专利名称：一种档位检测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车的电子和传感器技术领域，特别涉及一种手动档汽车的档位非接触式实时检测设备。
背景技术：
当前交通管理部门对驾驶员考试由人工考试过度到自动化考试，在手动档机动车自动化考试中，涉及百米逐级加减档及档位判断的考核内容。目前对档位的判断考核是通过考官直接观察或安装机械开关实现的。直接观察缺陷是可靠性差、易漏判和误判，不能适应自动化的驾驶员考试。当前所采取的外置档位位置检测通常使用机械触发式，属于开关信号检测设备， 只能检测固定位置的档位杆存在与否，不能检测档位杆的运动过程；同时，存在安装不便， 机械触点寿命低，传感器多，设备成本较高，维护困难。而且，不同车型的档位行程和档位位置不完全相同，开关式的检测装置需要根据不同的车型定制不同的安装框架，适应性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种档位检测设备，以解决传统的通过直接观察或安装机械开关实现手动档机动车考试中，逐级加减档及档位判断的考核方式存在的可靠性差，维护成本高，经常出现故障，并且还存在漏判和误判的可能等技术问题。本发明所述的一种档位检测设备实现上述目的的技术方案如下该设备包括在档位杆上固定的一个作为磁信号产生装置的磁铁、在档位的一侧安装的并行方向且性能一致的三个高灵敏霍尔传感器、与上述传感器的输出端连接的信号放大电路、通过AD接口接收上述信号放大电路信号的嵌入式处理器和显示设备；所述三个霍尔传感器的探测法线方向相对于档位杆的向前、中、后运动方向的行程上或最终的档位上。所述的磁铁为厚度可调节的且固定在金属外框中，并通过可调节卡箍固定在档位杆上。所述的嵌入式处理器通过档位编码和运动方向输出的数字接口与外设设备连接。本发明现有技术相比，具有如下优点本发明的非接触式实时检测设备使用非接触式的磁性霍尔传感器，档位杆和探测设备完全分离，不需要对汽车的电路和机械结构做任何改动，安装方便；本发明的非接触式实时检测设备使用非接触式的磁性霍尔传感器在使用中，不存在任何机械磨损，使用寿命长；本发明的非接触式实时检测设备可以通过安装时的对档位的一次性标定，适应不同档位排布形式和不同的档位杆行程，因此适用于不同型号的车辆；本发明的非接触式实时检测设备通过在档位同侧使用三个并列的霍尔传感器，并使用高性能的嵌入式处理器对其进行连续监测，通过同时判断每个点的传感器绝对数值和
3相对关系，有效解决霍尔传感器在不同角度和距离时的非线性带来的判别误差，实现了对档位运动响应速度快，判断准确；本发明的非接触式实时检测设备仅仅在档位区域的同侧使用三个传感器，与以往在每个档位点设置一个传感器，通过开关信号判别的方式相比，降低了设备成本和安装成本，而且实现了对整个区域内档位的运动轨迹的检测。
图1是本发明的电路原理框图。图2是本发明的霍尔传感器标定及安装位置示意图。图3是本发明的霍尔传感器与磁铁的安装结构实施例示意图。
具体实施例方式本发明的一种非接触式档位检测设备利用磁性霍尔传感器原理来实现。通过在档位杆上固定一个磁铁，使其成为一个磁信号产生装置，同时在档位的一侧安装并行安装三个性能一致的高灵敏霍尔传感器，通过信号调理电路来对传感器信号进行放大，使得探测法线方向的对磁铁的线性范围可以基本覆盖不同车型档位杆在该方向上运动的远近最大行程。传感器信号经过调理电路之后被一个高性能的嵌入式处理器通过AD接口以固定采样率进行连续采集。传感器及其调理电路、嵌入式处理器组成非接触式档位检测传感器和控制显示设备部分，该部分另外还包括存储器和显示模块，电路组成框图参见图1。假设并列的三个传感器分别是A，B, C，在安装时，当传感器位置固定以后，首先要对9个档位杆位置进行标定。标定模式下，根据数码管显示的位置标号，将档位拨到相应的位置，设置该位置的实际档位后保存。传感器位置及档位标定位置图参见图2，在传感器位置不变且档位杆上磁铁位置和型号不变的情况下，传感器只需要进行安装最初的一次标定。