Устройство для управления электродвигателями стеклоподъемников автомобиля
Полезная модель относится к электрическому оборудованию автомобилей и предназначена для осуществления подъема и опускания стекол, расположенных в дверях автомобиля. Устройство содержит входной формирователь сигналов, микропроцессорный узел управления, узел сопряжения и узел коммутации, связанный с электродвигателями постоянного тока. Имеется узел электропитания, который выполнен со стабилизированным напряжением на выходе, подключенном к питающим входам входного формирователя и микропроцессорного узла управления, и с нестабилизированным напряжением на выходах, подключенных к питающим входам остальных функциональных узлов устройства. Входной формирователь сигналов выполнен с возможностью предотвращения ложного срабатывания микропроцессорного узла управления под действием помех при отсутствии сигналов с клавиш подъема-опускания и кнопки блокировки, расположенных на дверях водителя и пассажиров, и отсутствии сигнала охранной сигнализации, и с возможностью исключения подачи сигналов с клавиш подъема-опускания на входы микропроцессорного узла управления при наличии сигнала с кнопки блокировки. Микропроцессорный узел управления выполнен с возможностью считывания сигналов управления с клавиш подъема-опускания, кнопки блокировки, сигнала охранной сигнализации, контроля тока, протекающего через узел коммутации, контроля напряжения бортовой сети и выработки управляющих и защитных сигналов для электродвигателей стеклоподъемников согласно заданному алгоритму работы устройства. Полезная модель позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства для управления электродвигателями стеклоподъемников автомобиля и эффективность управления. 8 з.п. ф-лы. 5 ил.
Полезная модель относится к электрическому оборудованию автомобилей и предназначена для осуществления подъема и опускания стекол, расположенных в дверях автомобиля.
Известны устройства для управления электродвигателями стеклоподъемников автомобиля, выполненные по структуре: узел клавиатуры - узел управления - узел сопряжения - узел коммутации и снабженные узлами электропитания и токовой защиты (RU 27761 U1, H02P 7/28, 10.02.2003; RU 35490 U1, H02P 6/22, 10.01.2004; DE 19901840 А1, H02P 7/00, 25.05.2000; US2007/0241704 А1, H02P 7/00, 18.10.2007).
Однако в известных устройствах отсутствует входной формирователь сигналов для функционального согласования узла клавиатуры с узлом управления. Это снижает помехоустойчивость узла управления и отрицательно сказывается на надежности его работы. К тому же узел управления характеризуется ограниченными возможностями в части эффективного управления электродвигателями.
Наиболее близким к предложенному является устройство для управления электродвигателями стеклоподъемников автомобиля, содержащее цепь управления с последовательно включенными узлом клавиатуры, в который входят клавиши подъема-опускания и блокировки, расположенные на дверях водителя и пассажиров и сигналом от охранной сигнализации, входным формирователем сигналов, микропроцессорным узлом управления, узлом сопряжения и узлом коммутации, связанным с электродвигателями постоянного тока, а также узел электропитания, вход
которого соединен с бортовой сетью (RU 2195404 C1, B60R 16/02, 27.12.2002).
Однако в указанном устройстве для входного формирователя сигналов не предусмотрено предотвращение ложного срабатывания микропроцессорного узла управления под действием помех при отсутствии сигналов с клавиш узла клавиатуры и исключение подачи сигналов с клавиш подъема-опускания узла клавиатуры на входы микропроцессорного узла управления при наличии сигнала с клавиши блокировки. Кроме того, узел управления не является многофункциональным, что опять же предопределяет недостаточную эффективность управления электродвигателями.
