專利名稱：汽車安全自動門窗調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于汽車門窗調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
為提高汽車自動化程度和舒適性，汽車自動門窗的應(yīng)用愈來愈普遍。其中調(diào)節(jié)門窗玻璃上下運(yùn)動的通用調(diào)節(jié)器原理聯(lián)接如


圖1所示。圖中直流電機(jī)為一帶換向器的永磁直流電機(jī)，它通過一雙向開關(guān)K與12伏蓄電池相連。該雙向開關(guān)K為上下兩個按鈕，當(dāng)按動上面按鈕時，直流電機(jī)與12伏蓄電池接通，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過齒輪傳動(圖中雙線表示)帶動門窗玻璃上升，當(dāng)按動下面按鈕時，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過齒輪傳動帶動門窗玻璃下降。顯然，其中缺乏安全保護(hù)環(huán)節(jié)，一旦乘客(特別是兒童)的手或頭部搭在開著的或半開著的汽車門窗上，此時啟動調(diào)節(jié)器使門窗玻璃上升，將會傷害乘客。因而，安全使用汽車自動門窗日益成為一個重要問題。
本實(shí)用新型的目的在于為克服已有技術(shù)的不足之處，設(shè)計(jì)出一種新型的汽車安全自動門窗調(diào)節(jié)器。它利用汽車自動門窗中的永磁直流電機(jī)中的換相電流作為檢測信號，通過濾波、放大、整形、計(jì)算等電路，得到門窗玻璃位置和轉(zhuǎn)矩，從而達(dá)到控制門窗玻璃安全啟動和停止等運(yùn)行的目的。
本實(shí)用新型提出一種汽車安全自動門窗調(diào)節(jié)器，包括帶換向器的直流電機(jī)、雙向開關(guān)和直流電源，該直流電機(jī)通過雙向開關(guān)與電源相連并通過齒輪帶動門窗玻璃開啟、閉合，其特征在于還包括對所說電機(jī)輸出的換向電流信號進(jìn)行接收、處理、計(jì)算并控制電機(jī)運(yùn)行的信號接收電路、濾波放大、整形電路和計(jì)算、驅(qū)動、調(diào)節(jié)電路。所說的信號接收電路由兩個電阻構(gòu)成的電流傳感器和與之相連的換向開關(guān)組成。所說的濾波、放大、整形電路由RC濾波器和兩個運(yùn)算放大器組成的第一級放大電路和第二級比較整形電路。所說的計(jì)算驅(qū)動調(diào)節(jié)電路，由數(shù)據(jù)存儲器及固化在該存儲器中的控制程序，對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理的微處理器及控制所說電機(jī)運(yùn)行的繼電器開關(guān)。
本實(shí)用新型的工作原理為帶換向器直流電機(jī)的輸入電流為一個直流分量加一個小值的換向交流分量波形，其幅值決定電機(jī)力矩，即負(fù)荷大小，而交流分量的周期及周期數(shù)目則決定門窗運(yùn)行的距離。根據(jù)這些特點(diǎn)，本實(shí)用新型提出采用電阻型傳感器將直流電機(jī)電流波形信號攝入，通過專門設(shè)計(jì)的濾波、放大、整形、計(jì)數(shù)等電路，將門窗玻璃運(yùn)行中的力矩和距離計(jì)算出來再由驅(qū)動電路去控制調(diào)節(jié)門窗玻璃的運(yùn)行。
圖2為本實(shí)用新型調(diào)節(jié)器總體原理接線圖。其中單線為電聯(lián)接，雙線為機(jī)械硬聯(lián)接，當(dāng)按壓雙向開關(guān)K上面按鈕時，如
圖1原理一樣，電機(jī)與電源正聯(lián)接，電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過齒輪傳動帶動門窗玻璃上升，電流通過電阻R2，換向開關(guān)K1自動合上，K2打開(實(shí)線連接)，該電機(jī)電動運(yùn)行時的電流波形被攝入濾波、放大、整形電路，處理后送出標(biāo)準(zhǔn)方波到計(jì)算調(diào)節(jié)驅(qū)動電路，經(jīng)過存貯在該電路的計(jì)算軟件，計(jì)算出距離和力矩大小，如果力矩計(jì)算值大于給定值，則發(fā)出階躍信號到繼電器開關(guān)，使與之相聯(lián)的雙向開關(guān)K斷開，電機(jī)與外部電源脫離，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，電流經(jīng)由R1、K1打開，K2合上(虛線連接)，使該電機(jī)發(fā)電運(yùn)行(由于慣性作用)的電流波形又?jǐn)z入濾波放大整形電路，然后到計(jì)算驅(qū)動調(diào)節(jié)電路，得到門窗玻璃滑行距離，為下次啟動作準(zhǔn)備。如此重復(fù)，使該汽車自動門窗調(diào)節(jié)器具有安全保護(hù)功能。
本實(shí)用新型整個調(diào)節(jié)器采用模擬電信號處理，具有成本低，結(jié)構(gòu)簡單，檢測調(diào)節(jié)快速準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
附圖簡要說明
圖1為已有技術(shù)的一種汽車門窗調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型所述調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例電路原理圖。
圖4為本實(shí)施例的計(jì)算控制程序流程框圖。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出一種汽車安全自動門窗調(diào)節(jié)器實(shí)施例，其整體結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括通過齒輪傳動帶動門窗玻璃開合的帶換向器的永磁直流電機(jī)和雙向開關(guān)K，由電流信號傳感器和換向開關(guān)組成的信號接收器，由兩級運(yùn)算放大器組成的濾波放大整形電路和由儲存器、微處理器和繼電器開關(guān)組成的計(jì)算驅(qū)動調(diào)節(jié)單元。各電路原理如圖3所示。其功能分別詳細(xì)描述如下信號接收電路如圖3中虛線框Ⅰ，其功能為換相電流信號的攝取。其中M為直流電機(jī)，Vs為外接直流電源。開關(guān)K的上、下部分分別畫在左右邊。當(dāng)開關(guān)K上右按鈕動時，點(diǎn)1與3連接，電機(jī)與電源正接，電機(jī)正轉(zhuǎn)，門窗玻璃上升，此時電流通過R2上的電壓波形反映出來。當(dāng)門窗玻璃碰到乘客手部或頭部時，負(fù)載力矩增大，電流幅值升高，通過濾波、放大、整形電路和計(jì)算驅(qū)動調(diào)節(jié)電路，使開關(guān)K打開，門窗玻璃停止上升。
由于電機(jī)轉(zhuǎn)子有慣性作用，在上升開關(guān)打開后，由于繼電器彈簧S1作用，使點(diǎn)2與3連接，形成電機(jī)作短暫的發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，電流通過R1至點(diǎn)4形成回路。此時通過檢測R1上的電壓主波形，計(jì)算交流分量周期及其數(shù)目，從而計(jì)算出門窗在K上部打開后的滑行距離，為下次啟動計(jì)算距離所用。
濾波、放大和整形環(huán)節(jié)電路，如圖3中虛線框Ⅱ，其功能為由于從電流傳感器R1或R2得到的電流波形幅值很小，且?guī)в幸欢ǖ脑肼?，?jīng)上面的濾波、放大和整形后得到一串標(biāo)準(zhǔn)矩形波。電流V1波形首先經(jīng)RC濾波器濾波，然后進(jìn)入第一級運(yùn)算器833進(jìn)行放大，再進(jìn)入下一級833運(yùn)算器進(jìn)行比較整形，從而輸出標(biāo)準(zhǔn)的過零矩形波。
計(jì)算、驅(qū)動調(diào)節(jié)電路，如圖3中虛線框圖Ⅲ，其功能為經(jīng)濾波、放大、整形后的電流信號進(jìn)入單片機(jī)80C31，觸發(fā)單片機(jī)工作，由存貯在27286貯存器里的計(jì)算程序計(jì)算得到門窗位置和負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值。其程序框圖如圖4所示，當(dāng)電流信號觸發(fā)微處理器80C31，該程序首先讀入電流方波，再根據(jù)規(guī)定好的單位標(biāo)段，計(jì)算該電流幅值、周期及其周期數(shù)。進(jìn)一步根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式和周期與門窗玻璃位置關(guān)系，計(jì)算出轉(zhuǎn)矩T和門窗玻璃所處位置。然后判定所得轉(zhuǎn)矩值是否大于給定值Tm。如果T不大于Tm，則重復(fù)上述過程，說明為正常運(yùn)行；如果T大于Tm，則判定門窗玻璃在碰到異物阻礙，則馬上輸出階躍信號，驅(qū)動繼電器開關(guān)，將雙向開關(guān)打開，停止門窗玻璃的繼續(xù)運(yùn)行。此時電機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性的作用仍在旋轉(zhuǎn)，使電機(jī)處于短暫的發(fā)電狀態(tài)，則該程序再據(jù)此時的電流信號計(jì)算出門窗玻璃滑行距離，以為下次啟動作準(zhǔn)備。該流程經(jīng)予先編制并固化在存儲器中。
該調(diào)節(jié)器安全技術(shù)指標(biāo)為調(diào)節(jié)響應(yīng)時間＜5ms過載響應(yīng)＞1.1p.u計(jì)算精度≤2％使用電源12VDC蓄電池
權(quán)利要求1.一種汽車安全自動門窗調(diào)節(jié)器，包括帶換向器的直流電機(jī)、雙向開關(guān)和直流電源，該直流電機(jī)通過換向開關(guān)與電源相連并通過齒輪帶動門窗玻璃開啟、閉合，其特征在于還包括對所說電機(jī)輸出的換向電流信號進(jìn)行接收、處理、計(jì)算并控制電機(jī)運(yùn)行的信號接收電路、濾波、放大、整形電路和計(jì)算驅(qū)動調(diào)節(jié)電路。
2.如權(quán)利要求1所述的門窗調(diào)節(jié)器，其特征在于，所說的信號接收電路由兩個電阻構(gòu)成的電流傳感器和與之相連的換向開關(guān)組成。
3.如權(quán)利要求1所述的門窗調(diào)節(jié)器，其特征在于，所說的濾波、放大、整形電路由RC濾波器和兩個運(yùn)算放大器組成的第一級放大電路和第二級比較整形電路。
4.如權(quán)利要求1所述的門窗調(diào)節(jié)器，其特征在于，所說的計(jì)算驅(qū)動調(diào)節(jié)電路，由數(shù)據(jù)存儲器及固化在該存儲器中的控制程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理的微處理器及控制所說電動運(yùn)行的繼電器開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于汽車門窗調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。包括帶換向器的直流電機(jī)、雙向開關(guān)和直流電源,信號接收電路、濾波放大、整形電路和計(jì)算、驅(qū)動、調(diào)節(jié)電路。它利用汽車自動門窗中的永磁直流電機(jī)中的換相電流作為檢測信號,通過濾波、放大、整形、計(jì)算等電路,得到門窗玻璃位置和轉(zhuǎn)矩,從而達(dá)到控制門窗玻璃安全啟動和停止等運(yùn)行的目的。
文檔編號E05F15/20GK2324257SQ9724877
公開日1999年6月16日 申請日期1997年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月12日
發(fā)明者趙爭鳴 申請人:清華大學(xué)