Устройство управления положением подвижной части автомобиля

Настоящая полезная модель относится к техническим средствам управления положением подвижных частей автомобиля, например кресло водителя, фары, зеркала, стеклоподъемники.
Известны системы управления приводом подвижных частей автомобиля, в которых для обнаружения механического препятствия во время перемещения подвижной части используется зависимость тока потребления приводного двигателя от момента на его валу. В качестве датчика увеличения момента на валу приводного двигателя широко применяется либо биметаллическая пластина, либо терморезистор, последовательно соединенные с обмоткой якоря приводного двигателя. При увеличении тока потребления, вызванного увеличением нагрузки на валу приводного двигателя, биметаллическая полоса размыкает цепь питания обмотки якоря приводного двигателя, а терморезистор резко увеличивает сопротивление в цепи питания обмотки якоря приводного двигателя, что равносильно отключению приводного двигателя от питающей сети (ЕР 0625625 А1, 23.11.1994; DE 19639974 А1, 12.06.1997; US 4952080 А, 28.08.1990; US 4915075 А, 10.04.1990; JP 2005016252 А, 20.01.2005; JP 2005194767 А, 21.07.2005).
Общим недостатком приведенных выше технических решений является то, что элементы защиты от перегрузки по току реагируют слишком медленно, и обмотка якоря приводного двигателя продолжительно перегружена, что приводит к быстрому износу ее изоляции и к сокращению срока службы привода. Кроме этого, после отключения приводного двигателя и биметаллическая полоса, и терморезистор возвращаются в исходное состояние и вновь включают приводной двигатель вне зависимости от того, устранена или нет причина перегрузки приводного двигателя. В результате этого приводной двигатель периодически будет запускаться и выключаться, пока не будет устранена причина его перегрузки, что существенно сокращает срок его службы. Более того, биметаллическая полоса и термистор также придут в негодность из-за продолжительной перегрузки по току.
Наиболее близким аналогом является устройство того же назначения, что и заявляемая полезная модель: «Способ и устройство управления электрическим стеклоподъемником автомобиля» (патент RU на изобретение №2463427), содержащее: элемент определения сигнала препятствия закрыванию окна автомобиля, контроллер и исполнительный орган; элемент определения сигнала полностью открытого окна автомобиля, контроллер и исполнительный орган; элемент определения сигнала полностью закрытого окна автомобиля, контроллер и исполнительный орган; элемент определения сигнала препятствия открыванию окна автомобиля, контроллер и исполнительный орган; причем элемент определения сигнала определяет сигнал состояния работы окна автомобиля; соответствующий контроллер принимает соответствующий сигнал определения и посылает сигнал управления соответствующему исполнительному органу; причем управляющие элементы каждого контроллера включают в себя главный управляющий элемент и вспомогательный управляющий элемент, причем главным управляющим элементом является тиристор, симистор, комбинация n-p-n-транзистора и р-n-р-транзистора.
К недостаткам наиболее близкого аналога следует отнести:
1. Избыточное потребление электроэнергии, обусловленное тем, что после срабатывания датчика препятствия и включения реверсивного движения двигателя на удаление от препятствия подвижная часть автомобиля, в данном случае боковое стекло, перемещается до своего крайнего положения, в данном случае - до нижнего положения, после чего по сигналу на закрытие стекла вновь совершает перемещение до крайнего верхнего положения. Налицо неоправданное избыточное перемещение подвижной части автомобиля, и, как следствие этого, неоправданное потребление двигателем электроэнергии и дополнительный перегрев двигателя в процессе этих перемещений, что приводит к преждевременному износу как двигателя, так и элементов конструкции автомобиля, участвующих в этих перемещениях.
2. Неоправданные потери времени на ожидание, связанное с перемещением подвижной части автомобиля при защемлении механического препятствия в сторону от препятствия до своего крайнего положения, с последующим возвратом в положение, заданное до защемления механического препятствия.