Задача полезной модели заключается в повышении эксплуатационной надежности и эффективности подобного управляющего устройства.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для управления электродвигателями стеклоподъемников автомобиля, содержащем входной формирователь сигналов, микропроцессорный узел управления, узел сопряжения и узел коммутации, связанный с электродвигателями постоянного тока, а также узел электропитания, вход которого соединен с бортовой сетью, - узел электропитания выполнен со стабилизированным напряжением на выходе, подключенному к питающим входам входного формирователя и микропроцессорного узла управления, и с нестабилизированным напряжением на выходах, подключенных к питающим входам остальных функциональных узлов устройства, входной формирователь сигналов выполнен с возможностью предотвращения ложного срабатывания микропроцессорного узла управления под действием помех при отсутствии сигналов с клавиш подъема-опускания, кнопки блокировки, отсутствии сигнала охранной сигнализации, и с возможностью исключения подачи сигналов с клавиш подъема-опускания на входы микропроцессорного узла управления при наличии сигнала с кнопки блокировки, а микропроцессорный узел управления - с
возможностью считывания сигналов управления с клавиш подъема-опускания, кнопки блокировки, сигнала охранной сигнализации, контроля тока, протекающего через узел коммутации, контроля напряжения бортовой сети и выработки управляющих и защитных сигналов для электродвигателей стеклоподъемников согласно заданному алгоритму работы устройства.
Решению поставленной задачи способствуют частные существенные признаки полезной модели.
Клавиши подъема-опускания, кнопка блокировки и сигнал охранной сигнализации могут быть выполнены с возможностью создания сигналов близкого к нулю уровня напряжения. В этом случае входной формирователь сигналов выполняется с возможностью подачи на входы микропроцессорного узла управления сигналов уровня стабилизированного напряжения при отсутствии сигналов с выходов клавиш подъема-опускания, кнопки блокировки и сигнала охранной сигнализации.
Клавиши подъема-опускания, кнопка блокировки и сигнал охранной сигнализации могут быть выполнены с возможностью создания сигналов уровня напряжения питания. В этом случае входной формирователь сигналов выполняется с возможностью подачи на входы микропроцессорного узла управления сигналов близкого к нулю уровня напряжения при отсутствии сигналов с выходов клавиш подъема-опускания, кнопки блокировки и сигнала охранной сигнализации.
Узел коммутации может быть выполнен на электромагнитных реле или биполярных транзисторах, или полевых транзисторах с возможностью обеспечения заданного направления вращения электродвигателей для подъема и опускания стекол.
Устройство содержит узел контроля тока, включенный в выходные цепи узла коммутации и соединенный выходами с токоизмерительными входами микропроцессорного узла управления, и узел защиты, управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу микропроцессорного
узла управления, а выход - к защитным входам узла коммутации.
Узел защиты выполнен с возможностью обеспечения программированной защиты от превышения пускового тока или тока торможения в зависимости от количества одновременно включенных электродвигателей, а также обеспечения аппаратной защиты на ток незначительно превышающий суммарный пусковой ток или ток торможения одновременно включенных четырех электродвигателей.
В устройство может быть введен узел обмена данными с внешним компьютером, подключенный через последовательный интерфейс к соответствующему выходу микропроцессорного узла управления.
На фиг.1 представлена функциональная схема предложенного устройства для управления электродвигателями стеклоподъемников автомобиля. На фиг.2,а - 2,г показаны возможные варианты выполнения входного формирователя сигналов. На фиг.3 приведена схема построения узла коммутации на электромагнитных реле. На фиг.4 приведена схема построения узла коммутации на биполярных транзисторах. На фиг.3 приведена схема построения узла коммутации на полевых транзисторах.
Устройство (фиг.1) содержит цепь управления с последовательно включенными входным формирователем 1 сигналов, входы которого предназначены для подключения к внешним клавишам 2 подъема-опускания, кнопки 3 блокировки, расположенных на дверях водителя и пассажиров и к сигналу 4 охранной сигнализации, микропроцессорным узлом 5 управления, узлом 6 сопряжения и узлом 7 коммутации, выходы которого предназначены для подключения к внешним электродвигателям 8.1-8.4 постоянного тока, а также узел 9 электропитания, вход которого соединен с бортовой сетью.
