專利名稱：基于紋波和電流檢測的車窗防夾控制電路的制作方法
技術領域：
本實用新型隸屬于汽車車窗防夾控制電路技術領域，特別涉及一種基于紋波和電流檢測的車窗防夾控制電路。該車窗防夾控制電路主要由微控制單元，電機驅(qū)動控制電路，放大電路，濾波電路，電源供電電路組成，其通過對車窗電機紋波和電流的檢測，來實現(xiàn)汽車車窗防夾功能。
背景技術：
隨著近年來汽車智能化的發(fā)展，汽車電動車窗防夾技術的應用也越來越廣范。目前，實現(xiàn)汽車電動車窗防夾功能的技術方法，主要有霍爾傳感器方案和紅外檢測方案兩種。紅外檢測方法是利用紅外光檢測有無異物在電動車窗移動范圍內(nèi)，通過微控制器來控制車窗玻璃移動，這種方法可防止異物直接接觸到玻璃。但在汽車這一特殊的應用環(huán)境中，尤其在惡劣的氣候條件下會嚴重影響到紅外光源的性能，在這些情況下，紅外系統(tǒng)很難保證正常工作，不適于汽車上，因此這一方案基本上已遭到大多數(shù)汽車電子開發(fā)商和汽車制造商的否定?；趬毫鞲衅鞣桨傅钠嚪缞A電動車窗是目前應用較多的，這種方案常利用霍爾元件來監(jiān)測車窗的運動位置，當運動中的車窗受到橫向或正向壓力時，它會給電機帶來大的負載，當電流達一定程度時，該方案就認為電動車窗在上升過程中遇到了阻力，并通過微控制單元發(fā)出指令讓電機停轉或反轉，從而有效和可靠地實現(xiàn)了防夾功能?；魻栐峁╇姍C的旋轉次數(shù)等信息，但該方案的缺點就是增加了霍爾元件，并且要設計專門的安裝位置。另外中國專利申請?zhí)?00920196866.9公開的基于紋波電流檢測的汽車車窗防夾控制電路，其控制流程圖如圖1至圖2所示，通常來說，紋波電流信號為采樣電流中夾雜的小信號，紋波信號的幅度為0.2-0.4mV，采樣電流的幅度為2V-8V，若紋波信號放大到4V左右時，放大電路的倍數(shù)差不多1000倍，那么電流采樣電壓的幅度就放大到2000-8000V電壓，而放大電路的供電電壓為5V或者是12V，這時從放大電路輸出的電壓就只能是5V或者12V，這時就丟失了紋波信號，因此該專利只適用于電流小于0.6A的電機。綜上所述，紅外檢測方案在汽車中并不可行，而霍爾傳感器方案，成本高而且安裝復雜。而現(xiàn)有的紋波檢測方案專利，適應性較差。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題在于針對現(xiàn)有實現(xiàn)汽車電動車窗防夾功能的技術方法所存在的不足而提供一種基于紋波和電流檢測的汽車車窗防夾控制電路，該汽車車窗防夾控制電路性能可靠穩(wěn)定，成本低，而且解決了放大紋波電壓而造成大電流時紋波丟失的問題。本實用新型所要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實現(xiàn):[0011 ] 基于紋波和電流檢測的車窗防夾控制電路，包括電機驅(qū)動控制電路、濾波電路、電源電路、微控制單元，電源電路給電機驅(qū)動控制電路和微控制單元供電；所述電機驅(qū)動控制電路包括兩個繼電器，其中第一個繼電器的一個靜觸頭和第二個繼電器的一個靜觸頭并接后接電源電路，第一個繼電器的動觸頭和第二個繼電器的動觸頭分別接汽車車窗電機的輸入正端和輸入負端；第一個繼電器的另一個靜觸頭和第二個繼電器的另一個靜觸頭并接后通過取樣電阻接地；所述微控制單元具有兩個控制信號輸出端，其中第一控制信號輸出端和第二控制信號輸出端分別與所述第一個繼電器的線包一端和第二個繼電器的線包的控制端連接；其特征在于，所述取樣電阻對汽車車窗電機的工作電流進行采樣，采樣所獲得的電流轉換為采樣電壓，所述采樣電壓分成兩路通過微控制單元的兩個信號采樣口送入微控制單元中進行處理；其中一路采樣電壓去除直流后形成汽車車窗電機的紋波信號，另一路采樣電壓輸入微控制單元形成汽車車窗電機當前的運行電流。