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1、(10)申请公布号 CN 103744321 A (43)申请公布日 2014.04.23 CN 103744321 A (21)申请号 201310680469.X (22)申请日 2013.12.12 G05B 19/042(2006.01) H03K 19/14(2006.01) (71)申请人 延锋伟世通电子科技 （上海） 有限公 司 地址 200233 上海市徐汇区田林路 192 号 1 号楼 201-27 室 (72)发明人 梅燕 张庆薇 余凌辉 (74)专利代理机构 上海世贸专利代理有限责任 公司 31128 代理人 严新德 (54) 发明名称 汽车空调系统光耦编码电路 (57)。
2、 摘要 一种汽车空调系统光耦编码电路， 包括单片 机和光电耦合器， 光电耦合器中原边的发光二极 管的正极连接整车电源， 负极与一个第一三极管 的集电极连接， 副边的三极管的发射极与单片机 连接， 副边三极管的集电极与一个电源芯片的正 极连接， 第一三极管的发射极与一个电阻器串联 后接地， 第一三极管的基极与电源芯片的正极连 接， 单片机的第一输入端上并联连接有电阻器和 电容器。 单片机采样副边电压， 同时采样整车电源 电压， 在整车电源采样电压小于系统正常工作电 压最小值时， 在寄存器中保持原有副边电压采样 值。本发明可将汽车空调中旋钮的机械运动转换 成单片机可读入的电信号， 原边电流方便调整。
3、， 克 服了温度漂移和整车电源电压不稳定的问题， 系 统更加稳定。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103744321 A CN 103744321 A 1/1 页 2 1. 一种汽车空调系统光耦编码电路， 包括一个单片机和一个光电耦合器， 所述的光电 耦合器中包括有原边和副边， 所述的原边中包括有一个发光二极管， 所述的副边中包括有 一个副边三极管， 其特征在于 ： 所述的发光二极管的正极连接有一个整车电源正极连接端， 发光二极。
4、管的正极与所述的整车电源正极连接端之间串联有一个第一二极管和一个第一 电阻器， 发光二极管的负极与一个第一三极管的集电极连接， 所述的副边三极管的发射极 与所述的单片机的一个第一输入端连接， 副边三极管的集电极与一个电源芯片的正极输出 端连接， 副边三极管的集电极与所述的电源芯片的正极输出端之间串联连接有一个第二电 阻器， 电源芯片的负极输出端接地， 第一三极管的发射极与一个第三电阻器串联后接地， 第 一三极管的基极与电源芯片的正极输出端连接， 单片机的第一输入端上并联连接有一个第 四电阻器和一个第一电容器， 所述的第四电阻器和所述的第一电容器各自接地。 2. 如权利要求 1 所述的汽车空调系。
5、统光耦编码电路， 其特征在于 ： 利用所述的单片机 采样副边的电压， 同时对整车电源的电压采样， 在整车电源的第一次采样电压小于系统正 常工作电压的最小值时， 在单片机的寄存器中保持原有的副边电压采样值， 单片机进行延 时， 在延时时间内整车电源电压值一直小于系统正常工作电压的最小值时， 单片机触发低 电压保护模式， 整车电源电压在两次以上数目的采样时一直高于系统正常工作电压的最小 值时， 单片机根据副边电压的采样值执行程序。 3. 如权利要求 2 所述的汽车空调系统光耦编码电路， 其特征在于 ： 在整车电源电压在 两次以上数目的采样过程中发生变化且整车电源的采样电压小于系统正常工作电压的最 。
6、小值时， 单片机进行延时和等待， 单片机的寄存器中保持原有的副边电压采样值。 4. 如权利要求 1 所述的汽车空调系统光耦编码电路， 其特征在于 ： 系统正常工作电压 的最小值为 9V。 权 利 要 求 书 CN 103744321 A 2 1/4 页 3 汽车空调系统光耦编码电路 0001 技术领域 : 本发明涉及电学领域， 尤其涉及汽车空调系统的控制器， 特别是一种汽车空调系统光 耦编码电路。 0002 背景技术 : 现有技术中， 汽车空调系统的控制头中越来越多地采用光耦编码电路， 将机械运动用 电信号描述出来， 实现机械状态输入和电信号输出的隔离， 例如， 将旋钮的机械运动转换成 单片机。
