汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，包括：位置檢測電路和故障檢測電路；其中，位置檢測電路包括依次連接的交流采樣電路、第一放大電路、濾波電路和整形輸出電路；交流采樣電路的輸入端與電機(jī)連接，用于采集電機(jī)電壓的交流分量；整形輸出電路的輸出端輸出電機(jī)電壓交流分量的脈沖波形，該脈沖波形用于電機(jī)位置檢測的計(jì)算；所述故障檢測電路包括依次連接的直流采樣電路和第二放大電路；直流采樣電路的輸入端與電機(jī)連接，用于采集電機(jī)電壓的直流分量；第二放大電路的輸出端輸出經(jīng)放大的電機(jī)電壓的直流分量，用于電機(jī)故障檢測的判斷。本實(shí)用新型通過對電機(jī)電壓交流分量及直流分量的采集，在無傳感器情況下實(shí)現(xiàn)電機(jī)位置及故障檢測。
【專利說明】汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及汽車窗電機(jī)位置及故障檢測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，大量汽車采用電動系統(tǒng)，例如通過電機(jī)來控制汽車窗的自動升起和關(guān)閉，從而提高了乘坐的舒適性。但是，在自動升窗的過程中，如果誤操作，汽車窗會有卡死、擠壓和傷人的潛在危險。因此，各國法規(guī)也紛紛對汽車窗的防夾進(jìn)行規(guī)定。而在汽車窗的防夾算法中，獲取汽車窗的電機(jī)運(yùn)行位置必不可少。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，檢測汽車窗的電機(jī)運(yùn)行位置通常是通過在電機(jī)或車窗處增加位置傳感器來實(shí)現(xiàn)，這就增加了傳感器及線束的費(fèi)用，以及車輛整體造價及故障率。
[0004]此外，現(xiàn)有的汽車窗電機(jī)故障檢測只通過電流來檢測，當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)而過熱、電阻增大，或電機(jī)短路等故障出現(xiàn)時，則不能檢測出電機(jī)發(fā)生故障。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于提供一種汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，以低成本實(shí)現(xiàn)汽車窗電機(jī)位置檢測，同時解決當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)或短路時不能檢測出電機(jī)故障的問題。
[0006]一種汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，包括:位置檢測電路和故障檢測電路；其中，
[0007]所述位置檢測電路包括:
[0008]輸入端與電機(jī)連接、用于采集所述電機(jī)電壓的交流分量的交流采樣電路；
[0009]用于將所述交流分量進(jìn)行放大的第一放大電路；
[0010]用于將經(jīng)所述第一放大電路放大的交流分量進(jìn)行濾波的濾波電路；和
[0011]用于將經(jīng)所述濾波電路濾波的交流分量進(jìn)行整形的整形輸出電路，所述整形輸出電路的輸出端輸出所述電機(jī)電壓交流分量的脈沖波形，該脈沖波形用于電機(jī)位置檢測的計(jì)算；
[0012]其中，所述交流采樣電路與所述第一放大電路、濾波電路和整形輸出電路依次連接；
[0013]所述故障檢測電路包括:
[0014]直流采樣電路和第二放大電路；
[0015]所述直流采樣電路的輸入端與電機(jī)連接，用于采集電機(jī)電壓的直流分量；
[0016]所述直流采樣電路的輸出端與所述第二放大電路的輸入端連接；
[0017]所述第二放大電路的輸出端輸出經(jīng)放大的電機(jī)電壓的直流分量，用于電機(jī)故障檢測的判斷。
[0018]優(yōu)選地，所述交流采樣電路包括第一電容、第一電阻；
[0019]所述第一電容與第一電阻連接，并且連接端作為所述交流采樣電路的輸入端與所述電機(jī)連接；[0020]所述第一電容的另一端作為所述交流采樣電路的輸出端；
[0021]所述第一電阻的另一端接地。
[0022]優(yōu)選地，所述第一放大電路包括第一放大器、第二電阻、第三電阻；
[0023]所述第一放大器的正向輸入端與所述交流采樣電路的輸出端連接，負(fù)向輸入端通過第三電阻接地，輸出端作為所述第一放大電路的輸出端；
[0024]所述第二電阻的一端與第一放大器的負(fù)向輸入端連接，另一端與第一放大器的輸出端連接。
[0025]優(yōu)選地，所述濾波電路包括第四電阻和第二電容；
[0026]所述第四電阻一端與所述第一放大電路的輸出端連接，另一端通過第二電容接地；
[0027]所述第四電阻與第二電容的連接端作為所述濾波電路的輸出端。
[0028]優(yōu)選地，所述整形輸出電路包括第二放大器、第五電阻、第六電阻；
[0029]所述第二放大器的正向輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，負(fù)向輸入端通過第六電阻接地，輸出端作為所述整形輸出電路的輸出端；
