專利名稱：一種用于車載電器的智能開關(guān)控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動控制技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是用于車載電器的智能開關(guān)控制方法及其裝置。
背景技術(shù)：
隨著汽車的普及，汽車內(nèi)使用的電器產(chǎn)品日益增多，功耗也不斷增加。信息技術(shù)的發(fā)展，使汽車內(nèi)使用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行娛樂、導(dǎo)航、通訊、辦公等的應(yīng)用不斷普及，從而產(chǎn)生了一些新的問題首先，現(xiàn)有的很多車載電器需要用戶進(jìn)行手工開關(guān)控制，操作繁瑣，需要上車開，下車關(guān)。若用戶忘記關(guān)掉用電器，比如汽車燈具、點(diǎn)煙器、音響、電臺等設(shè)備時，往往會由于電器的功耗較大，在短時間內(nèi)即會消耗大量的蓄電池電能，造成蓄電池因深放電而縮短壽命甚至損壞。一旦蓄電池出現(xiàn)故障，用戶就將無法正常啟動汽車而必須采用牽引、跳線等方式對汽車進(jìn)行啟動，給用戶帶來損失和不便。
其次，電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)品由于其特殊的特性，不能夠使用簡單的開關(guān)方式進(jìn)行電源控制，必須通過操作系統(tǒng)進(jìn)行正常的關(guān)機(jī)或者待機(jī)操作，否則容易帶來數(shù)據(jù)的損失和設(shè)備的損壞。另外，計(jì)算機(jī)用操作系統(tǒng)的開關(guān)時間較長，延誤了用戶的時間。
發(fā)明目的針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于車載電器的智能開關(guān)控制方法及其裝置。它可以無需用戶干預(yù)，自動開關(guān)車載電器，縮短了電子計(jì)算機(jī)的開關(guān)時間，使用方便可靠、成本低廉。
為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案中用于車載電器的智能開關(guān)控制方法的步驟是①周期性測量輸入電源的電壓；②對輸入電源的電壓和充放電電路的操作電壓進(jìn)行比較，計(jì)算得測量電壓；③將測量電壓與機(jī)動車各種狀態(tài)下的典型電壓變化值相比較；④由比較結(jié)果依照程序執(zhí)行相應(yīng)的開關(guān)操作；即如果比較結(jié)果顯示為汽車點(diǎn)火，發(fā)送控制信息給開關(guān)電路，使得開關(guān)閉合；如果比較結(jié)果顯示為汽車滅火，發(fā)送控制信息給開關(guān)電路，控制用電電器的運(yùn)行；如果比較結(jié)果顯示為非正常狀態(tài)或者系統(tǒng)初始化，切斷輸入電源。
上述方法步驟①中的周期性測量的頻率為10Hz。
上述方法步驟④中的開關(guān)閉合包括強(qiáng)電開關(guān)的閉合，強(qiáng)電電器獲得電源；弱電開關(guān)的導(dǎo)通，啟動或者喚醒弱電電器。
上述方法步驟④中的控制用電電器的運(yùn)行包括弱電開關(guān)接收到控制信息后被導(dǎo)通，通知操作系統(tǒng)執(zhí)行待機(jī)或者關(guān)機(jī)操作；強(qiáng)電開關(guān)接收到控制信息，依程序控制其斷開或者維持閉合。，所述控制信息發(fā)送給弱電開關(guān)后，所述弱電開關(guān)經(jīng)過延時才被導(dǎo)通。