7、 MCU 可读入的电信号。由于光耦电路的原边电流在不同的温度和不同的汽车电压 （通常在 9v16v 之间） 下需要有稳定的表现， 同时， 单片机 MCU 对光耦副边的输出的采集需 要考虑到突然掉电等异常状况， 因此目前光耦电路采用以下几种方式 ： 1， 光耦原边的电流由整车电源来控制。这种电路设计成本较低， 但是汽车整车电源的 波动会给光耦原边的电流带来直接的影响， 从而影响副边的输出， 这种设计非常不稳定。 0003 2， 光耦原边的电流直接由电源芯片来控制。这种电路设计比较简单， 同时原边的 电流不受温度， 电压的变化的影响。然而由于光耦的正常工作电流在 15mA 左右， 这样增加 了电源。
8、芯片的负担， 不利于其散热。 0004 3， 由两个三极管组成的恒流电路， 其中一个三极管的 be 结作为电流检测电路。光 耦原边的电流由 be 和限流电阻的比值来决定。这种电路能较好的处理电池电压波动带来 的问题， 但当温度发生变化时， 三极管的 be 结的电压会随着温度而改变， 从而造成这种电 路较差的温度特性， 当温度改变时， 原边电流的变化较大， 副边的输出在不同的温度下区别 也较大。 0005 在上述电路中， 均利用单片机 MCU 采集副边的输出电压， 通过输出电压的变化直 接判断机械部件的位置， 从而执行相应操作。 0006 发明内容 ： 本发明的目的在于提供一种汽车空调系统光耦编。
9、码电路， 所述的这种汽车空调系统光 耦编码电路要解决现有技术中用于汽车空调系统控制头的光耦编码电路中原边电流波动、 散热不良、 电源短时间掉电引起误判断的技术问题。 0007 本发明的这种汽车空调系统光耦编码电路， 包括一个单片机和一个光电耦合器， 所述的光电耦合器中包括有原边和副边， 所述的原边中包括有一个发光二极管， 所述的副 边中包括有一个副边三极管， 其中， 所述的发光二极管的正极连接有一个整车电源正极连 接端， 发光二极管的正极与所述的整车电源正极连接端之间串联有一个第一二极管和一个 第一电阻器， 发光二极管的负极与一个第一三极管的集电极连接， 所述的副边三极管的发 射极与所述的单片。
10、机的一个第一输入端连接， 副边三极管的集电极与一个电源芯片的正极 输出端连接， 副边三极管的集电极与所述的电源芯片的正极输出端之间串联连接有一个第 二电阻器， 电源芯片的负极输出端接地， 第一三极管的发射极与一个第三电阻器串联后接 地， 第一三极管的基极与电源芯片的正极输出端连接， 单片机的第一输入端上并联连接有 一个第四电阻器和一个第一电容器， 所述的第四电阻器和所述的第一电容器各自接地。 0008 进一步的， 利用所述的单片机采样副边的电压， 同时对整车电源的电压采样， 在整 说 明 书 CN 103744321 A 3 2/4 页 4 车电源的第一次采样电压小于系统正常工作电压的最小值时。
11、， 在单片机的寄存器中保持原 有的副边电压采样值， 单片机进行延时， 在延时时间内整车电源电压值一直小于系统正常 工作电压的最小值时， 单片机触发低电压保护模式， 整车电源电压在两次以上数目的采样 时一直高于系统正常工作电压的最小值时， 单片机根据副边电压的采样值执行程序。 0009 进一步的， 在整车电源电压在两次以上数目的采样过程中发生变化且整车电源的 采样电压小于系统正常工作电压的最小值时， 单片机进行延时和等待， 单片机的寄存器中 保持原有的副边电压采样值。 0010 进一步的， 系统正常工作电压的最小值为 9V。 0011 本发明的工作原理是 ： 电源芯片输出恒压， 在正常工作状态下。
