Путевой прибор для электрического транспортного средства

Полезная модель относится к устройствам получения, обработки и выдачи на дисплей контролируемых данных о процессе движения электрического транспортного средства.
Известен электронный измеритель для велосипеда [патент US № 6442505, МПК G01P 3/00, опубл. 27.08.2002], содержащий микропроцессор, жидкокристаллический дисплей, приемник сигнала, датчик сигнала, излучатель, батарею и три переключателя.
Недостаток данного устройства заключается в отсутствии возможности измерения тока, потребляемого от аккумулятора.
Известен компьютер для путешествий с памятью и средствами для определения различных параметров в реальном времени [патент US № 5553007, МПК G01C 23/00, опубл. 03.09.1996], содержащий микропроцессор, дисплей, блок памяти, батарею питания, разъем, датчик движения и переключатели управления, выполненный в виде отдельного модуля.
Недостаток данного устройства заключается в отсутствии возможности измерения тока, потребляемого от аккумулятора.
Известен универсальный велосипедный путевой прибор на PIC контроллере [Сафонов Ю. Универсальный велосипедный путевой прибор на PIC контроллере // Радиохобби, 2002, №3, с. 56-58], содержащий микроконтроллер (PIC контроллер), к входам которого подключены кварцевый резонатор, датчик скорости на основе геркона, шесть кнопок управления, четыре светодиода, выполняющие функцию огней безопасного ночного движения, а к его выходам подключен дисплей на основе жидкокристаллического индикатора, а также источник питания, соединенный с микроконтроллером и дисплеем на основе жидкокристаллического индикатора.
Недостаток универсального велосипедного путевого прибора на PIC контроллере заключается в том, что он содержит большое количество элементов, имеет небольшое количество отображаемых параметров движения, и не имеет возможности измерения тока, потребляемого от аккумулятора, что затрудняет его применение на электрическом транспортном средстве.
Наиболее близким к предложенному является комбинированный велосипедный путевой прибор [Патент РФ №124789, G01C 23/00, B62J 99/00, опубл. 10.02.2013. Бюл. №4], выбранный в качестве прототипа, и содержащий микроконтроллер, выход которого подключен к дисплею на основе жидкокристаллического индикатора, к входам микроконтроллера подключены кнопки управления, выполняющие функции установки, выбора отображаемой функции и коррекции отображаемых параметров, датчик скорости, выполненный на основе геркона, подключенный к входу микроконтроллера, делитель входного напряжения, фильтр и стабилизированный источник питания, работающий в линейном режиме.
Недостаток прототипа заключается в том, что он не имеет возможности измерения тока, потребляемого от аккумулятора электродвигателем электрического транспортного средства, что затрудняет прогнозирование расстояния, которое можно на нем проехать, а также имеет невысокую надежность из-за сильного нагрева, возникающего из-за наличия стабилизированного источника питания, работающего в линейном режиме.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в обеспечении возможности контроля расширенного числа технических параметров, что необходимо для прогнозирования расстояния, которое можно проехать на электрическом транспортном средстве и обеспечения, таким образом, надежности его работы на протяжении запланированного пути.
Техническим результатом является создание путевого прибора для электрического транспортного средства, обладающего повышенным удобством и надежностью в эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что путевой прибор для электрического транспортного средства, содержащий микроконтроллер, к входам которого подключены кнопки управления для выбора отображаемой функции, выбора режима и установки, датчик скорости на основе геркона, а к его выходам подключен дисплей на основе жидкокристаллического индикатора, стабилизированный источник питания, соединенный с микроконтроллером и дисплеем на основе жидкокристаллического индикатора, фильтр, подключенный к входу микроконтроллера, и делитель входного напряжения, выход которого подключен к входу фильтра, при этом дополнительно содержит усилитель, подключенный к входу микроконтроллера, датчик тока, подключенный к входу усилителя, датчик температуры электродвигателя, подключенный к входу микроконтроллера, а также стабилизированный импульсный источник питания с высоким коэффициентом полезного действия.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что путевой прибор для электрического транспортного средства дополнительно содержит датчик тока и усилитель, подключенные к входам микроконтроллера, что дает возможность измерять потребляемый ток при помощи встроенного в микроконтроллер аналого-цифрового преобразователя, датчик температуры электродвигателя, а также стабилизированный импульсный источник питания с высоким коэффициентом полезного действия для питания микроконтроллера и усилителя. Введенные конструктивные элементы позволяют расширить число контролируемых параметров и прогнозировать оставшийся пробег аккумулятора, что обеспечивает удобство эксплуатации путевого прибора и его надежность в процессе эксплуатации.
На фигуре изображена структурная схема путевого прибора для электрического транспортного средства.
