專利名稱：特種車輛自動調(diào)平裝置控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特種車輛自動調(diào)平裝置控制器。
技術(shù)背景現(xiàn)在用于特種車輛自動調(diào)平系統(tǒng)的千斤頂主要有兩種形式液壓千斤頂和電動千斤頂。如專利號為97122434.X，發(fā)明名稱為"改進(jìn)的汽車調(diào)平系統(tǒng)"的中 國專利所記載的， 一種汽車調(diào)平系統(tǒng)，特別是用于帶翻斗能傾斜的汽車，特征 在于起動上述傾斜度調(diào)節(jié)設(shè)備的上述設(shè)備包括一個(gè)調(diào)平回路，它設(shè)計(jì)成根據(jù)角 度探測設(shè)備探測到的范圍值觸發(fā)上述設(shè)備的起動，調(diào)平系統(tǒng)包括一系列有效的 設(shè)備來平衡汽車，其中之一來自于液壓回路足夠的壓力水平。由此可見，這種"改 進(jìn)的汽車調(diào)平系統(tǒng)"明顯存在三大不足之處， 一是采用液壓千斤頂?shù)闹畏绞綄?shí) 現(xiàn)汽車調(diào)平，這種方式雖然易于實(shí)現(xiàn)，但由于液壓千斤頂受壓后會產(chǎn)生不同程 度的回縮，導(dǎo)致調(diào)平后平衡持久性差，平衡精度低；二是采用模擬電路組成調(diào) 平回路實(shí)現(xiàn)傾斜度調(diào)節(jié)設(shè)備的觸發(fā)起動，由于模擬電路各元器件參數(shù)存在溫漂 問題，且抗干擾性能差，易老化，不可避免地導(dǎo)致車輛調(diào)平精度變差；三是上 述汽車調(diào)平系統(tǒng)主要適用于帶翻斗能傾斜的汽車，對于一般特種車輛的調(diào)平需 要做大幅度的改進(jìn)。當(dāng)前，對車輛調(diào)平精度、平衡持久性、調(diào)平系統(tǒng)通用性的 要求越來越高，上述專利所記載的"改進(jìn)的汽車調(diào)平系統(tǒng)"已很難達(dá)到這些要求。 發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種特種車輛自動調(diào)平 裝置控制器，采用單片微機(jī)替代模擬調(diào)平回路作為調(diào)平控制器的主控芯片實(shí)現(xiàn) 調(diào)平過程的程序化智能控制；采用帶溫度補(bǔ)償?shù)母呔人絻A角傳感器采集車 輛傾斜狀況相關(guān)信息以實(shí)現(xiàn)高調(diào)平精度；具有過流、過壓和誤操作鎖定保護(hù)及 舉升平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)合理、成本低、性能穩(wěn)定、運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明包括控制器電源、雙軸水平檢測電路、控制信號接口、單片微機(jī)系 統(tǒng)、電動支架狀態(tài)檢測接口、電流電壓檢測電路和電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路； 車輛電瓶電源與控制器電源相接，并由控制器電源產(chǎn)生本控制器所需的各種電 源分別給雙軸水平檢測電路、控制信號接口、單片微機(jī)系統(tǒng)、電動支架狀態(tài)檢 測接口、電流電壓檢測電路和電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路供電；雙軸水平檢測電路、控制信號接口、電動支架狀態(tài)檢測接口、電流電壓檢測電路、電機(jī)驅(qū)動及 互鎖保護(hù)電路分別與單片微機(jī)系統(tǒng)相連；互鎖控制信號通過控制信號接口與電
機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路相連；電流電壓檢測電路與電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路相 連。
所述的控制器電源其輸入接口 Jl接車輛電瓶電源后，經(jīng)壓敏電阻VDS、
瞬態(tài)抑制二極管TVS、隔離二極管D1、濾波電容C1、 C2，通過節(jié)點(diǎn)為+VIN與 跳線接口 J2的第1腳、集成穩(wěn)壓芯片Ml的第1腳及繼電器KA9的第7腳、第 4腳相連；集成穩(wěn)壓芯片Ml的第2腳經(jīng)箝位二極管D2、濾波電感L1、濾波電 容C3、 C4產(chǎn)生+12V電壓節(jié)點(diǎn)與集成穩(wěn)壓芯片Ml的第4腳、跳線接口 J2的第 2腳相連；同時(shí)+12V電壓節(jié)點(diǎn)經(jīng)濾波電感L2、 L3，濾波電容C5、 C6與三端穩(wěn) 壓塊M2的第1腳相連，三端穩(wěn)壓塊M2的第3腳經(jīng)濾波電容C7、 C8、電源指 示電路限流電阻R1、發(fā)光二極管LED1輸出+5V電源，分別與控制器電源中繼 電器KA9的第1腳、雙軸水平檢測電路、控制信號接口、單片微機(jī)系統(tǒng)中+5V 節(jié)點(diǎn)相連；來自單片微機(jī)系統(tǒng)中微處理器U16第33腳的控制信號經(jīng)節(jié)點(diǎn) PWR一CTRL與控制器電源中電阻R2、 R3、三極管Q0、繼電器KA9及續(xù)流二 極管D3相連；繼電器KA9的第3腳通過節(jié)點(diǎn)SCA5V與雙軸水平檢測電路相連， 第6腳通過節(jié)點(diǎn)POS—VIN與輸出接口 J3相連。