12、， 电源芯片的正极输 出打开第一三极管 , 使得光电耦合器的原边导通， 原边的电流大小由电源芯片的正极、 第 一三极管的 BE 压差及第三电阻器决定， 但原边的电流是由整车电源正极连接端提供。因此 可以保证在正常工作状态下光电耦合器不会给电源芯片增加额外负担。 0012 当整车电源电压波动 （波动范围在 9v-16v 之间） 时， 由于电源芯片输出恒压， 所以 流经光电耦合器原边的电流是不变的， 整车电源电压的波动落在第一三极管的集电极和发 射极之间。这样整车电源电压的波动对光电耦合器原边电流所带来的影响被消除掉。 0013 当整车电源电压突然掉电几十个毫秒时， 整车电源正极连接端的电压 在掉。
13、电期 间变成 0V。这时， 光电耦合器原边的电流变成 0A， 光电耦合器副边的三极管处于截止状态， 副边输入到单片机的电压为0V。 光电耦合器副边的电压在整车电源电压掉电前后发生了变 化。 在汽车空调系统中， 电源芯片由于电源线上的大容量的电解电容的放电， 仍然能在整车 电源电压掉电过程中持续有效， 单片机在整车电源掉电过程中仍然能正常工作。 但是， 光耦 输出端的这种变化被单片机直接读入后， 单片机会认为读入任务发生了改变， 给单片机的 判断带来误导。 因此， 在单片机中预设处理程序， 在每次单片机采集光电耦合器副边的电压 时， 同时采样整车电源的电压， 如果第一次采样整车电源电压小于系统正。
14、常工作电压的最 小值时， 认为光电耦合器副边的电压值无效， 单片机的寄存器保持原有的读入值， 同时单片 机延时一段时间。如果在这段延时时间内， 电源电压值一直小于系统正常工作电压的最小 值， 那么系统将进入低电压保护模式。 0014 如果整车电源电压在多次采样时一直高于系统正常工作电压的最小值时， 单片机 采集到光电耦合器副边的电压值为有效。单片机可根据采样值来执行相应的任务。 0015 如果在单片机的多次采样过程中整车电源电压的值发生了变化， 只要单片机采样 到电源电压小于系统正常工作电压的最小值， 系统将延时和等待， 同时单片机寄存器保持 原有的光电耦合器副边的输入值直至电源电压大于统正常。
15、工作电压的最小值， 在单片机等 待的时间内， 系统要么进入低电压保护模式， 要么单片机根据寄存器的内容来执行的相关 任务。 0016 本发明和已有技术相比较， 其效果是积极和明显的。本发明能够将汽车空调系统 中旋钮的机械运动转换成单片机可读入的电信号， 简单方便地实现机电一体化操作 ； 光电 耦合器原边的电流方便调整， 可以克服温度漂移和整车电源电压不稳定所造成的问题 ； 同 时优化系统电源电路的设计 ； 可以屏蔽掉整车电源突然短时间掉电所带来的影响， 使系统 更加稳定 ； 可以扩展成多路副边输出的光耦隔离电路。 0017 附图说明 ： 说 明 书 CN 103744321 A 4 3/4 页。
16、 5 图 1 是本发明的汽车空调系统光耦编码电路的原理示意图。 0018 图 2 是本发明的汽车空调系统光耦编码电路的一个实施例中的单片机的电压采 样处理流程图。 0019 具体实施方式 ： 实施例 1: 如图 1 和图 2 所示， 本发明的汽车空调系统光耦编码电路， 包括一个单片机 MCU 和一 个光电耦合器 IC1， 光电耦合器 IC1 中包括有原边和副边， 原边中包括有一个发光二极管， 副边中包括有一个副边三极管， 其中， 发光二极管的正极连接有一个整车电源正极连接端 DC1， 发光二极管的正极与整车电源正极连接端 DC1 之间串联有一个第一二极管 D1 和一个 第一电阻器 R1， 发光。
17、二极管的负极与一个第一三极管 Q1 的集电极连接， 副边三极管的发射 极与单片机 MCU 的一个第一输入端连接， 副边三极管的集电极与一个电源芯片 DC2 的正极 输出端连接， 副边三极管的集电极与电源芯片 DC2 的正极输出端之间串联连接有一个第二 电阻器 R2， 电源芯片 DC2 的负极输出端接地， 第一三极管 Q1 的发射极与一个第三电阻器 R3 串联后接地， 第一三极管 Q1 的基极与电源芯片 DC2 的正极输出端连接， 单片机 MCU 的第一 输入端上并联连接有一个第四电阻器 R4 和一个第一电容器 C1， 第四电阻器 R4 和第一电容 器 C1 各自接地。 0020 进一步的， 利。
