Контроллер системы автоматического управления отопителем автомобиля

Контроллер системы автоматического управления отопителем автомобиля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электрооборудованию транспортных средств и предназначено для использования в автомобиле при осуществлении управления электродвигателем вентилятора отопителя, моторедуктором заслонок воздухораспределения, микромоторедуктором воздушной заслонки и электродвигателем датчика температуры воздуха в салоне по сигналам от датчика температуры воздуха в салоне и датчика положения вала микромоторедуктора.

Известен контроллер системы автоматического управления отопителем автомобиля по сигналам от датчика температуры воздуха в салоне, содержащий корпус с разъемами для соединения с внешней проводкой автомобиля, печатную плату с навесными элементами, в том числе задатчиком температуры воздуха салона, лицевую панель с размещенными на ней ручками переключателя режима работы вентилятора отопителя и задатчика температуры воздуха салона (RU 12814 U1, B60R 16/02, 10.02.2000).

Крепление задатчика температуры воздуха салона непосредственно на печатной плате является достаточно трудоемким и, кроме того, предопределяет при его ручном управлении механическое воздействие на печатную плату. Это отрицательно сказывается на эксплуатационной надежности контроллера даже при тщательном креплении данного задатчика и контроллера в целом.

Наиболее близким к заявленному является контроллер системы автоматического управления отопителем автомобиля по сигналам от датчика температуры воздуха в салоне, содержащий корпус с двумя боковыми защелками, вставляемыми в ответные отверстия на панели приборов, и с разъемами для соединения с внешней проводкой автомобиля, а также печатную плату с навесными элементами и лицевую панель с размещенными на ней ручками переключателя режима работы вентилятора и задатчика температуры воздуха салона, последний из которых соединен с лицевой панелью с помощью защелок прямоугольной формы, введенных в два щелевых отверстия лицевой панели (RU 20890 U1, B60R 16/02, 10.12.2001).

Недостатки известного устройства связаны с невысокой технологичностью сборки, которая еще более усложняется при использовании в нем получившего в последнее время распространение для обеспечения комфортных условий разомкнутого контура ручного регулирования направления, создаваемого вентилятором отопителя воздушного потока с задатчиком воздухораспределения (RU 47817 U1, B60L 1/02, 10.09.2005; RU 56865 U1, B60R 16/02, 27.09.2006). Невысокая технологичность обуславливает повышенную стоимость изготовления контроллера.

Задачей изобретения является создание конструкции контроллера системы автоматического управления отопителем автомобиля, характеризующейся упрощенными и недорогими сборкой и компоновкой, а также приспособленностью к освоенным технологическим процессам и оборудованию.

Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления контроллера.

Технический результат достигается предложенной конструкцией контроллера системы автоматического управления отопителем автомобиля, который содержит переключатель режима работы вентилятора отопителя, предназначенный для дискретного управления интенсивностью поступающего в салон воздушного потока, задатчик температуры воздуха салона и задатчик воздухораспределения, выполненные в виде ступенчатых резистивных модулей, вычислительный блок, выполненный с возможностью приема измерительных сигналов от задатчика воздухораспределения, задатчика температуры воздуха салона, датчика температуры воздуха в салоне и датчика угла поворота вала микромоторедуктора заслонки отопителя, а также с возможностью выдачи управляющих сигналов через соответствующие узлы сопряжения на микромоторедуктор заслонки отопителя и моторедуктор воздухораспределения для обеспечения замкнутого контура автоматического регулирования температуры воздуха салона автомобиля и разомкнутого контура ручного регулирования воздухораспределения и взаимосвязанный через соответствующий узел сопряжения с диагностическим оборудованием, стабилизатор напряжения, предназначенный для питания электродвигателя с крыльчаткой, установленного в датчике температуры воздуха в салоне для повышения интенсивности обдува воздухом термочувствительного элемента датчика, блок стабилизированного бесперебойного электропитания, предназначенный для питания датчика температуры воздуха в салоне, датчика угла поворота вала микромоторедуктора заслонки отопителя и вычислительного блока при выключении замка зажигания и завершения работы вычислительного блока по штатной программе, предусматривающей организацию записи в его память числового значения, однозначно соответствующего положению штока моторедуктора в момент выключения замка зажигания, блок защиты от перенапряжений, корпус, печатную плату, фальшпанель, лицевую панель с маской, один или несколько патронов с лампами подсветки, световод, предназначенный для обеспечения равномерной подсветки символов, шкал и знаков на лицевой панели, и разъем, предназначенный для подключения контроллера к цепям питания и внешним устройствам, при этом вычислительный блок, стабилизатор напряжения, блок стабилизированного бесперебойного электропитания, блок защиты от перенапряжений, узлы сопряжения и упомянутый разъем смонтированы на печатной плате, с одной стороны фальшпанели смонтирован по меньшей мере один патрон с лампой подсветки, с помощью защелок вставлены модуль задатчика воздухораспределения, модуль задатчика температуры воздуха салона, переключатель режима работы вентилятора отопителя и посредством винтов укреплена печатная плата, а с другой стороны с помощью защелок вставлен световод, образованный на основе фальшпанели каркас конструкции контроллера со стороны печатной платы охвачен корпусом, а со стороны световода через маску закрыт лицевой панелью.