在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，還包括第一放大電路、第二放大電路和濾波電路，所述第一放大電路的電壓信號輸入端與取樣電阻的取樣端連接，第一放大電路具有兩個放大電壓信號輸出端，第一放大電路的第一放大電壓信號輸出端與所述微控制單元的第一信號采樣口連接，第一放大電路的第二放大電壓信號輸出端與濾波電路的輸入端連接，濾波電路的輸出端與第二放大電路的放大電壓信號輸入端連接，第二放大電路的放大電壓信號輸出端與所述微控制單元的第二信號采樣口連接。在本實用新型的另一個優(yōu)選實施例中，還包括第一放大電路、第二放大電路和濾波電路，所述第一放大電路的電壓信號輸入端和濾波電路的輸入端與取樣電阻的取樣端連接，第一放大電路具有一個放大電壓信號輸出端，第一放大電路的放大電壓信號輸出端與所述微控制單元的第一信號采樣口連接，濾波電路的輸出端與第二放大電路的放大電壓信號輸入端連接，第二放大電路的放大電壓信號輸出端與所述微控制單元的第二信號采樣口連接。在實用新型的優(yōu)選實施例中，一個雙繼電器可以為兩個單繼電器或與繼電器功能相似的MOS管。本實用新型通過紋波和電流檢測可以實現(xiàn)汽車車窗防夾，并且可靠性高，計算位置精確，而且成本低。

圖1、圖2為中國專利申請?zhí)?00920196866.9公開的基于紋波電流檢測的汽車車窗防夾控制電路的控制流程圖。圖3為本實用新型基于紋波和電流檢測的車窗防夾控制電路實施例1的電路原理框圖。圖4為本實用新型基于紋波和電流檢測的車窗防夾控制電路實施例2的電路原理框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施防止來進一步描述本實用新型。以下實施例由一個雙繼電器J構成的電機驅(qū)動控制電路來描述的。當然電機驅(qū)動控制電路也可以采用兩個單繼電器或具有繼電器相同功能的MOS管所構成。實施例1參見圖3，圖中給出的基于紋波和電流檢測的車窗防夾控制電路，其電路包括電機驅(qū)動控制電路100、電源電路200、微控制單元300、放大電路400、500和濾波電路600。電源電路200給電機驅(qū)動控制電路100和微控制單元300供電；即雙繼電器J的2腳即相當于第一單繼電器的線包Jl的一端和雙繼電器J的7腳即相當于第二單繼電器的線包J2的一端與電源電路200連接。雙繼電器的3腳即相當于第一單繼電器的一個靜觸頭和雙繼電器J的8腳即相當于第二單繼電器的一個靜觸頭并接后與電源電路200連接。雙繼電器J的5腳即相當于第一單繼電器的一個動觸頭與汽車車窗電機700的輸入正端連接。雙繼電器J的10腳即相當于第二單繼電器的一個動觸頭與汽車車窗電機700的輸入負端連接。雙繼電器J的4腳即相當于第一單繼電器的另一個靜觸頭和雙繼電器J的9腳即相當于第二單繼電器的另一個靜觸頭并接后通過取樣電阻R接地。微控制單元300具有兩個控制信號輸出端310、320，控制信號輸出端310與雙繼電器J的I腳即相當于第一單繼電器的線包Jl的另一端連接，控制信號輸出端320與雙繼電器J的6腳即相當于第二單繼電器的線包J2的另一端連接。取樣電阻R的取樣端與放大電路400的電壓信號輸入端410連接，放大電路400具有兩個放大電壓信號輸出端420、430,放大電壓信號輸出端420與微控制單兀300的信號米樣口 330連接，放大電壓信號輸出端430與濾波電路600的輸入端610連接，濾波電路600的輸出端620與放大電路500的放大電壓信號輸入端510連接，放大電路500的放大電壓信號輸出端520與微控制單元300的信號采樣口 340連接。