[0030]所述第五電阻的一端與第一放大器的負(fù)向輸入端連接，另一端與第二放大器的輸出端連接。
[0031]優(yōu)選地，所述直流采樣電路包括所述第一電阻；
[0032]所述第二放大電路包括第三放大器、第七電阻、第八電阻；
[0033]所述第三放大器的正向輸入端與所述第一電阻和第一電容的連接端連接，負(fù)向輸入端通過所述第八電阻接地，輸出端作為所述第二放大電路的輸出端；
[0034]所述第七電阻的一端與第三放大器的負(fù)向輸入端連接，另一端與第三放大器的輸出端連接。
[0035]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，通過對電機(jī)電壓交流分量的采集，并經(jīng)過放大、濾波和整形的處理，最終得到所述交流分量的脈沖波形，由控制電路對該脈沖波形進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算處理，就可以通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)進(jìn)而得知汽車窗電機(jī)的位置，而無需采用專門的位置傳感器來實(shí)現(xiàn)，減少了傳感器及相應(yīng)線束的費(fèi)用以及車輛整體造價，從而以低成本實(shí)現(xiàn)汽車窗電機(jī)位置檢測。同時，通過對電機(jī)電壓直流分量的采集，由控制電路結(jié)合該直流分量和計(jì)算出來的電機(jī)運(yùn)行最小轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的脈沖頻率，綜合判斷電機(jī)是否發(fā)生故障，并且能夠判斷出電機(jī)是否堵轉(zhuǎn)或短路等故障，從而解決當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)或短路時不能檢測出電機(jī)故障的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0038]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路的原理圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0039]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0040]參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，包括位置檢測電路1、故障檢測電路2、電機(jī)3和控制電路4。
[0041]其中，位置檢測電路I包括交流采樣電路10、第一放大電路11、濾波電路12和整形輸出電路13。交流米樣電路10的輸入端與電機(jī)3連接,用于米集電機(jī)電壓的交流分量；交流采樣電路10的輸出端與第一放大電路11、濾波電路12和整形輸出電路13依次連接；整形輸出電路13的輸出端輸出電機(jī)電壓交流分量的脈沖波形，該脈沖波形輸入給控制電路4用于電機(jī)位置檢測的計(jì)算。
[0042]故障檢測電路2包括直流采樣電路20和第二放大電路21。直流采樣電路20的輸入端與電機(jī)3連接，用于采集電機(jī)電壓的直流分量；直流采樣電路20的輸出端與第二放大電路21的輸入端連接；第二放大電路21的輸出端輸出經(jīng)放大的電機(jī)電壓的直流分量,輸入給控制電路4用于電機(jī)故障檢測的判斷。
[0043]在一種實(shí)施方式中，所述控制電路4可由單片機(jī)及其外圍電路組成。
[0044]通常，汽車窗升降器均采用有刷直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，有刷直流電機(jī)具有換相器。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，電機(jī)線圈就會通過換相器與電源進(jìn)行切換。由于線圈是電感性元件，每次在與電源進(jìn)行切換時會有反向電動勢產(chǎn)生，形成交流信號，疊加在電源兩端。由于所選定有刷直流電機(jī)的線圈組數(shù)是固定的(假定為3組)，則電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈就會換相3次。通過采集這些交流信號就可以判斷出電機(jī)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。同一輛汽車車窗玻璃從頂端降到低端的行程是固定的，那么汽車車窗從頂端降到低端的電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)也是固定的，因此，通過對電機(jī)圈數(shù)的計(jì)數(shù)，就可以知道汽車窗處于從頂端到底端的哪個位置。而電機(jī)電壓的交流分量可以用于電機(jī)圈數(shù)的采集。