На фиг.1 представлен конструктивный состав предложенного контроллера системы автоматического управления отопителем автомобиля, на фиг.2 показано расположение ручек управления на лицевой панели, а на фиг.3 приведена функциональная схема данного устройства.

Основными конструктивными элементами контроллера системы автоматического управления отопителем автомобиля являются корпус 1 (фиг.1), печатная плата 2, фальшпанель 3, световод 4, лицевая панель 5 с маской, патрон 6 с лампой подсветки, ступенчатый резистивный модуль задатчика 7 воздухораспределения, ступенчатый резистивный модуль задатчика 8 температуры воздуха салона, переключатель 9 режима работы вентилятора отопителя. Указанные резистивные модули и переключатель на лицевой панели 5 имеют соответственно ручки 10, 11 и 12 управления (фиг.2).

Функциональными элементами контроллера, помимо упомянутых задатчиков 7,8 и переключателя 9, являются выполненный на микросхеме 16F690 (микроконтроллере) вычислительный блок 13 (фиг.3), составляющий основу контроллера, а также блок 14 защиты от перенапряжений (ограничительный диод 1,5ОД22), блок 15 стабилизированного бесперебойного электропитания, стабилизатор 16 напряжения (в виде широтно-импульсного преобразователя), узел 17 сопряжения (на микросхеме К1040УД4П), узел 18 сопряжения (на микросхеме L6219), узел сопряжения 19 (на микросхеме МС33290) и узел 20 сопряжения (в виде резистивного делителя напряжения).

На фиг.3 показаны также взаимодействующие с контроллером датчик 21 температуры воздуха в салоне, датчик 22 угла поворота вала микромоторедуктора заслонки отопителя, микромоторедуктор 23 заслонки отопителя, диагностическое оборудование 24, моторедуктор 25 воздухораспределения и вентилятор 26 отопителя.

В процессе изготовления заявленного контроллера вычислительный блок 13, блок 14 защиты от перенапряжений, блок 15 стабилизированного бесперебойного электропитания, стабилизатор напряжения 16, узлы 17-19 сопряжения и непоказанный разъем для подключения контроллера к цепям питания и внешним устройствам монтируются на печатной плате 2.

С одной стороны фальшпанели 3 монтируются два патрона 6 с лампами подсветки, с помощью защелок вставляются модуль задатчика 7 воздухораспределения, модуль задатчика 8 температуры воздуха салона и переключатель 9 режима работы вентилятора отопителя и посредством винтов укрепляется печатная плата 2, а с другой стороны с помощью защелок вставляется световод 4.

Образованный на основе фальшпанели 3 каркас конструкции контроллера со стороны печатной платы 2 охватывается корпусом 1, а со стороны световода 4 через маску закрывается лицевой панелью 5.

К лицевой панели 5 приклеивается пленка, на которой изображены символы шкал и цифры. Равномерная подсветка лицевой панели 5 при помощи световода 4 осуществляется от двух источников света (не показаны).

Важно подчеркнуть, что, в отличие от наиболее близкого аналога (RU 20890 U1), в данной конструкции крепление модуля задатчика 7 воздухораспределения, модуля задатчика 8 температуры воздуха салона, а также переключателя 9 режима работы вентилятора отопителя осуществляется не к лицевой панели 5, а к фальшпанели 3, что существенно упрощает сборку устройства.

Таким образом, в настоящем изобретении имеет место повышенная технологичность конструкции изделия, т.е. совокупность свойств конструкции заявленного контроллера обеспечивает его изготовление, ремонт и техническое обслуживание по наиболее эффективной технологии по сравнению с известными конструкциями того же назначения при одинаковых условиях их изготовления и эксплуатации и при одних и тех же показателях качества. Применение эффективной технологии предполагает оптимальные затраты труда, материалов, средств, времени при технологической подготовке производства, в процессе изготовления, эксплуатации и ремонта, включая подготовку изделия к функционированию, контроль его работоспособности, профилактическое обслуживание.