該實施例的工作原理是:微控制單元300的控制信號輸出端310輸出低電平，雙繼電器J的3腳與雙繼電器J的5腳連接，電流的流向為由雙繼電器J的3腳一雙繼電器J的5腳一汽車車窗電機700的輸入正端一汽車車窗電機700的輸入負端一雙繼電器J的10腳一雙繼電器J的9腳—取樣電阻R。通過取樣電阻R可以采樣到汽車車窗電機700的工作電流，通過取樣電阻R轉換為電壓，電流采樣電壓為:電流采樣電壓=電機電流X采樣電阻阻值。然后將采樣的電壓信號，經(jīng)過放大電路400，將電流采樣電壓放大到微控制單元可以測量的范圍，這時將輸出的電壓信號分成兩部分。一部分經(jīng)過濾波電路600，去除直流部分，這時可得到汽車電機的紋波信號，然后將紋波信號通過放大電路500放大到微控制單元300可以測量的范圍，再將放大后的紋波信號傳輸給微控制單元300處理，通過微控制單元300的算法計算，可以確定當前車窗運動的位置和方向。另一部分直接傳輸至微控制單元300的信號采樣口 330 (AD端口)，通過測量放大后的電流采樣電壓來計算當前電機的運行電流，從而判斷車窗運行過程中是否遇到障礙物。實施例2參見圖4，圖中給出的基于紋波和電流檢測的車窗防夾控制電路，其電路包括電機驅(qū)動控制電路100、電源電路200、微控制單元300、放大電路400a、500和濾波電路600a。[0034]電源電路200給電機驅(qū)動控制電路100和微控制單元300供電；即雙繼電器J的2腳即相當于第一單繼電器的線包Jl的一端和雙繼電器J的7腳即相當于第二單繼電器的線包J2的一端與電源電路200連接。雙繼電器的3腳即相當于第一單繼電器的一個靜觸頭和雙繼電器J的8腳即相當于第二單繼電器的一個靜觸頭并接后與電源電路200連接。雙繼電器J的5腳即相當于第一單繼電器的一個動觸頭與汽車車窗電機700的輸入正端連接。雙繼電器J的10腳即相當于第二單繼電器的一個動觸頭與汽車車窗電機700的輸入負端連接。雙繼電器J的4腳即相當于第一單繼電器的另一個靜觸頭和雙繼電器J的9腳即相當于第二單繼電器的另一個靜觸頭并接后通過取樣電阻R接地。微控制單元300具有兩個控制信號輸出端310、320，控制信號輸出端310與雙繼電器J的I腳即相當于第一單繼電器的線包Jl的另一端連接，控制信號輸出端320與雙繼電器J的6腳即相當于第二單繼電器的線包J2的另一端連接。取樣電阻R的取樣端分出兩路，一路與放大電路400a的電壓信號輸入端410a連接，另一路濾波電路600a的輸入端610a連接，放大電路400a的放大電壓信號輸出端420a與微控制單元300的信號采樣口 330連接。濾波電路600a的輸出端620a與放大電路500的放大電壓信號輸入端510連接,放大電路500的放大電壓信號輸出端520與微控制單兀300的信號采樣口 340連接。該實施例的工作原理是:微控制單兀300的控制信號輸出端310輸出低電平,雙繼電器J的3腳與雙繼電器J的5腳連接，電流的流向為由雙繼電器J的3腳一雙繼電器J的5腳一汽車車窗電機700的輸入正端一汽車車窗電機700的輸入負端一雙繼電器J的10腳一雙繼電器J的9腳—取樣電阻R。通過取樣電阻R可以采樣到汽車車窗電機700的工作電流，通過取樣電阻R轉換為電壓，電流采樣電壓為:電流采樣電壓=電機電流X采樣電阻阻值。然后將采樣的電壓信號，分出兩路，一路經(jīng)過濾波電路600a，濾波出紋波信號，然后將紋波信號通過放大電路500放大到微控制單元300可以測量的范圍，再將放大后紋波信號傳輸給微控制單元300。而另一路直接將采樣的電壓信號經(jīng)放大電路400a放大到微控制單元300可以檢測的范圍，并傳輸給微控制單元300。微控制單元300根據(jù)信號采樣口 330測量出來電壓，計算出電機當前運行的電流，并通過信號采樣口 340測量出來的電壓，計算出當前車窗運行的位置和方向。