
[0025]图3描述了本发明的感测装置沿转轴轴线方向的结构示意图；
[0026]图4描述了本发明处理线路的电路结构示意图；
[0027]图5描述了组合电路做出与计算的真值表；
[0028]图6描述了本发明适用的变速箱的挡位设置；
[0029]图7描述了本发明指示空挡位的二进制信号的处理过程；
[0030]图8描述了本发明指示倒挡位的二进制信号的处理过程。
【具体实施方式】
[0031]下面将参考构成本说明书一部分的附图对本发明的各种【具体实施方式】进行描述。应该理解的是，虽然在本发明中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等描述本发明的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本发明所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。在可能的情况下，本发明中使用的相同或者相类似的附图标记指的是相同的部件。
[0032]图1描述了本发明转轴106与磁铁装置104的位置关系立体示意图。
[0033]如图1所示，传感器100包括有感测汽车变速箱转轴106运动的磁铁装置104，磁铁装置104设置在转轴106上并随转轴106 —起运动。转轴106可以沿着轴线105方向(图1中箭头AA’方向)做来回(或往返)的直线运动，也可以沿着轴线105的横切方向(图中箭头BB’方向)以轴心105为圆心做来回(或往返)的旋转运动；磁铁装置104设置在转轴106上方，磁铁装置104的长度足以覆盖在转轴106移动的大部分长度和宽度的有效探测区域上，并跟随转轴106做直线和旋转运动，感测器便可以探测到磁铁104在各个挡位的位置。
[0034]图2描述了本发明的感测装置102的沿转轴横截面方向的结构示意图。
[0035]如图2所示，位置传感器100包括磁铁装置104、三维感测单元102 (即3D霍尔感应器102)、处理线路110。其中三维感测单元102与磁铁装置(104)物理上分开一段距离(空隙)H。图中转轴106可以沿着轴心105做箭头BB’方向的左右旋转运动，旋转幅度为左右最大为±20°，即左侧+20°与右侧-20°之间的范围为整个转轴106旋转运动的活动范围。转轴106的旋转运动都是沿着中心线210对称安排。然而，非对称设置的转动范围对本领域技术人员来说也是可能的。在±20°位置表示转轴106处于挂挡位置范围(包括倒挡或前进挡)，在±5°表示转轴106处于空挡位置范围。当转轴106做运动时，磁铁装置104随转轴106 —起运动，磁铁装置104可对三维感测单元102所在的位置(或探测位置)产生磁通密度变化，进而产生磁场变化。当三维感测单元102收到磁铁装置104的磁场变化的影响是，三维感测单元102可产生电信号(例如PMff、SENT等)。作为示例性的实施例，三维感测单元102可包括霍尔感应电路，用于响应由磁通密度变化所引起的磁场变化而产生信号。在图2所示的情况下，当旋转幅度为±5°时，转轴106处于空挡位置范围，感测装置102输出的是高电平信号；当旋转幅度为±20°时，转轴106处于挂挡位置范围，感测装置102输出的是低电平信号。感测装置102将输出的电信号传送给处理线路110。由于转轴106是做来回周期旋转的，因而三维感测单元102感测并输出的信号也是呈周期性变化的sin/cos信号。具体的，磁通密度(或磁场)在三维感测单元102周围沿着三维坐标280 (Bx，By, Bz)变化；三维感测单元102通常被设计为探测沿Bx或By中的一维或两维的磁场变化，三维感测单元102可以被配置设在有转动和直线移动的磁铁装置104引起的磁通密度变化或磁场变化敏感和灵敏的探测位置。在图2中，B代表磁通密度，BX表示沿着转轴106的径向方向上并且垂直于纸面的磁通密度测量；By表示与转轴106相切并且与转轴106横截面共平面的磁通密度测量；BZ表示与转轴106相切并且同时与BxBy垂直的磁通密度测量。三维感测单元102从Bx维度和By维度同步(或同时)感测三维感测单元102周围的磁通密度变化和/或磁场变化而产生的符合两条函数线的模拟电压信号(运动信号)输出一条输出曲线为余弦形模拟电压信号输出，另一条输出曲线为正弦形模拟电压信号输出。
[0036]图3描述了本发明的感测装置102沿转轴轴线方向的结构示意图。
[0037]如图3所示，转轴106沿着箭头AA’方向的来回直线运动，磁铁装置104随着转轴106同步做直线运动。三维感测单元102从By维度和Bz维度(或Bx维度和Bz维度)同步(或同时)感测三维感测单元102周围的磁通密度变化和/或磁场变化而产生的符合两条函数线的模拟电压信号(运动信号)输出一条输出曲线为余弦形模拟电压信号输出，另一条输出曲线为正弦形模拟电压信号输出。
[0038]图4描述了本发明处理线路110的电路结构示意图。
[0039]如图4所示，处理线路110包括数模转换电路302、处理单元304，校正电路(306、307)、单稳电路(308、309)、组合电路310 ;模转换电路302通过两根线路321和322连接三维感测单元109，处理单元304通过两根线路323和324连接模转换电路302，校正电路(306,307)分别通过两根线路325和326连接处理单元