實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置包括單片機(jī)、指示電路、弱電開關(guān)器件、驅(qū)動電路以及與強(qiáng)電開關(guān)驅(qū)動電路和輸入電源連接的強(qiáng)電開關(guān)器件。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述單片機(jī)包括充放電電路、基準(zhǔn)電壓發(fā)生器、電壓比較器、IO電路及對各電路進(jìn)行控制的CPU。所述輸入電源經(jīng)降壓后通過充放電電路輸入電壓比較器，所述電壓比較器對輸入電壓進(jìn)行測量并將測量電壓與基準(zhǔn)電壓發(fā)生器發(fā)送給電壓比較器的典型電壓進(jìn)行比較。所述電壓比較器將比較結(jié)果發(fā)送給CPU，所述CPU將控制信息通過IO電路發(fā)送給所述弱電開關(guān)器件、強(qiáng)電開關(guān)驅(qū)動電路和指示電路。所述強(qiáng)電開關(guān)驅(qū)動電路發(fā)送控制信息給所述強(qiáng)電開關(guān)器件。
上述裝置中的電壓比較器采用A/D轉(zhuǎn)化器。
上述裝置中的弱電開關(guān)器件使用光耦脈沖電路或模塊開關(guān)集成電路控制開關(guān)。
上述裝置中的強(qiáng)電開關(guān)器件使用繼電器或可控硅進(jìn)行開關(guān)控制。
上述裝置中的單片機(jī)的型號為PIC16F676，所述單片機(jī)的引腳7接所述弱電開關(guān)器件的輸入端，所述單片機(jī)的引腳14接VCC，所述單片機(jī)的引腳13經(jīng)過電容接VCC，所述單片機(jī)的引腳10經(jīng)過電阻與電容連接，所述單片機(jī)的引腳12接分壓電阻連接處。
上述裝置中的指示電路包括電阻和發(fā)光二極管，所述電阻的一端接單片機(jī)的引腳6，所述電阻的另一端接發(fā)光二極管的正極，所述發(fā)光二極管的負(fù)極接VCC。
上述裝置中的強(qiáng)電開關(guān)驅(qū)動電路由電阻、電阻及NPN型三極管組成，所述電阻、電阻的一端連接單片機(jī)的引腳8，所述電阻的另一端連接所述NPN型三極管的基極，所述電阻的另一端連接所述NPN型三極管的發(fā)射極，所述NPN型三極管的發(fā)射極接VCC，所述NPN型三極管的集電極接強(qiáng)電開關(guān)器件的輸入端。
上述裝置中的NPN型三極管的型號為2N3904。
本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，通過對輸入電源電壓的精密測量和邏輯判斷來進(jìn)行車載電器的智能開關(guān)控制。對于電子計(jì)算機(jī)類產(chǎn)品提供了一種簡單可靠的弱電脈沖方式進(jìn)行自動開關(guān)控制的方法及其裝置，當(dāng)用戶發(fā)動汽車后自動啟動電子計(jì)算機(jī)，當(dāng)用戶熄滅發(fā)動機(jī)后自動將電子計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)入待機(jī)狀態(tài)。而對其它電器則進(jìn)行強(qiáng)電開關(guān)控制，還可以在汽車蓄電池消耗過度之前自動切斷電源。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明無需用戶干預(yù)，自動開關(guān)車載電器，縮短了電子計(jì)算機(jī)的開關(guān)時間，且使用方便可靠、成本低廉、控制程序可按需調(diào)整。
下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方施做進(jìn)一步的說明。


圖1為本發(fā)明的工作原理圖；圖2為本發(fā)明的實(shí)施電路圖；圖3為正常狀態(tài)下蓄電池的電壓變化圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明用于車載電器的智能開關(guān)控制方法的步驟已經(jīng)在技術(shù)方案中記載，在此不再贅述。下面祥述實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