[0045]因此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，通過對電機(jī)電壓交流分量進(jìn)行采用，通過放大、濾波和整形的處理，最終得到所述交流分量的脈沖波形，由控制電路對該脈沖波形進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算處理，就可以通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)進(jìn)而得知汽車窗的位置，而無需采用專門的位置傳感器來實(shí)現(xiàn)，減少了傳感器及相應(yīng)線束的費(fèi)用以及車輛整體造價。此外，通過對電機(jī)電壓直流分量的采集和放大處理并輸入給控制電路，由控制電路根據(jù)所述交流分量和直流分量共同來判斷電機(jī)是否存在故障，從而解決當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)或短路時不能檢測出電機(jī)故障的問題。
[0046]具體而言，請參考圖2，圖2示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路的原理圖。其中，
[0047]交流采樣電路10包括第一電容Cl、第一電阻Rl ;第一放大電路11包括第一放大器U1、第二電阻R2、第三電阻R3 ;濾波電路12包括第四電阻R4和第二電容C2 ;整形輸出電路13包括第二放大器U2、第五電阻R5、第六電阻R6 ;所述第一電阻Rl構(gòu)成直流采樣電路20 ;所述第二放大電路21包括第三放大器U3、第七電阻和第八電阻。
[0048]具體地，Cl 一端與Rl —端連接，Rl另一端接地，Cl另一端作為交流采樣電路10的輸出端與Ul正向輸入端連接，Cl與Rl的公共端通過電機(jī)M與電源VB連接；
[0049]Ul正向輸入端作為放大電路11的輸入端，Ul負(fù)向輸入端通過R2與Ul的輸出端連接，Ul的輸出端作為放大電路11的輸出端，Ul負(fù)向輸入端還通過R3接地；
[0050]R4 一端作為濾波電路12的輸入端與Ul輸出端連接，R4另一端通過C2接地，R4與C2的公共端作為濾波電路12的輸出端與U2正向輸入端連接；
[0051]U2正向輸入端作為整形輸出電路13的輸入端，U2負(fù)向輸入端通過R5與U2的輸出端連接，U2的輸出端作為整形輸出電路13的輸出端，也即汽車窗電機(jī)位置檢測電路的輸出端，U2負(fù)向輸入端還通過R6接地；
[0052]U3正向輸入端與Rl和Cl的連接端連接，負(fù)向輸入端通過R8接地，R7的一端與U3負(fù)向輸入端連接，另一端與U3輸出端連接，U3輸出端為第二放大電路21的輸出端。
[0053]在本實(shí)施例中，電機(jī)位置檢測電路的工作原理如下:
[0054]電機(jī)M上端連接到電源VB，下端通過采樣電阻Rl兩端的電壓進(jìn)行采樣，采樣電壓包含交直流兩種分量，其中交流分量可以用于電機(jī)M旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的采集。該交流分量通過Cl對Rl的采樣電壓進(jìn)行隔直流處理，提取的交流信號進(jìn)入到由Ul、R2、R3組成的放大電路進(jìn)行放大，具體的放大倍數(shù)根據(jù)不同電機(jī)可以進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)放大后的信號進(jìn)入到由R4和C2構(gòu)成的低通濾波器進(jìn)行濾波，目的是濾除不需要的高頻干擾信號。濾波后的信號進(jìn)入到由U2、R5、R6組成的整形輸出電路進(jìn)行整形，變?yōu)槊}沖波形，該脈沖波形輸入給控制電路用于電機(jī)位置檢測的計(jì)算，控制電路通過對脈沖個數(shù)及脈沖頻率的計(jì)量，即可知道汽車窗的位置。
[0055]在本實(shí)施例中，關(guān)于電機(jī)故障檢測的判斷，原理如下:
[0056]設(shè)車窗玻璃總行程為S，總脈沖個數(shù)為N，則每個脈沖對應(yīng)的行程為S除以N。設(shè)電機(jī)運(yùn)行電流為Ia，電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流Imax，電機(jī)空載電流Imin。電機(jī)運(yùn)行最小轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的脈沖頻率為Fmin。
[0057]如果電機(jī)在堵轉(zhuǎn)區(qū)域，當(dāng)電機(jī)電流大于等于Imax或脈沖頻率小于Fmin時,判斷為電機(jī)堵轉(zhuǎn)；
[0058]如果不在堵轉(zhuǎn)區(qū)域，當(dāng)電機(jī)電流大于等于Imax或脈沖頻率小于Fmin時,判斷為負(fù)載短路；
[0059]當(dāng)電機(jī)電流小于Imin或脈沖頻率小于Fmin時,判斷電機(jī)開路；
[0060]當(dāng)電機(jī)電流為Ia，且脈沖頻率小于Fmin時，判斷電機(jī)過熱或負(fù)載短路；
[0061]當(dāng)電機(jī)電流為Ia，脈沖頻率大于Fmin時，則可對車窗玻璃位置進(jìn)行計(jì)算。
[0062]這里需要說明的是，關(guān)于電機(jī)故障檢測的判斷，此處僅以一種實(shí)施例予以說明，但并不限于上述一種，相關(guān)技術(shù)人員可以根據(jù)需要自行選擇。