3. Область применения наиболее близкого аналога ограничена применением в перемещении стеклоподъемника автомобиля, так как реверс двигателя при защемлении механического препятствия реализован при перемещении подвижной части автомобиля только в одном направлении, в данном случае, при закрывании стекла. Для других подвижных частей автомобиля, например кресла водителя, зеркал, фар, применение данного устройства является неэффективным.
4. Построение контроллера перемещения и источника порогового напряжения на транзисторах, тиристорах и реле не позволяет обеспечить: высокую чувствительность измерения сигнала с выхода датчика препятствия; высокую стабильность порогового напряжения при изменении температуры; высокое быстродействие срабатывания схемы сравнения сигнала с выхода датчика препятствия с заданным пороговым напряжением, что негативно сказывается на безопасности эксплуатации автомобиля.
Задачей, на решение которой направлено предложенное техническое решение, заключается в повышении качества защиты от почвенной коррозии сооружения, находящегося в зоне активного действия блуждающих токов.
Технический результат, отвечающий сформулированной выше задаче, выражается в существенном снижении опасности перезащиты сооружения в зоне действия блуждающих токов.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в устройство управления положением подвижной части автомобиля, содержащее: электрический двигатель; блок управления двигателем, подключенный своими выходами к обмоткам электрического двигателя; первый контроллер перемещения, подключенный своим первым выходом к первому входу блока управления двигателем; блок реверсирования движения, подключенный своим выходом ко второму входу блока управления двигателем, а первым входом - ко второму выходу первого контроллера перемещения; второй контроллер перемещения, подключенный своим первым выходом к третьему входу блока управления двигателем; датчик первого крайнего положения подвижной части автомобиля, подключенный своим выходом к первому входу первого контроллера перемещения; первый датчик препятствия движению подвижной части автомобиля, подключенный своим выходом ко второму входу первого контроллера перемещения, первый источник порогового напряжения, подключенный своим выходом к третьему входу первого контроллера перемещения; датчик второго крайнего положения подвижной части автомобиля, подключенный своим выходом к первому входу второго контроллера перемещения; второй датчик препятствия движению подвижной части автомобиля, подключенный своим выходом ко второму входу второго контроллера перемещения, второй источник порогового напряжения, подключенный своим выходом к третьему входу второго контроллера перемещения, согласно заявляемой полезной модели введены: второй блок реверсирования движения; третий и четвертый источники порогового напряжения; при этом первый блок реверсирования движения дополнительно оснащен вторым входом, подключенным к выходу первого датчика препятствия, и третьим входом, подключенным к выходу третьего источника порогового напряжения; второй контроллер перемещения дополнительно оснащен вторым выходом, подключенным к первому входу второго блока реверсирования движения; блок управления дополнительно оснащен четвертым входом, подключенным к выходу второго блока реверсирования движения, второй вход которого соединен с выходом второго датчика препятствия, а третий вход подключен к выходу четвертого источника порогового напряжения.
Причинно-следственная связь между техническим результатом и введенными в устройство управления положением подвижной части автомобиля существенными признаками заключается в том, что в устройство введены второй блок реверсирования движения, а также третий и четвертый источники порогового напряжения, при этом первый блок реверсирования движения дополнительно оснащен вторым входом, подключенным к выходу первого датчика препятствия, и третьим входом, подключенным к выходу третьего источника порогового напряжения; второй контроллер перемещения дополнительно оснащен вторым выходом, подключенным к первому входу второго блока реверсирования движения; блок управления дополнительно оснащен четвертым входом, подключенным к выходу второго блока реверсирования движения, второй вход которого соединен с выходом второго датчика препятствия, а третий вход подключен к выходу четвертого источника порогового напряжения.
Таким образом, исключение любого из вновь введенных существенных признаков не позволит достичь указанного выше технического результата.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, не позволил обнаружить на дату подачи заявки средства того же назначения, совокупность существенных признаков которого полностью идентична совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели. В результате этого авторами сделан вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию НОВИЗНА.
На чертеже приведена функциональная схема устройства управления положением подвижной части автомобиля.