Узел 9 электропитания, представляющий собой понижающий конвертор постоянного напряжения, выполнен со стабилизированным напряжением на выходе, подключенному к питающим входам входного формирователя
1 и микропроцессорного узла 5 управления, и с нестабилизированным напряжением на выходах, подключенных к питающим входам остальных функциональных узлов устройства. Входной формирователь 1 сигналов выполнен с возможностью предотвращения ложного срабатывания микропроцессорного узла 5 управления под действием помех при отсутствии сигналов с клавиш 2 подъема-опускания, кнопки 3 блокировки, сигнала 4 охранной сигнализации и исключения подачи сигналов с клавиш 2 подъема-опускания на входы микропроцессорного узла 5 управления при наличии сигнала с кнопки 3 блокировки. Микропроцессорный узел 5 управления выполнен с возможностью считывания сигналов управления с клавиш 2 подъема-опускания, кнопки 3 блокировки, сигнала 4 охранной сигнализации, контроля тока, протекающего через узел 7 коммутации, контроля напряжения бортовой сети и выработки управляющих и защитных сигналов для электродвигателей 8.1-8.4 стеклоподъемников согласно заданному алгоритму работы устройства.
Сигналы управления с клавиш 2 подъема-опускания, кнопки 3 блокировки, сигнала 4 охранной сигнализации могут быть выполнены с возможностью создания сигналов близкого к нулю уровня напряжения. В этом случае, как показано на фиг.2а), входной формирователь 1 сигналов выполняется с возможностью подачи на входы микропроцессорного узла 5 управления сигналов уровня стабилизированного напряжения при отсутствии сигналов с выходов клавиш 2 подъема-опускания, кнопки 3 блокировки, сигнала 4 охранной сигнализации.
Сигналы управления с клавиш 2 подъема-опускания, кнопки 3 блокировки, сигнала 4 охранной сигнализации могут быть выполнены с возможностью создания сигналов уровня стабилизированного напряжения. В этом случае, как показано на фиг.2б), входной формирователь 1 сигналов выполняется с возможностью подачи на входы микропроцессорного узла 5 управления сигналов близкого к нулю уровня напряжения
при отсутствии сигналов с выходов клавиш 2 подъема-опускания, кнопки 3 блокировки, сигнала 4 охранной сигнализации.
В схеме входного формирователя сигналов 1, показанной на фиг.2в), уровни сигналов, подаваемых на входы микропроцессорного узла 5 управления, определяются соотношением резисторов в цепях, определяющих то или иное состояние клавиши. В этом случае исключение входным формирователем 1 сигналов подачи сигналов с клавиш 2 подъема-опускания на входы микропроцессорного узла 5 управления при наличии сигнала с кнопки 3 блокировки, может осуществляться, например, как показано на фиг.2г). Отметим, что исключение входным формирователем 1 указанных сигналов может быть реализовано и программно микропроцессорным узлом 5 управления.
Узел 7 коммутации может быть выполнен на электромагнитных реле, биполярных транзисторах или полевых транзисторах с возможностью обеспечения заданного направления вращения электродвигателей для подъема и опускания стекол.
Для осуществления микропроцессорным узлом 5 управления контроля напряжения бортовой сети его вход измерения напряжения соединен с нестабилизированным напряжением узла 9 электропитания, а для осуществления контроля тока, протекающего через узел 7 коммутации, а также выработки управляющих и защитных сигналов для электродвигателей 8.1-8.4 стеклоподъемников в устройстве предусмотрен узел 10 контроля тока, включенный в выходные цепи узла 7 коммутации и соединенный выходами с токоизмерительными входами микропроцессорного узла 5 управления. Имеется также узел 11 защиты, управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу микропроцессорного узла 5 управления, а выход - к защитным входам узла 7 коммутации. Узел 11 защиты выполнен с возможностью обеспечения программированной защиты
от превышения пускового тока или тока торможения в зависимости от количества одновременно включенных электродвигателей 8.1-8.4, а также обеспечения аппаратной защиты на ток незначительно превышающий суммарный пусковой ток или ток торможения одновременно включенных четырех электродвигателей.