Аппаратная часть заявленного устройства предназначена для приема и обработки сигналов от датчиков 21 температуры воздуха в салоне и 22 положения вала микромоторедуктора 23 заслонки отопителя и формирования сигналов управления исполнительными механизмами по заданным алгоритмам.

Вычислительный блок 13 со штатным программным управлением в составе заявленного устройства выполняет следующие основные функции:

- управление микромоторедуктором заслонки отопителя;

- управление моторедуктором воздухораспределения;

- обеспечение взаимосвязи с внешним диагностическим оборудованием;

- выполнение алгоритма сохранения данных после выключения замка зажигания.

Принцип действия заявленного контроллера состоит в следующем.

При подсоединенных к устройству внешних исполнительных устройств и датчиков и подаче на потенциальную шину (+) и общий вывод напряжения бортовой сети автомобиля подается питание на вентилятор 26 отопителя. Питание электродвигателя вентилятора 26 отопителя реально осуществляется через цепочку последовательно соединенных резисторов, расположенных в ветиляторе 26. С помощью переключателя 9 режима работы вентилятора отопителя суммарное значение сопротивления указанной цепочки может дискретно изменяться от максимального значения до нуля, а частота вращения вентилятора 26 - соответственно дискретно от минимальной до максимальной.

При подаче на контроллер питания совместно с внешними исполнительными механизмами в исходное состояние приводятся вычислительный блок 13 и все другие входящие в состав устройства узлы и блоки. В процессе опроса состояний всех вышеуказанных узлов, блоков и внешних устройств микроконтроллер вычислительного блока 13 производит проверку на область допустимых значений величин для датчиков и задатчиков, оценивает параметры выходных сигналов узла 17 сопряжения и стабилизатора 16 напряжения, характеризующих режимы работы электродвигателя микромоторедуктора 23 заслонки отопителя и электродвигателя датчика 21 температуры воздуха в салоне. В случае наличия недопустимых отклонений микроконтроллер сохраняет информацию об этом в памяти для последующего считывания с помощью диагностического оборудования 24.

Процессы регулирования в системе управления отопителем осуществляются с помощью двух контуров регулирования: одного замкнутого контура автоматического регулирования температуры воздуха в салоне автомобиля, включающего задатчик 8 температуры воздуха салона, вычислительный блок 13, узел 17 сопряжения, микромоторедуктор 23 заслонки отопителя, датчик 22 угла поворота вала микромоторедуктора заслонки отопителя, датчик 21 температуры воздуха в салоне; другого разомкнутого контура ручного регулирования воздухораспределения, включающего задатчик 7 воздухораспределения, вычислительный блок 13, узел 18 сопряжения и моторедуктор 25 воздухораспределения.

Регулирование температуры воздуха в салоне автомобиля осуществляется с помощью программного обеспечения вычислительного блока 13 по сигналам с выходов датчика 21 температуры воздуха в салоне и датчика 22 положения вала микроэлектродвигателя заслонки отопителя. По данным указанных датчиков 21, 22 и задатчика 8 температуры воздуха салона микроконтроллер вычислительного блока 13 вычисляет требуемое положение воздушной заслонки и подает через узел сопряжения 17 сигнал на включение микромоторедуктора 23 заслонки отопителя. Затем по данным датчика 22 угла поворота вала микромоторедуктора заслонки отопителя микроконтроллер поворачивает вал микромоторедуктора 23 на необходимый угол. При этом механически связанная с валом микромоторедуктора 23 воздушная заслонка также поворачивается на соответствующий угол, который обеспечивает требуемое повышение или понижение температуры воздуха в салоне за счет изменения соотношения потоков горячего и холодного воздуха. В результате периодического опроса выходных данных датчиков 21, 22 и выработки соответствующих управляющих сигналов вычислительный блок 13 поддерживает температуру воздуха в салоне автомобиля на заданном задатчиком 8 уровне.

Регулирование воздухораспределения (управление направлением потока поступающего в салон автомобиля воздуха) осуществляется вручную в следующем порядке.