Путевой прибор для электрического транспортного средства содержит микроконтроллер 1, выход которого подключен к дисплею на основе жидкокристаллического индикатора 2, к первому входу микроконтроллера 1 подключена кнопка управления 3, выполняющая функцию установки, ко второму входу микроконтроллера 1 подключена кнопка управления 4, предназначенная для выбора отображаемой функции, к третьему входу микроконтроллера 1 подключена кнопка управления 5, предназначенная для коррекции отображаемых параметров, к четвертому входу микроконтроллера 1 подключен датчик скорости 6, выполненный на основе геркона и предназначенный для ввода в микроконтроллер данных о скорости движения электрического транспортного средства, фильтр 7, подключенный к пятому входу микроконтроллера 1, делитель входного напряжения 8, выход которого подключен к входу фильтра 7, а вход которого подключен к аккумулятору электрического транспортного средства, усилитель 9, выход которого подключен шестому входу микроконтроллера 1, датчик тока 10, подключенный к входу усилителя 9, датчик температуры электродвигателя 11, подключенный к седьмому входу микроконтроллера 1, стабилизированный импульсный источник питания 12, соединенный с микроконтроллером 1, жидкокристаллическим индикатором 2 и усилителем 9.
Путевой прибор для электрического транспортного средства работает следующим образом.
При подаче на вход делителя входного напряжения 8 напряжения аккумулятора Uакк, на его выходе появляется напряжение, уменьшенное до значения, необходимого для работы микроконтроллера. Это напряжение подается на пятый вход микроконтроллера 1 через фильтр 7, предназначенный для защиты микроконтроллера 1 от помех, возникающих при работе двигателя электрического транспортного средства. Напряжение аккумулятора измеряется при помощи аналого-цифрового преобразователя, встроенного в микроконтроллер 1. Ток Iакк, протекая от аккумулятора через датчик тока 10, вызывает на нем падение напряжения, которое усиливается усилителем 9, поступает на шестой вход микроконтроллера 1 и измеряется при помощи аналого-цифрового преобразователя, встроенного в микроконтроллер 1.
Скорость движения электрического транспортного средства измеряется при помощи датчика скорости 6, подключенного к четвертому входу микроконтроллера 1. Температура электродвигателя электрического транспортного средства измеряется при помощи датчика температуры электродвигателя 11, подключенного к седьмому входу микроконтроллера 1.
Микроконтроллер 1, дисплей 2 на основе жидкокристаллического индикатора и усилитель 9 подключены к стабилизированному импульсному источнику питания 11.
Микроконтроллер 1 по частоте срабатываний датчика скорости 6, по сигналам с делителя входного напряжения 8 и сигналам с датчика тока 10 вычисляет и отображает на жидкокристаллическом индикаторе одновременно семь параметров движения электрического транспортного средства: напряжение аккумулятора, потребляемый от аккумулятора ток, развиваемую электродвигателем мощность, текущее время, скорость движения, общее пройденное расстояние и поочередно один из следующих параметров: среднюю скорость движения, суточный пробег, время поездки, потребление энергии аккумулятора электрического транспортного средства на 1 км, индикация заряда батареи или температура электродвигателя электрического транспортного средства. При нажатии на кнопку управления 3 "Установка" происходит установка текущего времени на часах. Нажатие на кнопку управления 4 "Функция" вызывает поочередную смену отображаемых средней скорости движения, суточного пробега, времени поездки или потребления энергии аккумулятора электрического транспортного средства на 1 км, индикация заряда батареи или температура электродвигателя. При нажатии на кнопку управления 5 "Коррекция" происходит коррекция данных о диаметре колеса электрического транспортного средства, что необходимо для точного измерения скорости и пройденного расстояния.
В экспериментальном путевом приборе для электрического транспортного средства применены микроконтроллер ATMega8, тактируемый от внутреннего генератора, и дисплей на основе жидкокристаллического индикатора WH1604A. Датчик скорости представляет собой геркон, закрепленный на передней или задней вилке электрического транспортного средства, и работающий от постоянного магнита, закрепленного на его колесе. В качестве стабилизированного импульсного источника питания применен преобразователь напряжения на микросхеме LMR16030 с максимальным входным напряжением 60 В, что позволяет использовать путевой прибор с электрическими транспортными средствами, питающимися от аккумуляторов или бортовой сети электрического транспортного средства в диапазоне напряжений 20-60 В.
Предложенный путевой прибор для электрического транспортного средства имеет большое количество отображаемых параметров движения, позволяет измерять напряжение аккумуляторов электрического транспортного средства, имеет повышенную надежность из-за низкого нагрева, обеспеченного применением стабилизированного импульсного источника питания в высоким коэффициентом полезного действия [Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. - М. : Радио и связь, 1981, с. 118], и может быть использован для обработки и выдачи на дисплей контролируемых данных о процессе движения электрического транспортного средства.
Таким образом, путевой прибор для электрического транспортного средства, содержащий микроконтроллер, к входам которого подключены кнопки управления для выбора отображаемой функции, выбора режима и установки, датчик скорости на основе геркона, а к его выходам подключен дисплей на основе жидкокристаллического индикатора, стабилизированный источник питания, соединенный с микроконтроллером и дисплеем на основе жидкокристаллического индикатора, фильтр, подключенный к входу микроконтроллера, и делитель входного напряжения, выход которого подключен к входу фильтра, который содержит усилитель, подключенный к входу микроконтроллера, датчик тока, подключенный к входу усилителя, датчик температуры электродвигателя, подключенный к входу микроконтроллера, а также стабилизированный импульсный источник питания с высоким коэффициентом полезного действия, обладает повышенным удобством и надежностью в эксплуатации.