В устройство может быть введен не показанный на фиг.1 узел обмена данными с внешним компьютером, подключенный через последовательный интерфейс к соответствующему выходу микропроцессорного узла 5 управления.
При релейном выполнении узла 7 коммутации в его схеме используются реле 12-19 (фиг.3) с перекидными контактами 12.1-19.1.
Работает устройство следующими образом.
Узел 9 электропитания воспринимает напряжение бортовой сети, например, равное 12В, и конвертирует его в стабилизированное и нестабилизированное напряжения. Стабилизированное напряжение имеется на выходе, подключенному к питающим входам наиболее ответственных узлов, а именно входного формирователя 1 и микропроцессорного узла 5 управления, а нестабилизированное напряжение - на выходах, подключенных к питающим входам остальных функциональных узлов устройства.
Задание режима функционирования электродвигателей 8.1-8.4 постоянного тока стеклоподъемников осуществляется путем нажатия клавиш 2 подъема-опускания, кнопки 3 блокировки, расположенных на дверях водителя и пассажиров и сигналом 4 охранной сигнализации. Клавишами 2 подъема-опускания задается подъем или опускание стекол, кнопкой 3 блокировки - блокировка управления пассажирами стеклоподъемниками, сигналом 4 охранной сигнализации - постановка на охрану автомобиля подъемом стекол всех дверей стеклоподъемниками.
Входной формирователь 1 сигналов обеспечивает подачу заданного напряжения на соответствующий вход микропроцессорного узла 5 управления при поступлении управляющих сигналов. Если клавиши 2 подъема-
опускания, кнопка 3 блокировки, сигнал 4 охранной сигнализации создают сигналы близкого к нулю уровня напряжения, то входной формирователь 1 сигналов подает на входы микропроцессорного узла 5 управления сигналы уровня стабилизированное напряжение при отсутствии сигналов с выходов клавиш 2 подъема-опускания, кнопки 3 блокировки, сигнала 4 охранной сигнализации. Если же клавиши 2 подъема-опускания, кнопка 3 блокировки, сигнал 4 охранной сигнализации создают сигналы уровня напряжения питания, то входной формирователь 1 сигналов подает на входы микропроцессорного узла 5 управления сигналы близкого к нулю уровня напряжения при отсутствии сигналов с выходов клавиш 2 подъема-опускания, кнопки 3 блокировки, сигнала 4 охранной сигнализации. Этим повышается помехоустойчивость на входах микропроцессорного узла 5 управления и предотвращаются его ложные срабатывания при отсутствии сигналов с клавиш 2 подъема-опускания, кнопки 3 блокировки, сигнала 4 охранной сигнализации. Кроме того, входной формирователь 1 сигналов исключает подачу сигналов с клавиш 2 подъема-опускания на входы микропроцессорного узла 5 управления при наличии сигнала с кнопки 3 блокировки.
Микропроцессорный узел 5 управления осуществляет считывание сигналов управления с клавиш 2 подъема-опускания, кнопки 3 блокировки, сигнала 4 охранной сигнализации, контроль тока, протекающего через узел 7 коммутации, контроль напряжения бортовой сети и вырабатывает управляющие и защитные сигналы для электродвигателей 8.1-8.4 стеклоподъемников согласно заданному алгоритму работы устройства. Данный алгоритм охватывает выработку управляющих и защитных сигналов для электродвигателей 8.1-8.4 стеклоподъемников, в частности с заданием направления их вращения для подъема или опускания стекол, а также с их защитным или аварийным остановом.
Узел 6 сопряжения обеспечивает подачу сигналов необходимого уровня напряжения на элементы узла 7 коммутации.
Узел 7 коммутации по сигналам, заданным микропроцессорным узлом 5 управления, за счет соответствующего переключения составных элементов осуществляет подачу на электродвигатели 8.1-8.4 напряжения определенной полярности, что в итоге и определяет требуемое направление их вращения.