上述兩個實施例中，若車窗上升或下降過程中，通過信號采樣口 330測得的電壓超過一定電壓時，而通過紋波信號檢測到的車窗位置，在車窗底部或者車窗頂部附近時，說明此時車窗上升至頂或者下降至底，微控制器單元300發(fā)出指令，使電機驅(qū)動控制電路100關閉電機電源，車窗停止動作，從而保護了車窗電機。若車窗在上升過程中時，通過信號采樣口 330測得的電壓超過一定電壓時，通過紋波信號檢測到的車窗位置在防夾區(qū)域內(nèi)時，說明此時在車窗上升過程中遇到障礙物，微控制器單元300發(fā)出指令，使電機驅(qū)動控制電路100控制電機停止或者反轉下降一定距離，從而實現(xiàn)汽車車窗防夾功能。
權利要求1.基于紋波和電流檢測的車窗防夾控制電路，包括電機驅(qū)動控制電路、電源電路、微控制單元，電源電路給電機驅(qū)動控制電路和微控制單元供電；所述電機驅(qū)動控制電路包括兩個繼電器，其中第一個繼電器的一個靜觸頭和第二個繼電器的一個靜觸頭并接后接電源電路，第一個繼電器的動觸頭和第二個繼電器的動觸頭分別接汽車車窗電機的輸入正端和輸入負端；第一個繼電器的另一個靜觸頭和第二個繼電器的另一個靜觸頭并接后通過取樣電阻接地；所述微控制單元具有兩個控制信號輸出端，其中第一控制信號輸出端和第二控制信號輸出端分別與所述第一個繼電器的線包一端和第二個繼電器的線包的控制端連接；其特征在于，所述取樣電阻對汽車車窗電機的工作電流進行采樣，采樣所獲得的電流轉換為采樣電壓，所述采樣電壓分成兩路通過微控制單元的兩個信號采樣口送入微控制單元中進行處理；其中一路采樣電壓去除直流后形成汽車車窗電機的紋波信號，另一路采樣電壓輸入微控制單元形成汽車車窗電機當前的運行電流。
2.如權利要求1所述的基于紋波和電流檢測的車窗防夾控制電路，其特征在于，還包括第一放大電路、第二放大電路和濾波電路，所述第一放大電路的電壓信號輸入端與取樣電阻的取樣端連接，第一放大電路具有兩個放大電壓信號輸出端，第一放大電路的第一放大電壓信號輸出端與所述微控制單元的第一信號采樣口連接，第一放大電路的第二放大電壓信號輸出端與濾波電路的輸入端連接，濾波電路的輸出端與第二放大電路的放大電壓信號輸入端連接，第二放大電路的放大電壓信號輸出端與所述微控制單元的第二信號采樣口連接。
3.如權利要求1所述的基于紋波和電流檢測的車窗防夾控制電路，其特征在于，還包括第一放大電路、第二放大電路和濾波電路，所述第一放大電路的電壓信號輸入端和濾波電路的輸入端與取樣電阻的取樣端連接，第一放大電路具有一個放大電壓信號輸出端，第一放大電路的放大電壓信號輸出端與所述微控制單元的第一信號采樣口連接，濾波電路的輸出端與第二放大電路的放大電壓信號輸入端連接，第二放大電路的放大電壓信號輸出端與所述微控制單元的第二信號采樣口連接。
4.如權利要求1至3任一項權利要求所述的基于紋波和電流檢測的車窗防夾控制電路，其特征在于，一個雙繼電器為兩個單繼電器或與繼電器功能相似的MOS管。
專利摘要本實用新型公開了一種基于紋波和電流檢測的車窗防夾控制電路，由電機驅(qū)動控制電路，濾波電路，放大電路，電源供電電路和微控制單元組成，通過采樣電阻采樣汽車車窗電機運行的電流，直接將電流采樣電壓放大，然后分成兩路，一路經(jīng)過濾波電路，濾波出紋波信號，再進行放大，交給微控制單元處理，從而計算出車窗當前位置和運動方向，另一路交給微控制單元AD端口，用于判斷車窗運行時是否遇到障礙物，從而實現(xiàn)汽車車窗防夾功能。
文檔編號E05F15/16GK203050353SQ20122040737
公開日2013年7月10日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權日2012年8月16日
發(fā)明者胡歡, 闕持亮, 楊超, 任曉娜, 高勁松 申請人:東方久樂汽車電子(上海)有限公司, 上海東方久樂汽車安全氣囊有限公司