帶網絡接口的汽車智能雨刮器的製作方法
2023-10-08 14:58:04
專利名稱：帶網絡接口的汽車智能雨刮器的製作方法
技術領域：
帶網絡接口的汽車智能雨刮器，屬於汽車車身電氣領域。具體涉及一種帶智能伸縮 功能、帶自動檢測控制、帶自我診斷功能以及網絡接口的汽車智能雨刮器。
背景技術：
眾所周知，傳統的雨刮器由雨刮電機，蝸輪蝸杆減速裝置以及電刷盤組成，它的缺 點是外部控制接線複雜，故障發生率高；雨刮器也不能根據雨量的大小進行自動控制， 並且由於雨刮器只是進行左右擺動，不能進行伸縮控制，以至於總是刮不到擋風玻璃最 上方的兩角區域，導致留有死區域現象；由於位置盤堵轉現象，伴有大電流產生，導致 燒毀、燒結位置盤及線束，出現故障後很難被發現，無自診斷及自我保護功能，其可靠 性、智能化、集成化程度不高。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是克服傳統雨刮器在控制技術上存在的不足，提供 一種利用CAN網絡數據傳輸協議技術，通過智能控制器進行控制，並且具有智能伸縮、 自動檢測控制、自我診斷及自我保護功能、智能化、集成化、節省連接線束、降低故障 率的帶網絡接口的汽車智能雨刮器。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是該帶網絡接口的汽車智能雨刮 器，包括智能控制器、噴水電機、雨刮電機、雨刮片伸縮電機、位置盤，CAN—H、 CAN—L 網絡總線，其特徵在於智能控制器嵌入固定於整體雨刮器內部，CAN—H、 CAN_L網絡 總線通過智能控制器與噴水電機、雨刮電機、雨刮片伸縮電機、位置盤相連接。
智能控制器包括微處理器、傳感器信號、保護與存儲電路、CAN數據通信電路、驅 動控制與檢測反饋電路及執行器，傳感器信號與微處理器相連，保護與存儲電路與微處 理器互聯，CAN數據通信電路與微處理器互連，微處理器與驅動控制與檢測反饋電路互 聯，驅動控制與檢測反饋電路與執行器相連。
智能控制器外部控制接線只有CAN_H、 CAN—L兩根網絡數據傳輸連接線。
智能控制器根據傳感器信號，自動控制雨刮器動作，執行間歇刮、低速刮或高速刮。微處理器根據控制map數據，驅動控制雨刮片伸縮電機。 微處理器為帶can控制器的單片機，內嵌有控制編碼及數據傳輸協議。 can_h、 can_l網絡總線遵循sp_can網絡總線數據傳輸協議。 智能控制器具有智能伸縮、自動檢測控制、自我診斷及自我保護功能。 微處理器採集傳感器信息，根據預先存入的map數據，控制雨刮做左右擺動動作和 伸縮動作，使雨刮可以刮到整體玻璃，不再留有死角。
執行器是由噴水電機、雨刮電機和雨刮片伸縮電機組成。 工作原理
對雨刮器的控制信息遵從sp一can數據傳輸協議，經過編碼後發送到can總線上， 通過can總線進行數據傳輸，相應微處理器接收此信息後，首先解碼，然後處理執行相 應的控制指令，來驅動噴水電機噴水、雨刮電機高、低速轉動或雨刮片電機伸縮刮。雨 刮左右擺動時，電位器的電阻不同，從而電位器所分得的電壓也不同，根據微處理器預 先存入的map圖，相應的電壓對應相應的伸縮距離，控制雨刮在相應的位置伸縮相應的 長度，使雨刮可以刮到所有的玻璃，不再留有死角。並每隔30秒檢測雨刮電機、雨刮 片電機和噴水電機的工作電流，來監測它們的工作狀況。當電流超過某一限定值時，微 處理器立即發出控制指令，控制電機停止工作；當電流為零時，立即反饋給微處理器， 微處理器編碼後通過can總線發送出去，控制相應的報警。