Позициями на чертеже обозначены:
1 - электрический двигатель;
2 - блок управления двигателем;
3 - первый контроллер перемещения;
4 - первый блок реверсирования движения;
5 - второй контроллер перемещения;
6 - второй блок реверсирования движения;
7 - датчик первого крайнего положения подвижной части автомобиля;
8 - первый датчик препятствия движению подвижной части автомобиля;
9 - датчик второго крайнего положения подвижной части автомобиля;
10 - второй датчик препятствия движению подвижной части автомобиля;
11 - первый источник порогового напряжения;
12 - второй источник порогового напряжения;
13 - третий источник порогового напряжения;
14 - четвертый источник порогового напряжения.
Устройство управления положением подвижной части автомобиля содержит: электрический двигатель (1); блок управления двигателем (2), подключенный своими выходами к обмоткам электрического двигателя (1); первый контроллер перемещения (3), подключенный своим первым выходом к первому входу блока управления двигателем (2); первый блок реверсирования движения (4), подключенный своим выходом ко второму входу блока управления двигателем (2), а первым входом - ко второму выходу первого контроллера перемещения (3); второй контроллер перемещения (5), подключенный своим первым выходом к третьему входу блока управления двигателем (2); второй блок реверсирования движения (6), подключенный своим выходом к четвертому входу блока управления двигателем (2), а первым входом - ко второму выходу второго контроллера перемещения (5); датчик первого крайнего положения подвижной части автомобиля (7), подключенный своим выходом к первому входу первого контроллера перемещения (3); первый датчик препятствия движению подвижной части автомобиля (8), подключенный своим выходом ко второму входу первого контроллера перемещения (3) и ко второму входу первого блока реверсирования движения (4); датчик второго крайнего положения подвижной части автомобиля (9), подключенный своим выходом к первому входу второго контроллера перемещения (5); второй датчик препятствия движению подвижной части автомобиля (10), подключенный своим выходом ко второму входу второго контроллера перемещения (5) и ко второму входу второго блока реверсирования движения (6); первый источник порогового напряжения (11), подключенный своим выходом к третьему входу первого контроллера перемещения (3); второй источник порогового напряжения (12), подключенный своим выходом к третьему входу второго контроллера перемещения (5); третий источник порогового напряжения (13), подключенный своим выходом к третьему входу первого блока реверсирования движения (4); четвертый источник порогового напряжения (14), подключенный своим выходом к третьему входу второго блока реверсирования движения (6).
При реализации устройства управления положением подвижной части автомобиля могут быть использованы следующие электронные компоненты:
В качестве электрического двигателя постоянного тока (1) может быть использован двигатель модели BOSCH LVEAP СЕМ 00. Блок управления двигателем (2) может быть реализован на базе специализированного драйвера модели AN1160. Функции первого контроллера перемещения (3) и первого источника опорного напряжения (11) могут быль реализованы на микросхеме типа dsPIC33EP256MU806, оснащенной встроенным термостабильным источником регулируемого порогового напряжения, встроенным 12-разрядным аналого-цифровым преобразователем для измерения сигнала с выхода первого датчика препятствия (8), компаратором для сравнения данного сигнала с пороговым напряжением (11). Микросхема оснащена дискретным входом для контроля состояния датчика первого крайнего положения подвижной части автомобиля (7) и контроля положения органа управления, с которого на четвертый вход первого контроллера перемещения (3) подается сигнал «Пуск» о начале перемещения подвижной части автомобиля в направлении ее второго крайнего положения. Данная микросхема имеет дискретные выходы для формирования сигналов управления на блок управления двигателем (2). Первый блок реверсирования движения (4) и третий источник порогового напряжения (13) могут быть построены на базе микросхемы типа PIC18F4431, также оснащенной встроенным термостабильным источником порогового напряжения, аналого-цифровым преобразователем, компаратором, дискретными входами и выходами. Функции, выполняемые вторым контроллером перемещения (5) и вторым источником опорного напряжения (12), идентичны функциям первого контроллера перемещения (3) и первого источника опорного напряжения (11), в связи с этим для их реализации используется описанная выше микросхема типа dsPIC33EP256MU806. Функции второго блока реверсирования движения (6) и четвертого источника порогового напряжения (14) идентичны функциям первого блока реверсирования движения (4) и третьего источника порогового напряжения (13), поэтому для из реализации используется та же микросхема PIC18F4431. Первый датчик препятствия (8) и второй датчик препятствия (10) могут быть реализованы на датчике тока потребления электрического двигателя (1). В качестве датчика тока может быть использован резистор типа R5212-lmOm. В качестве датчика первого крайнего положения подвижной части автомобиля (7) и датчика второго крайнего положения подвижной части автомобиля (9) может быть использован любой контактный или бесконтактный датчик, тип и конструкция которого определяются его размещением.