Узел 10 контроля тока отслеживает ток в выходных цепях узла 7 коммутации и направляет результаты измерения в микропроцессорный узел 5 управления для осуществления контроля тока. Узел 11 защиты воспринимает управляющий сигнал от микропроцессорного узла 5 управления и обеспечивает программированную защиту от превышения пускового тока или тока торможения в зависимости от количества одновременно включенных электродвигателей 8.1-8.4, а также аппаратную защиту на заданный максимальный ток, превышающий пусковые токи или токи торможения всех одновременно включенных электродвигателей 8.1-8.4.
Не показанный на фиг.1 узел обмена данными с внешним компьютером принимает данные от микропроцессорного узла 5 управления и передает их, например, в бортовой компьютер автомобиля для статистической оценки работы электродвигателей 8.1-8.4 и их диагностики.
Таким образом, данная полезная модель позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства для управления электродвигателями стеклоподъемников автомобиля и эффективность управления.
1. Устройство для управления электродвигателями стеклоподъемников автомобиля, содержащее входной формирователь сигналов, микропроцессорный узел управления, узел сопряжения и узел коммутации, связанный с электродвигателями постоянного тока, а также узел электропитания, вход которого соединен с бортовой сетью, отличающееся тем, что узел электропитания выполнен со стабилизированным напряжением на выходе, подключенном к питающим входам входного формирователя и микропроцессорного узла управления, и с нестабилизированным напряжением на выходах, подключенных к питающим входам остальных функциональных узлов устройства, входной формирователь сигналов выполнен с возможностью предотвращения ложного срабатывания микропроцессорного узла управления под действием помех при отсутствии сигналов с клавиш подъема-опускания, кнопки блокировки, расположенных на дверях водителя и пассажиров, и отсутствии сигнала охранной сигнализации, и с возможностью исключения подачи сигналов с клавиш подъема-опускания на входы микропроцессорного узла управления при наличии сигнала с кнопки блокировки, а микропроцессорный узел управления - с возможностью считывания сигналов управления с клавиш подъема-опускания, кнопки блокировки, сигнала охранной сигнализации, контроля тока, протекающего через узел коммутации, контроля напряжения бортовой сети и выработки управляющих и защитных сигналов для электродвигателей стеклоподъемников согласно заданному алгоритму работы устройства.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входной формирователь сигналов выполнен с возможностью считывания управляющих сигналов с выходов клавиш подъема-опускания, кнопки блокировки, сигнала охранной сигнализации близкого к нулю уровня напряжения.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что входной формирователь сигналов выполнен с возможностью подачи на входы микропроцессорного узла управления сигналов уровня стабилизированного напряжения при отсутствии сигналов с выходов клавиш подъема-опускания, кнопки блокировки, сигнала охранной сигнализации.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входной формирователь сигналов выполнен с возможностью считывания управляющих сигналов с выходов клавиш подъема-опускания, кнопки блокировки, сигнала охранной сигнализации уровня напряжения бортовой сети.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что входной формирователь сигналов выполнен с возможностью подачи на входы микропроцессорного узла управления сигналов близкого к нулю уровня напряжения при отсутствии сигналов с выходов клавиш подъема-опускания, кнопки блокировки, сигнала охранной сигнализации.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел коммутации выполнен на электромагнитных реле или биполярных транзисторах, или полевых транзисторах с возможностью обеспечения заданного направления вращения электродвигателей для подъема и опускания стекол.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит узел контроля тока, включенный в выходные цепи узла коммутации и соединенный выходами с токоизмерительными входами микропроцессорного узла управления, и узел защиты, управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу микропроцессорного узла управления, а выход - к защитным входам узла коммутации.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что узел защиты выполнен с возможностью обеспечения программированной защиты от превышения пускового тока или тока торможения в зависимости от количества одновременно включенных электродвигателей, а также обеспечения аппаратной защиты на заданный максимальный ток, превышающий пусковые токи или токи торможения всех одновременно включенных электродвигателей.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен узел обмена данными с внешним компьютером, подключенный через последовательный интерфейс к соответствующему выходу микропроцессорного узла управления.