Заданное с помощью задатчика 7 соотношение воздухораспределения в виде конкретного значения напряжения поступает на соответствующий вход вычислительного блока 13. По результату измерения вычислительный блок 13 на соответствующем управляющем выходе формирует сигнал в виде определенного количества импульсов, которые через узел 18 сопряжения прикладываются к моторедуктору 25 воздухораспределения. При этом шток моторедуктора 25 перемещается на количество шагов, соответствующих количеству поданных на моторедуктор 25 импульсов напряжения, и перемещает на заданный угол механически связанные с ним заслонки воздухораспределения. В результате поток воздуха отопителя перемещается в пространстве салона автомобиля и устанавливается в направлении, заданном задатчиком 7 воздухораспределения.

При выключении замка зажигания сигнал об отключении питания через узел 20 сопряжения поступает на соответствующий измерительный вход вычислительного блока 13. С этого момента времени вычислительный блок 13 осуществляет подготовку устройства к выключению, а его питание обеспечивается блоком 15 стабилизированного бесперебойного питания. При этом микроконтроллер вычислительного блока 13 по сигналу о выключении замка зажигания, поступающему с выхода узла 20 сопряжения, завершает свою работу по штатной программе, предусматривающей организацию записи в его память числового значения, однозначно соответствующего положению штока моторедуктора 25 воздухораспределения в момент выключения замка зажигания. Благодаря этому, при следующем включении замка зажигания и подаче напряжения питания на устройство установка штока моторедуктора 25 в исходное состояние не требуется, так как соответствующее фактическому положению штока в момент выключения замка зажигания числовое значение гарантированно сохраняется в памяти микроконтроллера вычислительного блока 13.

Таким образом, в заявленном контроллере, благодаря наличию в нем блока стабилизированного бесперебойного питания, после выключения замка зажигания сохраняется работоспособность микроконтроллера вычислительного блока 13 в течение времени, достаточного для осуществления им корректного завершения программы с сохранением необходимых данных. Кроме того, предотвращается возможность возникновения сбоев в вычислительном процессе микроконтроллера при внезапных кратковременных понижениях напряжения в бортсети автомобиля, например, при включении мощных потребителей.

Контроллер системы автоматического управления отопителем автомобиля, содержащий

переключатель режима работы вентилятора отопителя, предназначенный для дискретного управления интенсивностью поступающего в салон воздушного потока,

задатчик температуры воздуха салона и задатчик воздухораспределения, выполненные в виде ступенчатых резистивных модулей,

вычислительный блок, выполненный с возможностью приема измерительных сигналов от задатчика воздухораспределения, задатчика температуры воздуха салона, датчика температуры воздуха в салоне и датчика угла поворота вала микромоторедуктора заслонки отопителя, а также с возможностью выдачи управляющих сигналов через соответствующие узлы сопряжения на микромоторедуктор заслонки отопителя и моторедуктор воздухораспределения для обеспечения замкнутого контура автоматического регулирования температуры воздуха в салоне автомобиля и разомкнутого контура ручного регулирования воздухораспределения и взаимосвязанный через соответствующий узел сопряжения с диагностическим оборудованием,

стабилизатор напряжения, предназначенный для питания электродвигателя с крыльчаткой, установленного в датчике температуры воздуха в салоне для повышения интенсивности обдува воздухом термочувствительного элемента датчика,

блок стабилизированного бесперебойного электропитания, предназначенный для питания датчика температуры воздуха в салоне, датчика угла поворота вала микромоторедуктора заслонки отопителя и вычислительного блока при выключении замка зажигания и завершения работы вычислительного блока по штатной программе, предусматривающей организацию записи в его память числового значения, однозначно соответствующего положению штока моторедуктора в момент выключения замка зажигания,

блок защиты от перенапряжений,

корпус,

печатную плату,

фальшпанель,

лицевую панель с маской,

один или несколько патронов с лампами подсветки,

световод, предназначенный для обеспечения равномерной подсветки символов, шкал и знаков на лицевой панели,

и разъем, предназначенный для подключения контроллера к цепям питания и внешним устройствам,

при этом вычислительный блок, стабилизатор напряжения, блок стабилизированного бесперебойного электропитания, блок защиты от перенапряжений, узлы сопряжения и упомянутый разъем смонтированы на печатной плате, с одной стороны фальшпанели смонтирован по меньшей мере один патрон с лампой подсветки, с помощью защелок вставлены модуль задатчика воздухораспределения, модуль задатчика температуры воздуха салона, переключатель режима работы вентилятора отопителя и посредством винтов укреплена печатная плата, а с другой стороны с помощью защелок вставлен световод, образованный на основе фальшпанели каркас конструкции контроллера со стороны печатной платы охвачен корпусом, а со стороны световода через маску закрыт лицевой панелью.