18、用单片机 MCU 采样副边的电压， 同时对整车电源的电压采样， 在整车 电源的第一次采样电压小于系统正常工作电压的最小值时， 在单片机 MCU 的寄存器中保持 原有的副边电压采样值， 单片机 MCU 进行延时， 在延时时间内整车电源电压值一直小于系 统正常工作电压的最小值时， 单片机 MCU 触发低电压保护模式， 整车电源电压在两次以上 数目的采样时一直高于系统正常工作电压的最小值时， 单片机 MCU 根据副边电压的采样值 执行程序。 0021 进一步的， 在整车电源电压在两次以上数目的采样过程中发生变化且整车电源的 采样电压小于系统正常工作电压的最小值时， 单片机MCU进行延时和等待， 单片。
19、机MCU的寄 存器中保持原有的副边电压采样值。 0022 进一步的， 系统正常工作电压的最小值为 9V。 0023 本实施例的工作原理是 ： 电源芯片 DC2 输出恒压， 在正常工作状态下， 电源芯片 DC2 的正极输出打开第一三极管 Q1, 使得光电耦合器 IC1 的原边导通， 原边的电流大小由 电源芯片 DC2 的正极、 第一三极管 Q1 的 BE 压差及第三电阻器 R3 决定， 但原边的电流是由 整车电源正极连接端 DC1 提供。因此可以保证在正常工作状态下光电耦合器 IC1 不会给电 源芯片 DC2 增加额外负担。 0024 当整车电源电压波动 （波动范围在 9v-16v 之间） 时，。
20、 由于电源芯片 DC2 输出恒压， 所以流经光电耦合器IC1原边的电流是不变的， 整车电源电压的波动落在第一三极管Q1的 集电极和发射极之间。这样整车电源电压的波动对光电耦合器 IC1 原边电流所带来的影响 被消除掉。 0025 当整车电源电压突然掉电几十个毫秒时， 整车电源正极连接端 DC1 的电压 在掉 电期间变成 0V。这时， 光电耦合器 IC1 原边的电流变成 0A， 光电耦合器 IC1 副边的三极管 处于截止状态， 副边输入到单片机 MCU 的电压为 0V。光电耦合器 IC1 副边的电压在整车电 源电压掉电前后发生了变化。在汽车空调系统中， 电源芯片 DC2 由于电源线上的大容量的 。
21、说 明 书 CN 103744321 A 5 4/4 页 6 电解电容的放电， 仍然能在整车电源电压掉电过程中持续有效， 单片机 MCU 在整车电源掉 电过程中仍然能正常工作。但是， 光耦输出端的这种变化被单片机 MCU 直接读入后， 单片机 MCU 会认为读入任务发生了改变， 给单片机 MCU 的判断带来误导。因此， 在单片机 MCU 中预 设处理程序， 在每次单片机MCU采集光电耦合器IC1副边的电压时， 同时采样整车电源的电 压， 如果第一次采样整车电源电压小于系统正常工作电压的最小值时， 认为光电耦合器 IC1 副边的电压值无效， 单片机 MCU 的寄存器保持原有的读入值， 同时单片机。
22、 MCU 延时一段时 间。 如果在这段延时时间内， 电源电压值一直小于系统正常工作电压的最小值， 那么系统将 进入低电压保护模式。 0026 如果整车电源电压在多次采样时一直高于系统正常工作电压的最小值时， 单片机 MCU 采集到光电耦合器 IC1 副边的电压值为有效。单片机 MCU 可根据采样值来执行相应的 任务。 0027 如果在单片机 MCU 的多次采样过程中整车电源电压的值发生了变化， 只要单片机 MCU 采样到电源电压小于系统正常工作电压的最小值， 系统将延时和等待， 同时单片机 MCU 寄存器保持原有的光电耦合器 IC1 副边的输入值直至电源电压大于统正常工作电压的最 小值， 在单片机 MCU 等待的时间内， 系统要么进入低电压保护模式， 要么单片机 MCU 根据寄 存器的内容来执行的相关任务。 说 明 书 CN 103744321 A 6 1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103744321 A 7 2/2 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103744321 A 8 。