微處理器採集傳感器信號， 當雨較小時，接收管接收的光量較多，產生的電壓較大；當雨較大時，接收管接收的光 量較少，產生的電壓較小。設定兩個電壓閾值vk v2， v1〈v2，當採集的電壓大於v2時， 微處理器發出控制指令，控制雨刮間歇刮；當採集的電壓大於v1而小於v2時，控制雨 刮低速刮；當採集的電壓小於v1時，控制雨刮高速刮。為使雨刮器歸位，每次執行對 雨刮的停止指令時，首先採集位置盤信息，直到位置盤處於缺口位置時，立即控制繼電 器的常開觸點閉合，使雨刮電機短接而迅速制動停車。
與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果是微處理器通過can總線網絡獲 取控制指令，驅動控制噴水電機、雨刮電機或雨刮片伸縮電機工作；本實用新型採用智
能控制器嵌入固定於整體雨刮器內部，利用spj:an網絡數據傳輸協議，其外部控制接 線只有can—h、 can—l兩根網絡數據傳輸連接線，從而大大節省了連接線束，解決了傳 統雨刮器外部接線複雜的難題，降低了故障率；由於系統採用毫安級電流進行驅動控制， 並具有自診斷及自我保護功能，從而避免了因堵轉現象產生大電流造成燒毀、燒結位置
盤及線束現象的發生，提高了系統的可靠性，延長了壽命；同時智能控制器根據其傳感器信號及預存的MAP數據，自動控制雨刮器進行左右擺動和伸縮動作，使雨刮器進入到 全方位、全面積的工作狀態，從而使擋風玻璃不再留有死區域，實現了自動和手動控制 模式及智能化、集成化、人性化。
圖l:本帶網絡接口的汽車智能雨刮器的結構框圖2:智能控制器電路原理框圖3:智能控制器電路原理圖。
圖1-3是本實用新型的最佳實施例。
其中l智能控制器2噴水電機3雨刮電機4雨刮片伸縮電機 5位置盤；
圖3中Ul微處理器U2存儲器U3-U4、 U8運算放大器U5 CAN收發器 U6-U7 U9功率管U10繼電器Ql-Q4 M0S管Q5三極體0P1-0P9光電耦合器 Rl- R21電阻Cl-C2電容Dl發射管D2接收管D3、 D4瞬態抑制二極體TVS D5-D10二極體 MG雨刮片電機。
具體實施方式
以下結合附圖1-3對本實用新型的智能雨刮器的控制方法做進一步說明 如圖l所示
該帶網絡接口的汽車智能雨刮器，包括智能控制器1、噴水電機2、雨刮電機3、 雨刮片伸縮電機4、位置盤5，CAN—H、 CAN—L網絡總線，其特徵在於智能控制器1嵌 入固定於整體雨刮器內部，CAN_H、 CAN—L網絡總線通過智能控制器l與噴水電機2、雨 刮電機3、雨刮片伸縮電機4、位置盤5相連接。智能控制器1接收CAN一H、 CAN一L上的 數據信息，發出相應的控制指令，驅動控制噴水電機2噴水或雨刮電機3高速或低速轉 動以實現雨刮的高速或低速刮及雨刮片伸縮電機4進行伸縮，並採集位置盤5信息結合 停車指令使雨刮器停到原位置。
如圖2所示
智能控制器1包括微處理器、傳感器信號、保護與存儲電路、CAN數據通信電路、 驅動控制與檢測反饋電路及執行器，傳感器信號與微處理器相連，保護與存儲電路與微 處理器互聯，CAN數據通信電路與微處理器互連，微處理器與驅動控制與檢測反饋電路 互聯，驅動控制與檢測反饋電路與執行器相連。智能控制器1通過CAN數據通信電路獲 取控制信息，處理後執行相應的控制指令,通過驅動控制電路來驅動相應的執行器動作。