Описание работы устройства управления положением подвижной части автомобиля.
После подачи на устройство питания контроллер перемещения (3) блокирует сигналом на втором своем выходе работу первого блока реверсирования движения (4) и анализирует состояние подключенных к нему датчиков (7) и (8), а контроллер перемещения (5) блокирует сигналом на втором своем выходе работу второго блока реверсирования движения (6) и анализирует состояние подключенных к нему датчиков (9) и (10). Если подвижная часть автомобиля находится в первом крайнем положении, то первый контроллер перемещения (3) своим сигналом на первом своем выходе блокирует работу блока управления двигателем (2), а следовательно, и перемещение подвижной части автомобиля в направлении первого ее крайнего положения. Аналогично посредством сигнала на выходе второго контроллера перемещения (5) будет заблокировано перемещение подвижной части автомобиля в направлении второго ее крайнего положения, если она уже находится в этом положении.
Если оба датчика крайнего положения подвижной части автомобиля: датчик первого крайнего положения подвижной части автомобиля (7) и датчик второго крайнего положения подвижной части автомобиля (9), не препятствуют перемещению подвижной части автомобиля в направлении первого ее крайнего положения, то блокировка работы блока управления двигателем (2) сигналом с выхода первого контроллера перемещения (3) может быть вызвана механическим препятствием, возникшем на пути движения подвижной части автомобиля. При возникновении данной ситуации возрастает ток потребления электрического двигателя (1), что приводит к увеличению сигнала на выходе первого датчика препятствия движению подвижной части автомобиля (8). При превышении данного сигнала порогового значения, формируемого первым источником порогового напряжения (11), первый контроллер перемещения (3) блокирует сигналом на первом своем выходе работу блока управления двигателем (2) и разрешает работу первого блока реверсирования движения (4), который сигналом на своем выходе изменяет воздействием на блок управления двигателем (2) направление перемещения подвижной части автомобиля. При этом «защемленное» механическое препятствие освобождается, а ток потребления двигателя (1) и сигнал на выходе первого датчика препятствия движению подвижной части автомобиля (8) уменьшаются. После снижения тока потребления двигателя (1) ниже порогового значения, формируемого третьим источником порогового напряжения (13), первый блок реверсирования движения (4) блокирует своим выходным сигналом работу блока управления двигателем (2) и подвижная часть автомобиля останавливается, причем задолго до достижения своего крайнего положения. После устранения механического препятствия и возобновления движения в прежнем направлении подвижная часть автомобиля достигает своего первого крайнего положения и останавливается после срабатывания датчика первого крайнего положения подвижной части автомобиля (7). Работа устройства при движении подвижной части автомобиля к своему второму крайнему положению полностью идентична описанной выше, только управление перемещением подвижной части автомобиля осуществляется вторым контроллером перемещения (5), вторым блоком реверсирования движения (6), датчиком второго крайнего положения подвижной части автомобиля (9), вторым датчиком препятствия движению подвижной части автомобиля (10), вторым источником порогового напряжения (12), четвертым источником порогового напряжения (14).
Вышеизложенные сведения показывают, что при использовании заявляемой полезной модели выполнена следующая совокупность условий:
- средство, воплощающее заявляемую полезную модель при ее осуществлении, предназначено для использования в системах управления перемещением подвижных частей автомобиля;
- средство, воплощающее заявляемую полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата, а именно: существенное снижение опасности перезащиты сооружения в зоне действия блуждающих токов.
Для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью средств, описанных в заявке, следовательно, заявляемая полезная модель соответствует критерию ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ.