УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СТЕКЛООЧИСТИТЕЛЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к электрооборудованию транспортных средств и может быть использована для управления работой стеклоочистителя в прерывистом и непрерывном режимах, а также совместно со стеклоомывателем.
Известно устройство управления стеклоочистителем транспортного средства [1], содержащее ключевой элемент, задатчик циклов прерывистой работы, пороговое устройство, датчик тока, схему защиты.
Устройство имеет следующие недостатки:
- схема не содержит защиту от перегрева ключевого элемента;
- сложная схема защиты от короткого замыкания, что снижает надежность изделия;
- при размыкании питания электродвигателя возникает ЭДС большого отрицательного уровня, которая может вызвать пробой ключевого элемента;
- низкая точность останова щеток стеклоочистителя в парковом положении вследствие большого выбега вала электродвигателя под действием ЭДС вращения.
Известен также прерыватель стеклоочистителя программируемый [2], принятый за прототип, имеющий стабилизатор напряжения, входные преобразователи, микроконтроллер, выходной усилитель мощности, электромеханическое реле с контактной группой.
Прототип имеет следующие недостатки:
- отсутствует защита от короткого замыкания и перегрева;
- при размыкании питания электродвигателя возникает ЭДС большого отрицательного уровня, вызывающая быстрый износ контактов электромеханического реле;
- низкая точность останова щеток стеклоочистителя в парковом положении.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности устройства путем обеспечения устройства комплексной интегрированной защитой, повышение точности останова щеток в парковом положении.
Технический результат достигается тем, что в устройство управления стеклоочистителем транспортного средства, содержащее стабилизатор напряжения, преобразователь уровней напряжения, микроконтроллер, моторедуктор, дополнительно введен интеллектуальный электронный ключ, инвертор, электронный ключ, датчик паркового положения, элемент защиты от переполюсовки питания, выход которого связан с входом стабилизатора напряжения и с входом интеллектуального электронного ключа, выход которого соединен с выходом электронного ключа и входом моторедуктора, кинематически связанного со встроенным в него датчиком паркового положения, соединенного выходом с четвертым входом микроконтроллера, связанного первым входом с диагностическим выходом интеллектуального электронного ключа, а вторым входом - с выходом стабилизатора напряжения и с одним из входов преобразователя уровней напряжения, связанного своим выходом с третьим входом микроконтроллера, выход которого соединен с управляющим входом интеллектуального электронного ключа и через инвертор с входом электронного ключа.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.
Устройство управления стеклоочистителем транспортного средства состоит из элемента защиты 1 от переполюсовки питания, стабилизатора 2 напряжения, преобразователя 3 уровней напряжения, интеллектуального электронного ключа 4, микроконтроллера 5, инвертора 6, электронного ключа 7, моторедуктора 8 с датчиком 9 паркового положения.
Элемент защиты 1 может быть выполнен, например, в виде диода с малым прямым падением напряжения. Его назначение - обеспечить защиту ключей 4 и 7, а также всей схемы от неправильной полярности напряжения питания.
Стабилизатор 2 преобразует бортовое напряжение питания в стабилизированное напряжение питания микроконтроллера 5 и других частей схемы.
Преобразователь 3 преобразует напряжения сигналов со штатных подрулевых переключателей транспортного средства во входной сигнал микроконтроллера 5.
Интеллектуальный электронный ключ 4 представляет собой промышленно выпускаемый транзистор типа MOSFET со встроенным обратным диодом, с выходом сигнала ошибки и тремя интегрированными защитами:
- от короткого замыкания в нагрузке;
- превышения тока через нагрузку;
- перегрева полупроводникового кристалла.
Интеллектуальный электронный ключ 4 предназначен для управления питанием электродвигателя моторедуктора 8.
Инвертор 6 изменяет полярность сигнала с выхода микроконтроллера 5 и с заданной задержкой подает его на вход ключа 7.
Электронный ключ 7 является транзистором типа MOSFET со встроенным обратным диодом, которые сообща выполняют функцию ограничения трансформаторной ЭДС электродвигателя моторедуктора 8, возникающей из-за прерывания тока через его обмотку. Дополнительно ключ 7 осуществляет функцию быстрого останова вала моторедуктора 8 при достижении им паркового положения путем реализации режима динамического торможения электродвигателя моторедуктора 8.
Датчик паркового положения 9, встроенного в моторедуктор 8, выдает сигнал логической единицы при отсутствии и логического нуля при наличии паркового положения. Датчик 9 связан кинематической связью с валом моторедуктора 8.
Алгоритм устройства реализован в виде программы управления, находящейся в памяти микроконтроллера 5.
Устройство работает следующим образом.
В зависимости от наличия или отсутствия сигналов режимов работы стеклоочистителя на входах преобразователя 3, устройство формирует прерывистый или непрерывный режим работы стеклоочистителя. При подаче микроконтроллером 5 включающего сигнала на управляющий вход ключа 4, последний открывается и подает напряжение питания на электродвигатель
моторедуктора 8, вал которого начинает вращаться, совершая циклические движения щеток стеклоочистителя; при этом ключ 7 находится в закрытом состоянии, так как инвертор 6 формирует выключающий сигнал на его входе. При подаче выключающего сигнала микроконтроллером 5 на управляющий вход ключа 4, например, при достижении щеток паркового положения в прерывистом режиме, о чем информирует микроконтроллер 5 датчик 9, он закрывается и напряжение питания на электродвигатель моторедуктора 8 не подается, вал которого по инерции продолжает вращаться, обеспечивая движение щеток стеклоочистителя. Через задержку времени, исключающую одновременное открытие ключей 4 и 7, инвертор 6 формирует включающий сигнал на входе ключа 7, который переходит в открытое состояние, обеспечивая замыкание по контуру «обмотка электродвигателя - ключ 7 - масса» токов трансформаторной ЭДС и ЭДС вращения электродвигателя моторедуктора 8. При этом исключается вероятность возникновения опасных перенапряжений в схеме и, одновременно, обеспечивается более точный останов щеток стеклоочистителя в парковом положении вследствие быстрого торможения вала электродвигателя моторедуктора 8. В период времени задержки между переключениями ключей 4 и 7 функцию замыкание тока трансформаторной ЭДС обеспечивает встроенный обратный диод ключа 7.
При возникновении опасных ситуаций, таких как короткое замыкание, или превышение тока в электродвигателе моторедуктора 8, перегрев полупроводникового кристалла ключа 4, в последнем автоматически срабатывает встроенная защита, переводя его в режим, обусловленный его температурно-токовой защитной характеристикой. При этом на диагностическом выходе ключа 4 формируется сигнал ошибки, который информирует микроконтроллер 5 о возникшей неисправности.
Таким образом, представленное техническое решение позволяет повысить надежность устройства, безопасность работы стеклоочистителя и точность останова щеток в парковом положении без существенных затрат.
Указанное устройство реализовано в виде реле управления моторедуктором заднего стеклоочистителя легковых автомобилей моделей ВАЗ 2111, ВАЗ 2112, ВАЗ 2120, ВАЗ 1119, ВАЗ 2172.
Источники известности:
1. Патент №2162801, МПК: В60S 1/08, 1/46, опуб. 10.02.2001
2. Полезная модель №1532, МПК В60S 1/08, опуб. 10.10.2002