如圖3所示由微處理器Ul及其外圍電路組成智能控制器，微處理器為帶CAN控制器的單片機， 內嵌有控制編碼及數據傳輸協議。微處理器U1從CAN總線上獲取控制信息，執行相應 的控制指令，控制相應的執行器動作，並監測負載工作狀況。
保護與存儲電路由存儲器U2、電阻R1、電容C1組成，存儲器U2的1、 4腳接地，3腳 連接VCC高電平，存儲器U2的8腳連接VCC高電平，並通過電容C1接地，7腳通過電阻R1 接VCC高電平，2腳、5腳、6腳、7腳分別與微處理器U1的3、 4、 5、 50腳相連；
傳感器信號採集控制電路由發射管D1、接收管D2、運算放大器U3、 U4、傳感器S 及電阻R2組成，發射管Dl的一端通過電阻R2連接微處理器Ul的80腳，另一端接地， 接收管D2的一端連接運算放大器U3的2腳，另一端連接VCC高電平，運算放大器U3 的1腳接地，3腳連接微處理器Ul的29腳，運算放大器U4的1腳連接傳感器S的3 腳，運算放大器U4的2腳接地，3腳連接微處理器Ul的31腳，傳感器S的1腳連接 VCC高電平，2腳接地；對雨刮器實現智能控制。
CAN總線數據通信電路由CAN收發器U5、電容C2、瞬態抑制二極體TVS D3、 D4、接插 件CAN組成，CAN收發器U5的8腳連接VCC高電平；3腳接VCC高電平，並通過電容C2接地， CAN收發器U5的2腳接地；7腳和6腳通過兩個反向串聯的瞬態抑制二極體TVS D3、 D4相連， 並與接插件CAN的1、 3腳連接，接插件CAN的2腳接地；l腳和4腳分別依次連接微處理器 Ul的21、 22腳，與微處理器U1實現數據通信。
驅動控制與反饋檢測電路包括雨刮器髙速、低速及停轉控制電路、噴水電機噴水控 制電路、雨刮片伸縮電機伸縮控制電路及位置盤信息採集電路；
雨刮器高速控制電路由光電耦合器0P1、功率管U6、 二極體D5-D6 、電阻R3-R4及接 線端子H組成，光電耦合器0P1的1腳連接微處理器U1的82腳，2腳通過電阻R3接地；4 腳連接VCC高電平，3腳與功率管U6的2腳相連，並通過電阻R4接地，功率管U6的3腳連接 VCC高電平，5腳通過二極體D6與雨刮的高速刮接線端子H相連，並通過二極體D5接地， 功率管U6的1腳接地，4腳連接微處理器U1的26腳；驅動控制雨刮器高速運轉，隨時監 測雨刮器的工作狀況並將其信息及時反饋回微處理器U1 。
噴水電機噴水控制電路由光電耦合器0P2、功率管U7、 二極體D7 、電阻R5-R6及 接線端子M組成，光電耦合器0P2的1腳連接微處理器Ul的85腳，2腳通過電阻R5 接地，4腳連接VCC高電平，3腳與功率管U7的2腳相連，並通過電阻R6接地，功率 管U7的3腳連接VCC高電平，5腳與噴水電機的接線端子M相連，且通過二極體D7接 地，功率管U7的1腳接地，4腳連接微處理器U1的27腳；驅動控制噴水電機噴水，隨時監測噴水電機的工作狀況並將其信息及時反饋回微處理器Ul。
雨刮片伸縮電機伸縮控制電路由光電耦合器OP3-OP6、運算放大器U8、M0S管Ql-Q4 組成的H橋和雨刮片伸縮電機MG及電阻R7-R15組成，光電耦合器OP3的1腳連接微處 理器Ul的79腳；2腳通過電阻R7接地；4腳連接VCC高電平；3腳與MOS管Ql的1 腳相連；並通過電阻R8接地；光電耦合器0P4的1腳連接微處理器U1的93腳；2腳 通過電阻R10接地；4腳連接VCC高電平；3腳與MOS管Q3的1腳相連；並通過電阻 Rll接地；光電耦合器0P5的1腳連接微處理器Ul的92腳；2腳通過電阻R12接地；4 腳連接VCC高電平；3腳與M0S管Q4的1腳相連；並通過電阻R13接地；光電耦合器 