所述的雙軸水平檢測電路，由控制器電源輸入的電源SCA5V，分別經(jīng)濾波 電容C26、 C25、濾波電感L6、 L7、濾波電容C24、 C23連接而成的濾波電路和 濾波電容C30、 C31、濾波電感L8、 L9、濾波電容C28、 C29連接而成的濾波電 路后產(chǎn)生+5VSl和+5VS2兩路電源分別與兩個(gè)正交安裝的水平傾角傳感器U4、 U5的第12腳相連；水平傾角傳感器U4、 U5的第1腳、第3腳、第4腳及第7 腳經(jīng)SCA—SCK、 SCA一MISO、 SCA—MOSI、 SCA—CS1、 SCA—CS2節(jié)點(diǎn)與單片 微機(jī)系統(tǒng)中微處理器U16的第34腳、第35腳、第36腳及第38腳、第37腳相 連。
所述的控制信號接口，調(diào)平控制信號由輸入接口 J3的第1腳、第2腳輸入， 經(jīng)電阻R14、 R15、 R16、 R17、 R18與RS485接口芯片U3的第7腳、第8腳相 連；RS485接口芯片U3的第1腳、第4腳分別與單片微機(jī)系統(tǒng)(4)中微處理器 U16的第14腳、第15腳相連，RS485接口芯片U3的第2腳、第3腳與單片微 機(jī)系統(tǒng)中微處理器U16的第29腳相連；控制信號接口中輸入接口 J3的第3腳、 第4腳分別經(jīng)KAO—V+、 KAO—V-節(jié)點(diǎn)與電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路中的互鎖繼電 器KA0的第5腳、第4腳相連。所述的電動支架狀態(tài)檢測接口， 8路電動支架狀態(tài)信號由輸入接口 JP2的第 l腳到第8腳輸入，分別與電阻R5K R53、 R55、 R57、 R59、 R61、 R63、 R65， 光耦Ql、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5、 Q6、 Q7、 Q8構(gòu)成的隔離電路相連，從節(jié)點(diǎn) JACK—A—POS1 、 JACK一A一POS2 、 JACK一B—POS1 、 JACK一B一POS2 、 JACK—C—POSl、 JACK—C—POS2、 JACK—D—POSl、 JACK—D—POS2節(jié)點(diǎn)輸出與 單片微機(jī)系統(tǒng)中微處理器U16的第22腳、第23腳、第18腳、第19腳、第20 腳、第21腳、第23腳相連、第24腳相連。
所述的電流電壓檢測電路，通過節(jié)點(diǎn)MOTOR—VCC、 MOTOR—GND與電機(jī) 驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路相連，由MOTOR一VCC，經(jīng)電阻R20、 R21、 R22、 R23、 電容C41、 C42、 C46及運(yùn)算放大器U6D構(gòu)成電機(jī)工作電壓檢測電路，通過 Voltage—Monitor節(jié)點(diǎn)與單片微機(jī)系統(tǒng)中微處理器U16的第39腳相連；由 MOTOR—GND，經(jīng)電阻R24、 R25、 R26，電容C43、 C44、 C45及運(yùn)算放大器 U6A構(gòu)成濾波電路，與電阻R27、 R28、 R29、運(yùn)算放大器U6B、電容C47、 C48 及運(yùn)算放大器U6C構(gòu)成電機(jī)工作電流檢測電路相連，通過Motor—Current節(jié)點(diǎn) 與單片微機(jī)系統(tǒng)中微處理器U16的第40腳相連。
所述的電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路，車輛電瓶電源從接口 J0輸入，與互鎖控 制繼電器KA0的第1腳相連，互鎖控制繼電器KA0的第4腳、第5腳與續(xù)流二 極管DO相連后經(jīng)節(jié)點(diǎn)KA0—V+、KA0—V-與控制信號接口中的輸入接口 J3相連； 互鎖控制繼電器KA0的第3腳與繼電器KA1、 KA2的第2腳相連，經(jīng)繼電器 KA1、 KA2的第1腳與功率輸出接口 J1A相連；來自單片微機(jī)系統(tǒng)中微處理器 U16的第1腳、第2腳將驅(qū)動控制信號經(jīng)節(jié)點(diǎn)KA1一CTRL、 KA2—CTRL分別與 電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路中電阻Rll、 R12、 R21、 R22相連，并與驅(qū)動三極管 Ql、 Q2、繼電器KA1、 KA2、續(xù)流二極管D1、 D2相連而成驅(qū)動電路。