[0063]綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，通過對電機(jī)電壓交流分量的采集，并經(jīng)過放大、濾波和整形的處理，最終得到所述交流分量的脈沖波形，由控制電路對該脈沖波形進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算處理，就可以通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)進(jìn)而得知汽車窗電機(jī)的位置，而無需采用專門的位置傳感器來實(shí)現(xiàn)，減少了傳感器及相應(yīng)線束的費(fèi)用以及車輛整體造價，從而以低成本實(shí)現(xiàn)汽車窗電機(jī)位置檢測。同時，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，通過對電機(jī)電壓直流分量的采集，由控制電路結(jié)合該直流分量和計(jì)算出來的電機(jī)運(yùn)行最小轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的脈沖頻率，綜合判斷電機(jī)是否發(fā)生故障，并且能夠判斷出電機(jī)是否堵轉(zhuǎn)或短路等故障，從而解決當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)或短路時不能檢測出電機(jī)故障的問題。
[0064]本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0065]最后，還需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0066]對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，其特征在于，包括:位置檢測電路和故障檢測電路；其中， 所述位置檢測電路包括: 輸入端與電機(jī)連接、用于采集所述電機(jī)電壓的交流分量的交流采樣電路； 用于將所述交流分量進(jìn)行放大的第一放大電路； 用于將經(jīng)所述第一放大電路放大的交流分量進(jìn)行濾波的濾波電路；和用于將經(jīng)所述濾波電路濾波的交流分量進(jìn)行整形的整形輸出電路，所述整形輸出電路的輸出端輸出所述電機(jī)電壓交流分量的脈沖波形，該脈沖波形用于電機(jī)位置檢測的計(jì)算；其中，所述交流采樣電路與所述第一放大電路、濾波電路和整形輸出電路依次連接； 所述故障檢測電路包括: 直流采樣電路和第二放大電路； 所述直流采樣電路的輸入端與電機(jī)連接，用于采集電機(jī)電壓的直流分量； 所述直流采樣電路的輸出端與所述第二放大電路的輸入端連接； 所述第二放大電路的輸出端輸出經(jīng)放大的電機(jī)電壓的直流分量，用于電機(jī)故障檢測的判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，其特征在于，所述交流采樣電路包括第一電容、第一電阻； 所述第一電容與第一電阻連接，并且連接端作為所述交流采樣電路的輸入端與所述電機(jī)連接； 所述第一電容的另一端作為所述交流采樣電路的輸出端； 所述第一電阻的另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，其特征在于，所述第一放大電路包括第一放大器、第二電阻、第三電阻； 所述第一放大器的正向輸入端與所述交流采樣電路的輸出端連接，負(fù)向輸入端通過第三電阻接地，輸出端作為所述第一放大電路的輸出端； 所述第二電阻的一端與第一放大器的負(fù)向輸入端連接，另一端與第一放大器的輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，其特征在于，所述濾波電路包括第四電阻和第二電容； 所述第四電阻一端與所述第一放大電路的輸出端連接，另一端通過第二電容接地； 所述第四電阻與第二電容的連接端作為所述濾波電路的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，其特征在于，所述整形輸出電路包括第二放大器、第五電阻、第六電阻； 所述第二放大器的正向輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，負(fù)向輸入端通過第六電阻接地，輸出端作為所述整形輸出電路的輸出端； 所述第五電阻的一端與第一放大器的負(fù)向輸入端連接，另一端與第二放大器的輸出端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車窗電機(jī)位置及故障檢測電路，其特征在于， 所述直流采樣電路包括所述第一電阻；所述第二放大電路包括第三放大器、第七電阻、第八電阻； 所述第三放大器的正向輸入端與所述第一電阻和第一電容的連接端連接，負(fù)向輸入端通過所述第八電阻接地，輸出端作為所述第二放大電路的輸出端； 所述第七電阻的一端與第三放大器的負(fù)向輸入端連接，另一端與第三放大器的輸出端連接。`
【文檔編號】G01R31/34GK203422454SQ201320465557
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】賈春冬 申請人:北京經(jīng)緯恒潤科技有限公司