0P6的1腳連接微處理器U1的91腳；2腳通過電阻R14接地；4腳連接VCC高電平；3 腳與M0S管Q2的1腳相連；並通過電阻R15接地；M0S管Q1的2腳連接VCC高電平； 3腳與MOS管Q3的2腳相連；MOS管Q3的3腳接地；MOS管Q2的2腳連接VCC高電平； 3腳與MOS管Q4的2腳相連；MOS管Q4的3腳接地；MOS管Ql的3腳通過電阻R9與 雨刮片電機MG—端相連；雨刮片電機MG的另一端與M0S管Q2的3腳相連；運算放 大器U8的1、 2腳與電阻R9的兩端相連；3腳連接微處理器Ul的30腳；驅動控制雨 刮片伸縮電機正反轉，實現雨刮器的伸縮，隨時監測雨刮器的工作狀況並將其信息及時 反饋回微處理器U1。
雨刮器低速控制電路由光電耦合器0P7、功率管U9、繼電器UIO、 二極體D8-D9、 電阻R16-R17及接線端子L組成，光電耦合器0P7的1腳連接微處理器U1的84腳，2 腳通過電阻R16接地，4腳連接VCC高電平，3腳與功率管U9的2腳相連，並通過電阻 R17接地，功率管U9的3腳連接VCC高電平，5腳與繼電器U10的常閉觸點相連，功率 管U9的1腳接地，4腳連接微處理器Ul的28腳，繼電器U10的常閉觸點通過二極體 D9與雨刮的低速刮的接線端子L相連；並通過二極體D8接地，驅動控制雨刮器低速運 轉，隨時監測雨刮器的工作狀況並將其信息及時反饋回微處理器Ul。
雨刮器停轉控制電路由光電耦合器0P8、三極體Q5、繼電器UIO、 二極體DIO、電 阻R18-R19組成，光電耦合器OP8的l腳連接VCC高電平，2腳通過電阻R18連接微處 理器Ul的81腳，3腳接地，4腳與三極體Q5的1腳相連，並通過電阻R19連接VCC 高電平，三極體Q5的3腳連接VCC高電平，2腳與繼電器U10的1腳相連，繼電器UIO 的2腳接地，繼電器UIO的1腳和2腳之間還連有二極體D10;驅動控制雨刮電機停轉。
位置盤信息採集電路由光電耦合器0P9、電阻R20-R21及接線端子A組成，光電耦 合器0P9的4腳連接微處理器U1的83腳，並通過電阻R20連接VCC高電平，3腳和2腳接地，1腳通過電阻R21與雨刮電機位置盤的接線端子A相連；採集位置盤信息。
工作過程
組合開關將對雨刮器的控制信息發送到CAN總線上，通過CAN總線將數據信息傳送 到微處理器U1，微處理器U1經過處理後執行相應的控制指令，控制雨刮電機3高速或 低速刮；雨刮片電機4伸縮刮；噴水電機2噴水。微處理器Ul採集傳感器S信息，根
據預先存入的MAP圖，控制雨刮做左右擺動動作和伸縮動作，使雨刮可以刮到所有的玻 璃，不再留有死角。並每隔30秒檢測雨刮電機3和噴水電機2的工作電流，來監測它 們的工作狀況。當出現斷路時，立即停車；當出現短路時，立即反饋給微處理器Ul， 微處理器U1編碼後通過CAN總線發送出去，控制相應的報警。微處理器U1採集傳感器 S信號，當下小雨時，發出控制指令，控制雨刮間歇刮；當下中雨時，控制雨刮低速刮； 當下大雨時，控制雨刮高速刮。微處理器U1每次執行對雨刮的停止指令時，首先採集 位置盤5信息，直到位置盤5處於缺口位置時，立即控制繼電器U10的常開觸點閉合， 使雨刮電機3短接而迅速制動停車，從而使雨刮器每次停止時都能停在相同的位置。
權利要求1、帶網絡接口的汽車智能雨刮器，包括智能控制器(1)、噴水電機(2)、雨刮電機(3)、雨刮片伸縮電機(4)、位置盤(5)，CAN_H、CAN_L網絡總線，其特徵在於智能控制器(1)嵌入固定於整體雨刮器內部，CAN_H、CAN_L網絡總線通過智能控制器(1)與噴水電機(2)、雨刮電機(3)、雨刮片伸縮電機(4)、位置盤(5)相連接。