參看圖1和圖2，實(shí)現(xiàn)用于車載電器的智能開關(guān)控制方法的裝置包括型號為PIC16F676的單片機(jī)1、指示電路5、使用光耦脈沖電路或模塊開關(guān)集成電路控制開關(guān)的弱電開關(guān)器件4、驅(qū)動電路2以及與強(qiáng)電開關(guān)驅(qū)動電路2和輸入電源連接的使用繼電器或可控硅進(jìn)行開關(guān)控制的強(qiáng)電開關(guān)器件3。單片機(jī)1包括充放電電路6、基準(zhǔn)電壓發(fā)生器9、采用A/D轉(zhuǎn)化器的電壓比較器10、IO電路8及對各電路進(jìn)行控制的CPU7。輸入電源經(jīng)降壓后通過充放電電路6輸入電壓比較器10，電壓比較器10對輸入電壓進(jìn)行測量并將測量電壓與基準(zhǔn)電壓發(fā)生器9發(fā)送給電壓比較器10的典型電壓進(jìn)行比較，電壓比較器10將比較結(jié)果發(fā)送給CPU7。CPU7將控制信息通過IO電路8發(fā)送給弱電開關(guān)器件4、強(qiáng)電開關(guān)驅(qū)動電路2和指示電路5。強(qiáng)電開關(guān)驅(qū)動電路2發(fā)送控制信息給強(qiáng)電開關(guān)器件3。單片機(jī)1的引腳7接弱電開關(guān)器件4的輸入端，它的引腳14接VCC，它的引腳13經(jīng)過電容C1接VCC，它的引腳10經(jīng)過電阻R1與電容C1連接，它的引腳12接分壓電阻R2、R3連接處。指示電路5包括電阻R7和發(fā)光二極管D2。電阻R7的一端接單片機(jī)1的引腳6，它的另一端接發(fā)光二極管D2的正極，發(fā)光二極管D2的負(fù)極接VCC。強(qiáng)電開關(guān)驅(qū)動電路2由電阻R4、電阻R5及型號為2N3904的NPN型三極管Q1組成。電阻R4、電阻R5的一端連接單片機(jī)1的引腳8，電阻R4的另一端連接NPN型三極管Q1的基極，電阻R5的另一端連接NPN型三極管Q1的發(fā)射極，NPN型三極管Q1的發(fā)射極接VCC，NPN型三極管Q1的集電極接強(qiáng)電開關(guān)器件3的輸入端。
本發(fā)明使用時先將輸入電源經(jīng)分壓電阻R2、R3降壓至1/5，即低于單片機(jī)1的基準(zhǔn)電壓時輸入單片機(jī)1，將模擬的輸入電源電壓數(shù)字化。單片機(jī)1內(nèi)程序執(zhí)行循環(huán)操作，使用時鐘中斷進(jìn)行定時，由電壓比較器10以10Hz的頻率對輸入電源的電壓和充放電器6的操作電壓進(jìn)行比較，計(jì)算得測量電壓。使用測量電壓與機(jī)動車各種狀態(tài)下的典型電壓變化值(如圖3所示)相比較，當(dāng)檢測到電壓從正常放電進(jìn)入充電區(qū)間(汽車點(diǎn)火)時，弱電開關(guān)器件4中的光耦脈沖電路或強(qiáng)電開關(guān)器件3中的繼電器閉合，它們分別控制的用電器獲得電源。如果用電器為計(jì)算機(jī)，則弱電開關(guān)器件4延時一秒鐘后通過光耦脈沖導(dǎo)通計(jì)算機(jī)主板開關(guān)控制針腳，計(jì)算機(jī)被啟動或者喚醒。當(dāng)檢測到電壓從充電區(qū)間進(jìn)入正常區(qū)間(汽車滅車)時，用電器計(jì)算機(jī)經(jīng)過一段時間延時(排除用戶駕車過程中意外熄火)，通過弱電開關(guān)器件4中的光耦脈沖導(dǎo)通計(jì)算機(jī)主板開關(guān)控制針腳，通知操作系統(tǒng)執(zhí)行待機(jī)或者關(guān)機(jī)操作，光耦脈沖電路此時可以由所編程序控制其斷開或者維持閉合。當(dāng)系統(tǒng)還處在初始化加電或由電壓比較器10檢測到電壓位于過放電或者過高區(qū)間時，強(qiáng)電開關(guān)器件3中的繼電器或可控硅開關(guān)斷開，切斷輸入電源以保護(hù)蓄電池和用電器。
本發(fā)明裝置的成本在30元以下，在實(shí)際使用中能很好的隨著用戶的發(fā)動、熄滅等機(jī)動車操作自動開關(guān)電子計(jì)算機(jī)等用電設(shè)備。軟件設(shè)計(jì)中可對如行車中熄火后再點(diǎn)火等多種用戶誤操作進(jìn)行檢測和回避，因此不會使用電器產(chǎn)生誤動作。即使在電子計(jì)算機(jī)由于操作系統(tǒng)故障而無法正常軟件關(guān)機(jī)的情況下，也能在蓄電池大量消耗之前自動斷電，即保護(hù)了汽車蓄電池又方便了用戶。本發(fā)明還能使車用計(jì)算機(jī)在2秒之內(nèi)完成喚醒和待機(jī)動作，節(jié)省了用戶的等待時間。
本發(fā)明除了可在機(jī)動車中使用之外，還可以很方便的應(yīng)用于各種由蓄電池對用電器提供電能的場合，控制用電器的自動開關(guān)并對蓄電池進(jìn)行有效保護(hù)。本發(fā)明也可以作為獨(dú)立的產(chǎn)品，將強(qiáng)電開關(guān)器件3中的繼電器改換成大電流的繼電器，作為蓄電池的擴(kuò)展連接端子為各種非關(guān)鍵性設(shè)備提供電源。
權(quán)利要求
1.一種用于車載電器的智能開關(guān)控制方法，其步驟是①周期性測量輸入電源的電壓；②對輸入電源的電壓和充放電電路的操作電壓進(jìn)行比較，計(jì)算得測量電壓；③將測量電壓與機(jī)動車各種狀態(tài)下的典型電壓變化值相比較；④由比較結(jié)果依照程序執(zhí)行相應(yīng)的開關(guān)操作；即如果比較結(jié)果顯示為汽車點(diǎn)火，發(fā)送控制信息給開關(guān)電路，使得開關(guān)閉合；如果比較結(jié)果顯示為汽車滅火，發(fā)送控制信息給開關(guān)電路，控制用電電器的運(yùn)行；如果比較結(jié)果顯示為非正常狀態(tài)或者系統(tǒng)初始化，切斷輸入電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車載電器的智能開關(guān)控制方法，其特征在于，所述步驟①中的周期性測量的頻率為10Hz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于車載電器的智能開關(guān)控制方法，其特征在于，所述步驟④中的開關(guān)閉合包括強(qiáng)電開關(guān)的閉合，強(qiáng)電電器獲得電源；弱電開關(guān)的導(dǎo)通，啟動或者喚醒弱電電器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于車載電器的智能開關(guān)控制方法，其特征在于，所述步驟④中的控制用電電器的運(yùn)行包括弱電開關(guān)接收到控制信息后被導(dǎo)通，通知操作系統(tǒng)執(zhí)行待機(jī)或者關(guān)機(jī)操作；強(qiáng)電開關(guān)接收到控制信息，依程序控制其斷開或者維持閉合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于車載電器的智能開關(guān)控制方法，其特征在于，所述控制信息發(fā)送給弱電開關(guān)后，所述弱電開關(guān)經(jīng)過延時才被導(dǎo)通。
6.一種用于車載電器的智能開關(guān)控制方法的裝置，包括單片機(jī)(1)、指示電路(5)、弱電開關(guān)器件(4)、驅(qū)動電路(2)以及與強(qiáng)電開關(guān)驅(qū)動電路(2)和輸入電源連接的強(qiáng)電開關(guān)器件(3)，其特征在于，所述單片機(jī)(1)包括充放電電路(6)、基準(zhǔn)電壓發(fā)生器(9)、電壓比較器(10)、IO電路(8)及對各電路進(jìn)行控制的CPU(7)，所述輸入電源經(jīng)降壓后通過充放電電路(6)輸入電壓比較器(10)，所述電壓比較器(10)對輸入電壓進(jìn)行測量并將測量電壓與基準(zhǔn)電壓發(fā)生器(9)發(fā)送給電壓比較器(10)的典型電壓進(jìn)行比較，所述電壓比較器(10)將比較結(jié)果發(fā)送給CPU(7)，所述CPU(7)將控制信息通過IO電路(8)發(fā)送給所述弱電開關(guān)器件(4)、強(qiáng)電開關(guān)驅(qū)動電路(2)和指示電路(5)，所述強(qiáng)電開關(guān)驅(qū)動電路(2)發(fā)送控制信息給所述強(qiáng)電開關(guān)器件(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述電壓比較器(10)采用A/D轉(zhuǎn)化器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述弱電開關(guān)器件(4)使用光耦脈沖電路或模塊開關(guān)集成電路控制開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述強(qiáng)電開關(guān)器件(3)使用繼電器或可控硅進(jìn)行開關(guān)控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述單片機(jī)(1)的型號為PIC16F676，所述單片機(jī)(1)的引腳7接所述弱電開關(guān)器件(4)的輸入端，所述單片機(jī)(1)的引腳14接VCC，所述單片機(jī)(1)的引腳13經(jīng)過電容(C1)接VCC，所述單片機(jī)(1)的引腳10經(jīng)過電阻(R1)與電容(C1)連接，所述單片機(jī)(1)的引腳12接分壓電阻(R2、R3)連接處。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述指示電路(5)包括電阻(R7)和發(fā)光二極管(D2)，所述電阻(R7)的一端接單片機(jī)(1)的引腳6，所述電阻(R7)的另一端接發(fā)光二極管(D2)的正極，所述發(fā)光二極管(D2)的負(fù)極接VCC。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述強(qiáng)電開關(guān)驅(qū)動電路(2)由電阻(R4)、電阻(R5)及NPN型三極管(Q1)組成，所述電阻(R4)、電阻(R5)的一端連接單片機(jī)(1)的引腳8，所述電阻(R4)的另一端連接所述NPN型三極管(Q1)的基極，所述電阻(R5)的另一端連接所述NPN型三極管(Q1)的發(fā)射極，所述NPN型三極管(Q1)的發(fā)射極接VCC，所述NPN型三極管(Q1)的集電極接強(qiáng)電開關(guān)器件(3)的輸入端。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述NPN型三極管(Q1)的型號為2N3904。
全文摘要
一種用于車載電器的智能開關(guān)控制方法及其裝置，涉及自動控制技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明中智能開關(guān)控制方法的步驟是①周期性測量輸入電源的電壓。②對輸入電源的電壓和充放電電路的操作電壓進(jìn)行比較，計(jì)算得測量電壓。③將測量電壓與機(jī)動車各種狀態(tài)下的典型電壓變化值相比較。④由比較結(jié)果依照程序執(zhí)行相應(yīng)的開關(guān)操作；即如果比較結(jié)果顯示為汽車點(diǎn)火，發(fā)送控制信息給開關(guān)電路，使得開關(guān)閉合；如果比較結(jié)果顯示為汽車滅火，發(fā)送控制信息給開關(guān)電路，控制用電電器的運(yùn)行；如果比較結(jié)果顯示為非正常狀態(tài)或者系統(tǒng)初始化，切斷輸入電源。本發(fā)明可以無需用戶干預(yù)，自動開關(guān)車載電器，縮短了電子計(jì)算機(jī)的開關(guān)時間，使用方便可靠、成本低廉。
文檔編號G05B19/04GK1710500SQ20041000921
公開日2005年12月21日 申請日期2004年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月17日
發(fā)明者劉鋒 申請人:清華同方股份有限公司