非接触式实时检测设备在使用过程中，由于档位杆磁铁随档位杆进行运动，所以磁场会随着档位杆变化，因此，A，B, C三个传感器的值也随着变化，由于磁铁的角度和距离都会影响到传感器数值的变化，且这种变化是非线性的，精确数值受动作过程的影响较大， 所以采用了三个传感器相对关系比较结合具体标定位置比较相结合的位置判别方法，并结合历史位置进一步提高档位判断的准确性。算法流程具体描述如下1)对采样数据进行滤波，去掉干扰引起的噪声；2)对三个传感器的数值关系进行比较判别，确定档位杆的位置范围；3)根据安装时标定的数值进行比较，进一步确定档位杆的位置；4)根据档位杆的历史位置进行档位杆位置的正确性判别，排除不合理的位置结果；5)显示当前档位并通过数字IO输出。本发明非接触式档位检测设备分为两个部分1.非接触式档位检测传感器和控制显示设备部分其外观和安装特征在于，该设备为金属外壳，固定于汽车档位侧面(可以固定在各种形式的支架上)。
其结构特征在于，采用外接12V-24V直流电源供电，设备由三路霍尔传感器、传感器信号调理电路，数字信号处理器，档位显示部分以及存储部分组成。数字信号处理器同时连续检测三路霍尔传感器的数值，在经过滤波后与存储器部分内保存的在设备安装时标定的各档位位置的传感器数值进行比较，得到当前档位杆的位置，结合上一次档位杆的位置就可以得到档位杆的运动方向。判别结果通过数码管显示于设备表面，同时通过数字IO端口将信息以二进制编码形式输出。2.档位杆绑定磁铁外观和安装特征在于，该设备为厚度可调节的磁铁加上金属外框，并通过可调节卡箍固定在档位杆上；具体安装实施方式如图3所示，首先将带卡箍的磁铁安装在档位杆合适高度的位置，然后将档位检测传感器装置通过螺丝固定于侧面预先安装的支架上，保证检测装置的中线和磁铁中心在同一水平面上，在空档位置时，档位检测传感器装置的中线和磁铁法线方向在同一直线上。固定好磁铁和检测装置之后，对设备进行标定；标定完成，拨动档位，检测装置表面的数码管显示当前档位位置。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴。
权利要求
1.一种档位检测设备，其特征在于包括在档位杆上固定的一个作为磁信号产生装置的磁铁、在档位的一侧安装的并行方向且性能一致的三个高灵敏霍尔传感器、与上述传感器的输出端连接的信号放大电路、通过AD接口接收上述信号放大电路信号的嵌入式处理器和显示设备；所述三个霍尔传感器的探测法线方向相对于档位杆的向前、中、后运动方向的行程上或最终的档位上。
2.根据权利要求1所述的一种档位检测设备，其特征在于，所述的磁铁为厚度可调节的且固定在金属外框中，并通过可调节卡箍固定在档位杆上。
3.根据权利要求1所述的一种档位检测设备，其特征在于，所述的嵌入式处理器通过档位编码和运动方向输出的数字接口与外设设备连接。
全文摘要
本发明公开了一种档位检测设备，它包括在档位杆上固定的一个作为磁信号产生装置的磁铁、在档位的一侧安装的并行方向且性能一致的三个高灵敏霍尔传感器、与上述传感器的输出端连接的信号放大电路、通过AD接口接收上述信号放大电路信号的嵌入式处理器和显示设备；所述三个霍尔传感器的探测法线方向相对于档位杆的向前、中、后运动方向的行程上或最终的档位上。本发明可以解决传统的通过直接观察或安装机械开关实现手动档机动车考试中，逐级加减档及档位判断的考核方式存在的可靠性差，维护成本高，经常出现故障，并且还存在漏判和误判的可能等技术问题。
文档编号G01D5/12GK102176292SQ20111000927
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月17日 优先权日2011年1月17日
发明者朴龙镇, 段勃 申请人:朴龙镇
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