2、 根據權利要求1所述的帶網絡接口的汽車智能雨刮器，其特徵在於智能控制 器(1)包括微處理器、傳感器信號、保護與存儲電路、CAN數據通信電路、驅動控制 與檢測反饋電路及執行器，傳感器信號與微處理器相連，保護與存儲電路與微處理器互 聯，CAN數據通信電路與微處理器互連，微處理器與驅動控制與檢測反饋電路互聯，驅 動控制與檢測反饋電路與執行器相連。
3、 根據權利要求l所述的帶網絡接口的汽車智能雨刮器，其特徵在於智能控制 器(1)外部控制接線為CAN一H、 CAN—L兩根網絡數據傳輸連接線。
4、 根據權利要求2所述的帶網絡接口的汽車智能雨刮器，其特徵在於微處理器 為帶CAN控制器的單片機，內嵌有控制編碼及數據傳輸協議。
5、 根據權利要求2所述的帶網絡接口的汽車智能雨刮器，其特徵在於 保護與存儲電路由存儲器U2、電阻R1、電容C1組成，存儲器U2的1、 4腳接地，3腳連接VCC高電平，存儲器U2的8腳連接VCC高電平，並通過電容C1接地，7腳通過電阻R1 接VCC高電平，2腳、5腳、6腳、7腳分別與微處理器U1的3、 4、 5、 50腳相連；傳感器信號採集控制電路由發射管D1、接收管D2、運算放大器U3、 U4、傳感器S 及電阻R2組成，發射管Dl的一端通過電阻R2連接微處理器Ul的80腳，另一端接地， 接收管D2的一端連接運算放大器U3的2腳，另一端連接VCC高電平，運算放大器U3 的1腳接地，3腳連接微處理器Ul的29腳，運算放大器U4的1腳連接傳感器S的3 腳，運算放大器U4的2腳接地，3腳連接微處理器Ul的31腳，傳感器S的1腳連接 VCC高電平，2腳接地；CAN總線數據通信電路由CAN收發器U5、電容C2、瞬態抑制二極體TVS D3、 D4、接插 件CAN組成，CAN收發器U5的8腳連接VCC高電平，3腳接VCC高電平，並通過電容C2接地， CAN收發器U5的2腳接地，7腳和6腳通過兩個反向串聯的瞬態抑制二極體TVS D3、 D4相連， 並與接插件CAN的1、 3腳連接，接插件CAN的2腳接地，l腳和4腳分別依次連接微處理器Ul的21、 22腳，與微處理器U1實現數據通信。
6、根據權利要求2所述的帶網絡接口的汽車智能雨刮器，其特徵在於驅動控制 與反饋檢測電路包括雨刮器高速、低速及停轉控制電路、噴水電機噴水控制電路、雨刮 片伸縮電機伸縮控制電路及位置盤信息採集電路；雨刮器高速控制電路由光電耦合器0P1、功率管U6、 二極體D5-D6 、電阻R3-R4及接 線端子H組成，光電耦合器0P1的1腳連接微處理器U1的82腳，2腳通過電阻R3接地，4腳 連接VCC高電平，3腳與功率管U6的2腳相連，並通過電阻R4接地，功率管U6的3腳連接VCC 高電平，5腳通過二極體D6與雨刮的高速刮接線端子H相連，並通過二極體D5接地，功率 管U6的1腳接地，4腳連接微處理器U1的26腳；噴水電機噴水控制電路由光電耦合器0P2、功率管U7、 二極體D7、電阻R5-R6及 接線端子M組成，光電耦合器0P2的1腳連接微處理器Ul的85腳，2腳通過電阻R5 接地，4腳連接VCC高電平，3腳與功率管U7的2腳相連，並通過電阻R6接地，功率 管U7的3腳連接VCC高電平，5腳與噴水電機的接線端子M相連，並通過二極體D7接 地，功率管U7的1腳接地，4腳連接微處理器U1的27腳；雨刮片伸縮電機伸縮控制電路由光電耦合器0P3-0P6、運算放大器U8、M0S管Ql-Q4 組成的H橋和雨刮片伸縮電機MG及電阻R7-R15組成，光電耦合器0P3的1腳連接微處 理器Ul的79腳，2腳通過電阻R7接地，4腳連接VCC高電平，3腳與MOS管Ql的1 腳相連，並通過電阻R8接地；光電耦合器0P4的1腳連接微處理器U1的93腳，2腳 通過電阻R10接地，4腳連接VCC高電平，3腳與M0S管Q3的1腳相連，並通過電阻 Rll接地；光電耦合器0P5的1腳連接微處理器Ul的92腳，2腳通過電阻R12接地，4 腳連接VCC高電平，3腳與MOS管Q4的1腳相連，並通過電阻R13接地；光電耦合器 0P6的1腳連接微處理器U1的91腳，2腳通過電阻R14接地，4腳連接VCC高電平，3 腳與MOS管Q2的1腳相連，並通過電阻R15接地；M0S管Q1的2腳連接VCC高電平， 3腳與MOS管Q3的2腳相連，MOS管Q3的3腳接地，MOS管Q2的2腳連接VCC高電平， 3腳與MOS管Q4的2腳相連，MOS管Q4的3腳接地，MOS管Ql的3腳通過電阻R9與 雨刮片電機MG—端相連，雨刮片電機MG的另一端與M0S管Q2的3腳相連，運算放大 器U8的1、 2腳與電阻R9的兩端相連，3腳連接微處理器U1的30腳；雨刮器低速控制電路由光電耦合器0P7、功率管U9、繼電器UIO、 二極體D8-D9、 電阻R16-R17及接線端子L組成，光電耦合器0P7的1腳連接微處理器U1的84腳，2 腳通過電阻R16接地，4腳連接VCC高電平，3腳與功率管U9的2腳相連，並通過電阻R17接地，功率管U9的3腳連接VCC高電平，5腳與繼電器U10的常閉觸點相連，功率 管U9的1腳接地，4腳連接微處理器Ul的28腳，繼電器U10的常閉觸點通過二極體 D9與雨刮的低速刮接線端子L相連，並通過二極體D8接地；雨刮器停轉控制電路由光電耦合器0P8、三極體Q5、繼電器UIO、 二極體DIO、電 阻R18-R19組成，光電耦合器0P8的1腳連接VCC高電平，2腳通過電阻R18連接微處 理器Ul的81腳，3腳接地，4腳與三極體Q5的1腳相連，並通過電阻R19連接VCC 高電平，三極體Q5的3腳連接VCC高電平，2腳與繼電器U10的1腳相連，繼電器UIO 的2腳接地，繼電器U10的1腳和2腳之間還連有二極體D10;位置盤信息採集電路由光電耦合器0P9、電阻R20-R21及接線端子A組成，光電耦 合器0P9的4腳連接微處理器U1的83腳，並通過電阻R20連接VCC高電平，3腳和2 腳接地，1腳通過電阻R21與雨刮電機位置盤的接線端子A相連。
專利摘要帶網絡接口的汽車智能雨刮器，屬於汽車車身電氣領域。包括智能控制器(1)、噴水電機(2)、雨刮電機(3)、雨刮片伸縮電機(4)、位置盤(5)，CAN_H、CAN_L網絡總線，其特徵在於智能控制器(1)嵌入固定於整體雨刮器內部，CAN_H、CAN_L網絡總線通過智能控制器(1)與噴水電機(2)、雨刮電機(3)、雨刮片伸縮電機(4)、位置盤(5)相連接。利用CAN網絡數據傳輸協議技術，通過智能控制器進行控制，並且具有智能伸縮、自動檢測控制、自我診斷及自我保護功能、智能化、集成化、節省連接線束、降低故障率等優點。
文檔編號G05B19/042GK201224388SQ200820023689
公開日2009年4月22日 申請日期2008年6月5日 優先權日2008年6月5日
發明者寧 劉, 王曉曉 申請人:山東申普汽車控制技術有限公司