一种带嵌入式雨刮系统的组合开关.pdf

本发明涉及一种带嵌入式雨刮系统的组合开关，它主要适用于菲亚特汽车中。包括灯光手柄、雨刮手柄、底座，灯光手柄和雨刮手柄分别与底座相连，底座上设置有一安装有嵌入式雨刮控制系统的控制线路板插槽，其特征在于：所述的嵌入式雨刮控制系统主要由外部接口电路部分、单片机控制模块、反相器、单片机电源及高电平信号、后雨刮信号产生单元、间歇信号产生单元、前喷水信号产生单元、后喷水信号产生单元、慢速信号产生单元、快速信号产生单元和继电器组成，具有以下优点：通过设置一种带嵌入式雨刮系统，组合开关的时间控制精度高，导致对整车电脑的信号干扰大大减小；雨刮功能的大电流不通过组合开关，改由继电器承担，增强了组合开关的寿命。

1、  一种带嵌入式雨刮系统的组合开关，包括灯光手柄、雨刮手柄、底座，灯光手柄和雨刮手柄分别与底座相连，底座上设置有一安装有嵌入式雨刮控制系统的控制线路板插槽，其特征在于：所述的嵌入式雨刮控制系统主要由外部接口电路部分、单片机控制模块、反相器、单片机电源及高电平信号、后雨刮信号产生单元、间歇信号产生单元、前喷水信号产生单元、后喷水信号产生单元、慢速信号产生单元、快速信号产生单元和继电器组成，所述的后雨刮信号产生单元、间歇信号产生单元、前喷水信号产生单元、后喷水信号产生单元、慢速信号产生单元和快速信号产生单元的一端分别通过插接件与外部接口电路中相应的开关相接，且后雨刮信号产生单元、间歇信号产生单元、前喷水信号产生单元、后喷水信号产生单元、另一端同时与单片机控制模块U2相连接，所述的单片机控制模块通过反相器与继电器相连接，所述的慢速信号产生单元和快速信号产生单元同时与继电器路部分相连接。

2、  根据权利要求1所述的一种带嵌入式雨刮系统的组合开关，其特征在于：所述的单片机控制模块型号为PIC系列单片机。

3、  根据权利要求1所述的一种带嵌入式雨刮系统的组合开关，其特征在于：所述的底座采用了平移式触点结构的嵌入式整体接触板，用整片铜板冲压成型后一次注塑成型。

4、  根据权利要求1所述的一种带嵌入式雨刮系统的组合开关，其特征在于：还设置有过电压保护电路，所述的过电压保护电路设置在汽车电源电源输入端和继电器与雨刮电机电路之间。

一种带嵌入式雨刮系统的组合开关
技术领域
本发明涉及一种汽车配件，特别是一种带嵌入式雨刮系统的组合开关，它主要适用于菲亚特汽车中。
技术背景
目前，国内组合开关主要由灯光手柄、雨刮手柄、底座和雨刮系统组成，灯光手柄和雨刮手柄分别与底座相连。雨刮系统是通过机械式的触片移动来接通插脚，并通过线束传导电流驱动外置的雨刮间歇器，从而带动雨刮电机工作。雨刮时间精度差；触头通过电流大、要求高；外置雨刮控制器占用空间大，电磁干扰大。
发明内容
本发明目的是旨在克服上述技术缺陷而提供一种雨刮时间精度高且触头通过电流小、不占用外部空间且电磁干扰小的带嵌入式雨刮系统的组合开关。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该种带嵌入式雨刮系统的组合开关，其结构特点是：包括灯光手柄、雨刮手柄、底座，灯光手柄和雨刮手柄分别与底座相连，底座上设置有一安装有嵌入式雨刮控制系统的控制线路板插槽，其特征在于：所述的嵌入式雨刮控制系统主要由外部接口电路部分、单片机控制模块、反相器、单片机电源及高电平信号、后雨刮信号产生单元、间歇信号产生单元、前喷水信号产生单元、后喷水信号产生单元、慢速信号产生单元、快速信号产生单元和继电器组成，所述的后雨刮信号产生单元、间歇信号产生单元、前喷水信号产生单元、后喷水信号产生单元、慢速信号产生单元和快速信号产生单元的一端分别通过插接件与外部接口电路中相应的开关相接，且后雨刮信号产生单元、间歇信号产生单元、前喷水信号产生单元、后喷水信号产生单元、另一端同时与单片机控制模块U2相连接，所述的单片机控制模块通过反相器与继电器相连接，所述的慢速信号产生单元和快速信号产生单元同时与继电器路部分相连接。
本发明所述的单片机控制模块型号为PIC系列单片机。
本发明所述的底座采用了平移式触点结构的嵌入式整体接触板，用整片铜板冲压成型后一次注塑成型。
本发明还设置有过电压保护电路，所述的过电压保护设置在汽车电源电源输入端和继电器与雨刮电机电路之间。
本发明的有益效果是：1.通过设置一种带嵌入式雨刮系统，组合开关的时间控制精度高，导致对整车电脑的信号干扰大大减小；2.雨刮功能的大电流不通过组合开关，改由继电器承担，增强了组合开关的寿命；3.减少了汽车上的零件数量，留出空间为整车设计者增加人性化、个性化功能增加了便利；4.提高了系统的可扩展性，可根据客户需要，在不改动或少量改动硬件的情况下，增加所需功能。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明外部接口部分电路图。
图3为本发明单片机控制模块和反相器电路连接示意图。
图4为本发明信号产生单元电路连接示意图。
图5为本发明电路原理框图。
具体实施方式
参见图1，本发明主要由灯光手柄101、雨刮手柄102、底座103，灯光手柄101和雨刮手柄102分别与底座103相连，以上几个部件及其连接均于现有技术相同或是等同。底座103上设置有一个安装有嵌入式雨刮控制系统104的控制线路板插槽105，组合开关的底座103采用了平移式触点结构的嵌入式整体接触板，用整片铜板冲压成型后一次注塑成型，所有触点在接触板上移动，使空间利用率达到最高，最后在嵌入式雨刮系统104装入后整体体积与普通组合开关大小类似，达到了少占用外部空间的目的。
参见图2-图5，嵌入式雨刮控制系统104主要由外部接口电路部分48、单片机控制模块U2、反相器U1、单片机电源及高电平信号43、后雨刮信号产生单元45、间歇信号产生单元44、前喷水信号产生单元41、后喷水信号产生单元42、慢速信号产生单元46、快速信号产生单元47和继电器J3、J4、J5组成。后雨刮信号产生单元45、间歇信号产生单元44、前喷水信号产生单元41、后喷水信号产生单元42、分别与单片机控制模块U2相连接，单片机控制模块U2与反相器相连接。慢速信号产生单元46和快速信号产生单元47分别通过插接件J1与外部接口电路部分48相连，同时慢速信号产生单元46与继电器J5电路部分相连接，快速信号产生单元47和继电器J3、J5电路部分相连接。后雨刮信号产生单元45、间歇信号产生单元44、前喷水信号产生单元41、后喷水信号产生单元42、分别通过插接件J1与外部接口电路中该组合开关中相应的开关相连接。
单片机控制模块U2采用了美国微芯公司生产的PIC系列单片机，具有内置晶振、看门狗电路、定时器等功能，抗干扰能力强，时间精度通过参数校准精度可以达到±1％以内，单片机除了提供电源的两个端口外，所有端口均可用于信号的输入输出，扩展性强。反相器U1的型号为2000系列。单片机电源及高电平信号43主要由稳压管Z3和电容C3、C1并联后，与限流电阻R8串联后与汽车电源正极相连。间歇信号产生单元44主要由主要电容C2和网络电阻RA2A组成。
工作时，12V的汽车电压经过单片机电源及高电平信号43中的稳压管Z3同时产生了电压大小为5.1V的单片机电源和高电平信号源VCC，当组合开关中的间歇、慢档、快档、后雨刮四档开关未接通时，与相应开关相连接的插接件端口J1-5、J1-6、J1-7、J1-10，各端口受Z3影响，呈现高电平状态，当以上几个开关接通后，端口接地呈低电平状态，从而实现了当开关状态有变化导致电平变化的目的。端口的电平变化通过RA1、RA2、RA3三个网络电阻的电平上拉，将端口信号反馈到单片机控制模块U2的相应管脚上；同时，前喷水信号产生单元41、后喷水信号产生单元42、由于处于相对独立的模块，平时处于不带电状态，呈低电平，通过打开组合开关中的前和/或后洗涤开关，对应的端口J1-1和/或J1-3收到12V电压，通过前喷水信号产生单元41和/或后喷水信号产生单元42中的稳压管Z1和/或Z2产生高电平信号源，直接反馈到单片机控制模块U2的管脚U2-9和/或U2-5上。这样，单片机控制模块U2在不同的六个管脚上接收到了六个来自不同开关的信号，通过内部程序对六个端口的不停扫描，判断出端口的开关变化，并借助单片机控制模块U2强大的逻辑运算功能和预先存储的程序，从端口PA0、PA1输出不同时序的脉冲信号，通过反相器U1的电流放大，控制继电器J4、J5做出不同的吸合动作，在继电器J3、J4、J5的触点上给前后雨刮电机加12V的电压使电机动作。从而达到了根据不同的开关输入状态输出不同的电机控制信号的目的。
本发明还设置有过电压保护单元48、49，它主要四只压敏电阻R4和R1、R2、R3组成对系统提供了瞬间过电压保护，过电压保护单元48、49设置在汽车电源电源输入端和继电器与雨刮电机电路之间。工作时因为当电机启动停止的瞬间会产生感生高电压，对系统产生冲击造成损坏，采用了压敏电阻R1、R2、R3、R4后，当电压升高后，压敏电阻R1、R2、R3、R4在几微秒内由高阻抗变为导通，使电压从此导出，从而保护了整个系统不受损坏，当电压复原稳定后，压敏电阻R1、R2、R3、R4随即也变为高阻抗，将电压提供给系统使用。
因为该产品适用于汽车电器控制，而汽车的工作环境较为恶劣，发动机工作时会产生严重的信号干扰，对电子元件的正常运行造成了考验。为了防止系统受此干扰，在硬件方面，将所有信号产生或接受端设置了电容过滤，部分关键点用了电容/压敏电阻双保险，使收集到的信号尽可能的纯净后提供给单片机控制模块U2处理。同时该组合开关利用数字电路全新搭建了雨刮电路系统104，使组合开关上的触点通过电流仅为毫安级，为组合开关的接触铜片小型化、集约化提供了先决条件，且提高了组合开关的电气寿命。
单片机控制模块U2中的单片机程序在设计过程中，采用了软件陷阱的设计思路。当程序受到干扰跑飞，由陷阱通道直接将程序复位，使程序回到正常位置继续执行。软件陷阱可以使跑飞地程序继续执行，但如果程序跑出了可寻址范围，那软件陷阱就无能为力了，这就要用到“看门狗”了，看门狗在程序执行时不停的等待程序中预设的“喂狗命令”，一旦在一段时间内没有收到“喂狗命令”，说明程序已经跑出可寻址范围，于是它就将程序强制复位，保证程序继续执行。通过这些处理，使系统的抗干扰能力得到了极大的提升，保证了在恶劣环境下的正常使用。
嵌入式雨刮系统104的时间精度从表面上看是仅仅使电机动作整齐，但由于汽车上采取了总线结构，所有的信号都会集中到车身电脑中，所以高精度的时间会降低对车身电脑的干扰。从实际来看，如菲亚特汽车标准要求精度是4±0.26秒，而该系统的精度达到4±0.03秒，远远超过了菲亚特标准，达到了减少对车身电脑干扰的目的。
从线路原理图中可以看到，反相器U1单片机仅用到7只端口，也就是说有5只脚是没有用到的，即该系统还有41.7％的扩展程度(不包括通过程序对已有动作顺序组合变化可作出的调整)。从现有资料来看，除了满足现有菲亚特派力奥等车型需要外，通过少许改动后，可以大部分车型要求，使后续的开发成本大为降低。