本發(fā)明具有的有益效果是
采用車輛發(fā)動和調(diào)平硬件互鎖技術(shù)及系統(tǒng)軟件檢測技術(shù)，使系統(tǒng)安全可靠； 采用高級單片微機(jī)高精度雙軸正交水平傾角傳感器，對車輛水平情況的檢測和 軟件先進(jìn)調(diào)平控制算法，使調(diào)平過程更加平穩(wěn)、調(diào)平精度更高(10m長的車輛， 調(diào)平誤差控制在土5mm以內(nèi))；采用繼電器驅(qū)動直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)車輛升降調(diào) 平，使控制更簡單、更可靠；利用檢測電機(jī)電流判斷電動千斤頂支架是否可靠 著地使檢測電路更為簡單、成本更低、可靠性更高；控制器具有過流、過壓和 誤操作鎖定保護(hù)及結(jié)構(gòu)合理、電路模塊化、舉升平穩(wěn)、功耗小、成本低、性能 穩(wěn)定、運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明特種車輛自動調(diào)平裝置控制器總體結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明控制器電源電路原理圖。 圖3是本發(fā)明雙軸水平檢測電路原理圖。 圖4是本發(fā)明控制信號接口電路及單片微機(jī)系統(tǒng)原理圖。 圖5是本發(fā)明電動支架狀態(tài)檢測接口及電機(jī)電流電壓檢測電路。 圖6是本發(fā)明電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
如圖1所示為本發(fā)明特種車輛自動調(diào)平裝置控制器總體結(jié)構(gòu)框圖，包括控 制器電源l、雙軸水平檢測電路2、控制信號接口 3、單片微機(jī)系統(tǒng)4、電動支 架狀態(tài)檢測接口5、電流電壓檢測電路6和電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7;車輛電 瓶電源與控制器電源1相接，并由控制器電源1產(chǎn)生本控制器所需的各種電源 分別給雙軸水平檢測電路2、控制信號接口3、單片微機(jī)系統(tǒng)4、電動支架狀態(tài) 檢測接口5、電流電壓檢測電路6和電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7供電；雙軸水平 檢測電路2、控制信號接口3、電動支架狀態(tài)檢測接口5、電流電壓檢測電路6、 電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7分別與單片微機(jī)系統(tǒng)4相連；互鎖控制信號通過控 制信號接口 3與電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7相連；電流電壓檢測電路6與電機(jī) 驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7相連。
總體工作過程如下
當(dāng)車輛處于行駛狀態(tài)時(shí)，控制信號接口 3中輸入接口 J3的第3腳、第4腳 無驅(qū)動信號，使電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7中的互鎖控制繼電器KA0線圈不得 電，從接口 J0輸入車輛電瓶電源不能給電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7中的直流電 機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動電路提供電源，達(dá)到互鎖保護(hù)的目的。
當(dāng)車輛停車，控制信號接口 3接收到自動調(diào)平指令后，通過控制信號接口 3 中的RS485接口芯片U3將控制指令發(fā)送給單片微機(jī)系統(tǒng)4中微處理器U16，微 處理器U16 —方面通過第33腳經(jīng)節(jié)點(diǎn)PWR一CTRL輸出高電平使控制器電源1 中的繼電器KA9得電，+5V電源節(jié)點(diǎn)與SCA5V相接為雙軸水平檢測電路2提 供電源，+Vin電源節(jié)點(diǎn)與POS—VIN相連為調(diào)平裝置電動支架狀態(tài)檢測開關(guān)提供 電源；同時(shí)，單片微機(jī)系統(tǒng)4中微處理器U16分別通過第1腳至第8腳為4組 功能完全相同的電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7提供驅(qū)動信號，控制4個(gè)電動千斤 頂支架的升降；另一方面，雙軸水平檢測電路2中兩個(gè)正交安裝的單軸水平傾角傳感器SCA103T檢測車輛水平情況，并將該信號反饋給單片微機(jī)系統(tǒng)4中微 處理器U16，判斷車輛的水平情況，經(jīng)調(diào)平控制算法給出誤差控制信號給電機(jī) 驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7，驅(qū)動裝置電動千斤頂支架的升降，直到車輛調(diào)平。 各部分電路具體工作機(jī)理如下
如圖2所示，所述控制器電源1，由車輛電瓶從輸入接口 Jl提供總輸入電 源，經(jīng)壓敏電阻VDS、瞬態(tài)抑制二極管TVS浪涌吸收管、隔離二極管D1、濾 波電容C1、 C2及集成穩(wěn)壓芯片M1、箝位二極管D2、濾波電感L1、濾波電容 C3、 C4連接構(gòu)成+ 12V電源電路。若車輛電瓶電源為+ 12V，則集成穩(wěn)壓芯片 Ml、箝位二極管D2、濾波電感L1、濾波電容C3、 C4不安裝在電路上，并將 跟線接口J2短接，即把節(jié)點(diǎn)+Vin與節(jié)點(diǎn)+ 12V短接。因此該電源設(shè)計(jì)既可用于 電瓶電源為+ 12V的車輛也可用于電瓶電源為+ 24V的車輛而無需很大的電路 改變。控制系統(tǒng)所需的+5V輔助電源由+ 12V電源通過濾波電感L2、 L3 、濾 波電容C5、 C6、集成穩(wěn)壓塊M2的穩(wěn)壓、濾波電容C7、 C8的濾波得到，用電 阻Rl、發(fā)光二極管LED1作為電源指示?？刂破麟娫?通過節(jié)點(diǎn)SCA5V為雙 軸水平檢測電路2提供工作電源，通過節(jié)點(diǎn)POS_VIN為調(diào)平裝置電動支架狀態(tài) 檢測開關(guān)提供電源，當(dāng)車輛處于行駛狀態(tài)或無需調(diào)平時(shí)，控制器電源1中的繼 電器KA9線圈不得電，切斷雙軸水平檢測電路2和電動支架狀態(tài)檢測開關(guān)電源。 當(dāng)控制信號接口 3接到自動調(diào)平指令時(shí)，單片微機(jī)系統(tǒng)4中的微處理器U16的 第33腳經(jīng)節(jié)點(diǎn)PWR—CTRL輸出高電平，經(jīng)電阻R2、 R3、驅(qū)動三極管Q1、續(xù) 流二極管D3驅(qū)動繼電器KA9動作，則+Vin與POS—VIN相接，十5V與SCA5V 節(jié)點(diǎn)相連，分別為調(diào)平裝置電動支架狀態(tài)檢測開關(guān)和雙軸水平檢測電路2提供 電源。 '
如圖4所示，所述單片微機(jī)系統(tǒng)4，本實(shí)施例微處理器U16選用ATMEGA32 控制芯片，其外圍接口通過第1腳致第8腳與4組功能完全相同的電機(jī)驅(qū)動及 互鎖保護(hù)電路7相連，通過第16腳致第23腳與電動支架狀態(tài)檢測接口 5相連， 通過第34腳至第38腳與控制信號接口 3相連，通過第39腳、第40腳與電流 電壓檢測電路6相連，與JP3相連構(gòu)成JTAG接口電路，由電源復(fù)位芯片U2、 電阻Rll、電容C13、 C14組成復(fù)位電路，由晶振Y1、電容C14、 C15組成晶 振電路。
如圖3所示，所述雙軸水平檢測電路2，單軸水平傾角傳感器選用SCA103T， 正交安裝?？刂破麟娫?產(chǎn)生的SCA5V電源經(jīng)濾波電感L6、L7、濾波電容C23、 C24、 C25、 C26相連構(gòu)成的濾波器濾波，得到+ 5VSl電源為單軸水平傾角傳感器U4供電；SCA5V電源經(jīng)濾波電感L8、 L9、濾波電容C28、 C29、 C30、 C31 相連構(gòu)成的濾波器濾波，得到+5VS2電源為單軸水平傾角傳感器U5供電；水 平傾角檢測電路由單軸水平傾角傳感器U4和U5、輸出上拉電阻R19及旁路電 路C22、 C27器件連接而成，檢測到的車輛水平傾角信號通過SCA—MISO、 SCA —MOSI和SCA—SCK三個(gè)端口與單片微機(jī)系統(tǒng)4中微處理器U16的第35腳、 第36腳、第34腳相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送；SCA一CS1、 SCA—CS2作為單軸水平傾角 傳感器U4、 U5的片選控制端由單片微機(jī)系統(tǒng)4中微處理器U16的第38腳、第 37腳完成。
如圖5所示，所述電流電壓檢測電路6，用于電動千斤頂支架中直流電機(jī)的 工作電壓和工作電流。從電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7中MOTOR—VCC點(diǎn)取樣直 流電機(jī)的工作電壓，經(jīng)電阻R20、 R21、 R22、 R23、電容C41、 C42、 C46及運(yùn) 算放大器U6D構(gòu)成的低通濾波器濾波，從節(jié)點(diǎn)Voltage—Monitor送單片微機(jī)系統(tǒng) 4中微處理器U16的第39引腳，根據(jù)本實(shí)施例情況，當(dāng)單片微機(jī)系統(tǒng)4檢測到 電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7中MOTOR—VCC點(diǎn)電壓低于10V，即電瓶功率不足 于驅(qū)動電動千斤頂支架升降車輛時(shí)，調(diào)平控制器即停止工作，并發(fā)出報(bào)警提示； 從電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7中節(jié)點(diǎn)MOTOR—GND取樣直流電機(jī)的工作電流， 取樣電阻為R0，經(jīng)電阻R24、 R25、 R26、電容C43、 C44、 C45及運(yùn)算放大器 U6A構(gòu)成低通濾波器濾波，電阻R27、 R28、 R29及運(yùn)算放大器U6B構(gòu)成的同 相比例放大器和電容C47、 C48及運(yùn)算放大器U6C構(gòu)成的電壓跟射器組成電機(jī) 工作電流檢測電路，通過節(jié)點(diǎn)Motor—Current將電機(jī)電流檢測信號送單片微機(jī)系 統(tǒng)4中微處理器U16的第40腳，該信號作為單片微機(jī)系統(tǒng)4判斷4個(gè)電動千斤 頂支架是否可靠著地的依據(jù)。由于汽車電瓶功率有限，驅(qū)動四個(gè)直流電機(jī)必須 分時(shí)段進(jìn)行，任一時(shí)刻只有一個(gè)電機(jī)處于工作狀態(tài)，因此取樣電阻RO上采集到 的主電路電流即為當(dāng)前直流電機(jī)工作電流值，從而僅需一個(gè)低成本取樣電阻RO 實(shí)現(xiàn)四個(gè)直流電機(jī)工作電流的實(shí)時(shí)監(jiān)控。根據(jù)本實(shí)施例情況，其判斷過程為-若當(dāng)前直流電機(jī)驅(qū)動電流在2 3A之間時(shí)，對應(yīng)電動千斤頂處于空載(即未著 地)升降過程；若當(dāng)前直流電機(jī)驅(qū)動電流在20 30A之間時(shí)，對應(yīng)電動千斤頂 處于負(fù)載(即著地)升降過程；若當(dāng)前直流電機(jī)電流在40 50A之間時(shí)，則認(rèn) 為直流電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，若當(dāng)前直流電機(jī)電流超過60A時(shí)，則認(rèn)為該電機(jī)處 于過流狀態(tài)。由此，通過檢測直流電機(jī)驅(qū)動電流大小足以判斷千斤頂支撐情況， 從而避免使用壓力傳感器，簡化了電路，降低了系統(tǒng)成本。
如圖5所示，所述電動支架狀態(tài)檢測接口 5,由4組8路相同的光耦隔離電路構(gòu)成，用于給單片微機(jī)系統(tǒng)4提供自動調(diào)平裝置中四個(gè)電動千斤頂支架的位 置狀態(tài)信息。以第一組二路光耦隔離電路為例，由電阻R51、 R53及光耦Q1、 Q2連接而成，當(dāng)節(jié)點(diǎn)POS—Al接收到高電平時(shí)，光耦Q1導(dǎo)通，JACK_A—POS1 輸出低電平交傳送給單片微機(jī)系統(tǒng)4中的微處理器U16的第22腳，單片微機(jī)系 統(tǒng)4中的微處理器U16檢測到該低電平時(shí)，即認(rèn)為對應(yīng)電動千斤頂支架伸長到 最大；同樣當(dāng)節(jié)點(diǎn)POS—A2接收到高電平時(shí)，光耦Q2導(dǎo)通，JACK一A一POS2輸 出低電平交傳送給單片微機(jī)系統(tǒng)4中的微處理器U16的第23腳，單片微機(jī)系統(tǒng) 4中的微處理器U16檢測到該低電平時(shí)，即認(rèn)為對應(yīng)電動千斤頂支架已撤收到 水平位。從而作為電動千斤頂支架伸長最大限位信號和電動千斤頂支架撤收到 位的信號。其余三組功能與上述第一組功能、原理完全相同。
如圖6所示，所述電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7，由車輛行駛與車輛調(diào)平互鎖 控制電路及電動千斤頂支架中直流電機(jī)正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動兩部分組成。對互鎖保護(hù) 電路，由車輛電瓶電源輸入接口 J0、互鎖控制繼電器KAO、續(xù)流二極管D0及 電機(jī)電流取樣電阻R0連接而成。該電路中互鎖控制繼電器KA0控制信號來自 控制信號接口3，如果車輛處于行駛狀態(tài)或車輛鑰匙沒有撥下來，則控制信號接 口 3中的輸入接口 J3的第3腳、第4腳不會發(fā)出驅(qū)動信號，從而使互鎖控制繼 電器KAO不能得電，切斷電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7中繼電器KA1、 KA2供電 電源，電動千斤頂支架中的直流電機(jī)無法運(yùn)行，只有撥下車輛鑰匙，互鎖控制 繼電器KAO線圈才能得到12V的工作電壓使其動作，車輛電瓶電源才能輸入接 口 J0為四個(gè)電動千斤頂支架中的直流電機(jī)提供電源，從而起到互鎖的保護(hù)作用， 提高裝置應(yīng)用的安全可靠性能。對直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動電路，電機(jī)驅(qū)動及互鎖 保護(hù)電路7中只給出一路電動千斤頂支架驅(qū)動電路，其余三路功能與原理完全 相同。其工作過程由電機(jī)連接口J1A、繼電器KA1、 KA2、驅(qū)動三極管Q1、 Q2、續(xù)流二極管D1、 D2、電阻Rll、 R12、 R21、 R22器件連接而成?？刂菩?號從單片微機(jī)系統(tǒng)4的微處理器U16的第1腳、第2腳輸出經(jīng)節(jié)點(diǎn)KA1—CTRL 和KA2—CTRL輸入電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路7，若節(jié)點(diǎn)KA1—CTRL、 KA2— CTRL同時(shí)為低電平，繼電器KA1、 KA2均不動作，電機(jī)MA的兩端分別通過 繼電器KA1的第1腳、第2腳和繼電器KA2的第1腳、第2腳同時(shí)連接到節(jié)點(diǎn) MOTOR—GND，直流電機(jī)兩端電壓為零，電機(jī)不會運(yùn)行；若節(jié)點(diǎn)KA1_CTRL、 KA2—CTRL同時(shí)為高電平，繼電器KA1、 KA2同時(shí)動作，電機(jī)MA的兩端分 別通過繼電器KA1第1腳、第3腳和繼電器KA2第1腳、第3腳同時(shí)連接到節(jié) 點(diǎn)MOTOR—VCC上，直流電機(jī)兩端電壓為零，電機(jī)不會運(yùn)行；若節(jié)點(diǎn)KA1—CTRL為高電平，節(jié)點(diǎn)KA2—CTRL為低電平，則繼電器KA1動作，繼電器KAl 的第1腳與繼電器KA1的第3腳相接，而繼電器KA2不動作，其第l腳與第2 腳相接，車輛電瓶電源經(jīng)節(jié)點(diǎn)MOTOR一VCC、繼電器KA1第3腳、第1腳、 電機(jī)連接口 J1A、繼電器KA2第1腳、第2腳、節(jié)點(diǎn)MOTOR—GND構(gòu)成供電 回路，電機(jī)運(yùn)行(假設(shè)為正轉(zhuǎn))；若節(jié)點(diǎn)KAl—CTRL為低電平，節(jié)點(diǎn)KA2_CTRL 為高電平，則繼電器KA2動作，其第1腳與第3腳相連接，而繼電器KA1不動 作，其第1腳與第2腳相連接，車輛電瓶電源經(jīng)節(jié)點(diǎn)MOTOR—VCC、繼電器 KA2第3腳、第1腳、電機(jī)連接口 J1A、繼電器KA1第2腳、第1腳、節(jié)點(diǎn) MOTOR—GND構(gòu)成供電回路，電機(jī)運(yùn)行(假設(shè)為反轉(zhuǎn))。因而只要使控制單片 微機(jī)系統(tǒng)4中微處理器U16的第1腳、第2腳經(jīng)節(jié)點(diǎn)KA1一CTRL和KA2—CTRL 輸出互補(bǔ)的控制信號，即可實(shí)現(xiàn)對電動千斤頂支架中直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電動千斤頂支架的升降控制。
本發(fā)明特種車輛調(diào)平裝置控制器由于采用取樣電阻RO替代霍爾電流傳感器 對直流電機(jī)主電路電流進(jìn)行采集，且考慮汽車電瓶功率有限，四個(gè)電機(jī)分時(shí)段 運(yùn)行，故任一瞬間只有一個(gè)電機(jī)處于工作狀態(tài)。因此取樣電阻R0采集到的主電 路電流即為當(dāng)前單個(gè)電機(jī)的工作電流值，從而僅需一個(gè)低成本取樣電阻R0即實(shí) 現(xiàn)四個(gè)直流電機(jī)工作電流的實(shí)時(shí)監(jiān)控；同時(shí)，通過每個(gè)直流電機(jī)電流大小的判 斷即可知每個(gè)電動千斤頂是否可靠著地，無須壓力傳感器，降低了產(chǎn)品成本和 控制電路的復(fù)雜度。
本特種車輛調(diào)平裝置控制器的調(diào)平控制方法復(fù)雜度較低，可采用中低檔單 片微處理器結(jié)合兩個(gè)正交安裝的單軸水平傾角傳感器SCA103T可達(dá)到0.035°以 內(nèi)的高調(diào)平精度要求，控制器結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)平精度高、工作穩(wěn)定、性能可靠、 硬件資源要求低，有利于推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1、一種特種車輛自動調(diào)平裝置控制器，其特征在于包括控制器電源(1)、雙軸水平檢測電路(2)、控制信號接口(3)、單片微機(jī)系統(tǒng)(4)、電動支架狀態(tài)檢測接口(5)、電流電壓檢測電路(6)和電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路(7)；車輛電瓶電源與控制器電源(1)相接，并由控制器電源(1)產(chǎn)生本控制器所需的各種電源分別給雙軸水平檢測電路(2)、控制信號接口(3)、單片微機(jī)系統(tǒng)(4)、電動支架狀態(tài)檢測接口(5)、電流電壓檢測電路(6)和電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路(7)供電；雙軸水平檢測電路(2)、控制信號接口(3)、電動支架狀態(tài)檢測接口(5)、電流電壓檢測電路(6)、電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路(7)分別與單片微機(jī)系統(tǒng)(4)相連；互鎖控制信號通過控制信號接口(3)與電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路(7)相連；電流電壓檢測電路(6)與電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路(7)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特種車輛自動調(diào)平裝置控制器，其特征在于 所述的控制器電源(l):其輸入接口 Jl接車輛電瓶電源后，經(jīng)壓敏電阻VDS、瞬態(tài)抑制二極管TVS、隔離二極管D1、濾波電容C1、 C2，通過節(jié)點(diǎn)為+VIN與跳 線接口 J2的第1腳、集成穩(wěn)壓芯片Ml的第1腳及繼電器KA9的第7腳、第4 腳相連；集成穩(wěn)壓芯片M1的第2腳經(jīng)箝位二極管D2、濾波電感L1、濾波電容 C3、 C4產(chǎn)生+12V電壓節(jié)點(diǎn)與集成穩(wěn)壓芯片Ml的第4腳、跳線接口 J2的第2 腳相連；同時(shí)+12V電壓節(jié)點(diǎn)經(jīng)濾波電感L2、 L3，濾波電容C5、 C6與三端穩(wěn)壓 塊M2的第1腳相連，三端穩(wěn)壓塊M2的第3腳經(jīng)濾波電容C7、 C8、電源指示 電路限流電阻R1、發(fā)光二極管LED1輸出+5V電源，分別與控制器電源(l)中繼 電器KA9的第1腳、雙軸水平檢測電路(2)、控制信號接口(3)、單片微機(jī)系統(tǒng)(4) 中+5V節(jié)點(diǎn)相連；來自單片微機(jī)系統(tǒng)(4)中微處理器U16第33腳的控制信號經(jīng) 節(jié)點(diǎn)PWR—CTRL與控制器電源(1)中電阻R2、 R3、三極管Q0、繼電器KA9及 續(xù)流二極管D3相連；繼電器KA9的第3腳通過節(jié)點(diǎn)SCA5V與雙軸水平檢測電 路(2)相連，第6腳通過節(jié)點(diǎn)POS一VIN與輸出接口 J3相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特種車輛自動調(diào)平裝置控制器，其特征在于-所述的雙軸水平檢測電路(2)，由控制器電源(1)輸入的電源SCA5V，分別經(jīng)濾波 電容C26、 C25、濾波電感L6、 L7、濾波電容C24、 C23連接而成的濾波電路和 濾波電容C30、 C31、濾波電感L8、 L9、濾波電容C28、 C29連接而成的濾波電 路后產(chǎn)生+5VSl和+5VS2兩路電源分別與兩個(gè)正交安裝的水平傾角傳感器U4、 U5的第12腳相連；水平傾角傳感器U4、 U5的第1腳、第3腳、第4腳及第7腳經(jīng)SCA—SCK、 SCA—MISO、 SCA—MOSI、 SCA—CSl、 SCA—CS2節(jié)點(diǎn)與單片 微機(jī)系統(tǒng)(11)中微處理器U16的第34腳、第35腳、第36腳及第38腳、第37
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特種車輛自動調(diào)平裝置控制器，其特征在于 所述的控制信號接口(3)，調(diào)平控制信號由輸入接口 J3的第l腳、第2腳輸入， 經(jīng)電阻R14、 R15、 R16、 R17、 R18與RS485接口芯片U3的第7腳、第8腳相 連；RS485接口芯片U3的第1腳、第4腳分別與單片微機(jī)系統(tǒng)(4)中微處理器 U16的第14腳、第15腳相連，RS485接口芯片U3的第2腳、第3腳與單片微 機(jī)系統(tǒng)(4)中微處理器U16的第29腳相連；控制信號接口(3)中輸入接口 J3的第 3腳、第4腳分別經(jīng)KA0—V+、 KA0一V-節(jié)點(diǎn)與電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路(7)中的 互鎖繼電器KA0的第5腳、第4腳相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特種車輛自動調(diào)平裝置控制器，其特征在于 所述的電動支架狀態(tài)檢測接口(5)， 8路電動支架狀態(tài)信號由輸入接口 JP2的第1 腳到第8腳輸入，分別與電阻R51、 R53、 R55、 R57、 R59、 R61、 R63、 R65， 光耦Ql、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5、 Q6、 Q7、 Q8構(gòu)成的隔離電路相連，從節(jié)點(diǎn) JACK—A—POS1 、 JACK—A—POS2 、 JACK一B一POS1 、 JACK—B一POS2 、 JACK—C—POSl、 JACK—C—POS2、 JACK—D—POSl、 JACK—D—POS2節(jié)點(diǎn)輸出與 單片微機(jī)系統(tǒng)(4)中微處理器U16的第22腳、第23腳、第18腳、第19腳、第 20腳、第21腳、第23腳相連、第24腳相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特種車輛自動調(diào)平裝置控制器，其特征在于 所述的電流電壓檢測電路(6)，通過節(jié)點(diǎn)MOTOR一VCC、 MOTOR一GND與電機(jī) 驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路(7)相連，由MOTOR—VCC，經(jīng)電阻R20、 R21、 R22、 R23、 電容C41、 C42、 C46及運(yùn)算放大器U6D構(gòu)成電機(jī)工作電壓檢測電路，通過 Voltage—Monitor節(jié)點(diǎn)與單片微機(jī)系統(tǒng)(4)中微處理器U16的第39腳相連；由 MOTOR—GND，經(jīng)電阻R24、 R25、 R26，電容C43、 C44、 C45及運(yùn)算放大器 U6A構(gòu)成濾波電路，與電阻R27、 R28、 R29、運(yùn)算放大器U6B、電容C47、 C48 及運(yùn)算放大器U6C構(gòu)成電機(jī)工作電流檢測電路相連，通過M0tor_Current節(jié)點(diǎn) 與單片微機(jī)系統(tǒng)(4)中微處理器U16的第40腳相連。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特種車輛自動調(diào)平裝置控制器，其特征在于 所述的電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路(7)，車輛電瓶電源從接口 J0輸入，與互鎖控制 繼電器KA0的第1腳相連，互鎖控制繼電器KA0的第4腳、第5腳與續(xù)流二極 管DO相連后經(jīng)節(jié)點(diǎn)KA0—V+、KA0—V-與控制信號接口 (3)中的輸入接口 J3相連；互鎖控制繼電器KA0的第3腳與繼電器KA1、 KA2的第2腳相連，經(jīng)繼電器 KA1、 KA2的第1腳與功率輸出接口 J1A相連；來自單片微機(jī)系統(tǒng)(4)中微處理 器U16的第1腳、第2腳將驅(qū)動控制信號經(jīng)節(jié)點(diǎn)KA1一CTRL、 KA2—CTRL分別 與電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路(7)中電阻R11、 R12、 R21、 R22相連，并與驅(qū)動三 極管Q1、 Q2、繼電器KA1、 KA2、續(xù)流二極管D1、 D2相連而成驅(qū)動電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特種車輛自動調(diào)平裝置控制器，該控制器通過控制四個(gè)支撐特種車輛的電動千斤頂實(shí)現(xiàn)特種車輛升降及自動調(diào)平?？刂破髦饕煽刂破麟娫?、雙軸水平檢測電路、控制信號接口、單片微機(jī)系統(tǒng)、電動支架狀態(tài)檢測接口、電流電壓檢測電路和電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路組成。由車輛電瓶經(jīng)控制器電源提供控制器工作所需的電源；通過控制信號接口傳送控制指令給單片微機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)電機(jī)驅(qū)動及互鎖保護(hù)電路驅(qū)動電機(jī)正反轉(zhuǎn)完成電動千斤頂升降；由雙軸水平檢測電路反饋車輛的水平情況，經(jīng)調(diào)平控制算法調(diào)節(jié)電動千斤頂直到車輛水平符合給定的調(diào)平精度要求；控制器具有過流、過壓和誤操作鎖定保護(hù)及控制平穩(wěn)、成本低、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。
文檔編號B60P1/04GK101592929SQ20091010043
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月6日
發(fā)明者王國忠, 王章權(quán) 申請人:杭州恒宏機(jī)械有限公司