專利名稱：邏輯汽車電路故障監護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車電路故障監護裝置，尤其是應用霍爾電流傳感器構成的汽車電路故障監護裝置。
目前的汽車電器線路基本采用負極接地的單線制方式。當汽車電器或線路出現過載或短路時，僅有保險絲擔負保護功能。而對行駛安全有重要作用的燈光信號電路和汽車電路重要組成部份的蓄電池電路，尚未設置監護裝置。
霍爾電流傳感器在直流電路中應用的工作原理和方法，在本人的《霍爾磁感應電子斷路器》(專利號912266090)和《霍爾燈光信號及電器負載監測器》(專利號922046867)中，曾作了較詳細的闡述。
在汽車電路中應用霍爾電流傳感器，構成燈光信號監視器和電子斷路器時，由于傳感器相對集中，電磁轉換線圈間的磁場互有干擾，嚴重時會產生誤動作，調試具有一定難度。而汽車行駛時間有時較長，燈光信號白天工作較少，監測電路長時間接上工作電源，無益于電子器件的使用壽命。
本實用新型的目的是提供一種主要以霍爾電流傳感器構成的汽車電路故障的監測和保護裝置。具有燈光信號故障監視功能；具有發動機電路、照明和信號電路、輔助電器電路的保護功能；具有蓄電池電壓及狀況監測功能。
本實用新型的目的是這樣實現的監護裝置由霍爾燈光信號監視器、霍爾電子斷路器和LED汽車蓄電池監測器三部份組成。霍爾燈光信號監視器和霍爾電子斷路器中的霍爾電流傳感器，由電磁轉換線圈、霍爾開關集成電路和鐵磁屏蔽罩構成。
用霍爾開關集成電路構成的霍爾電流傳感器的工作原理是在磁場中，當磁感應強度B增加到霍爾開關集成電路IC的導通點磁感應強度Bop時，IC輸出為低電平，繼續增加B時，其輸出保持不變。當B減少到IC的截止點磁感應強度Brp時，IC輸出為高電平，繼續減少B時，其輸出保持不變。利用霍爾開關集成電路這一轉移特性，將其置于電磁轉換線圈的鐵芯端面，當電磁轉換線圈中電流變化，使鐵芯端面B超過Bop或低于Brp時，IC將輸出相應的低電平或高電平。
直流電路中應用的霍爾電流傳感器，其電磁轉換線圈圈數計算公式為(公式推導省略)B·Lo＝12.6N·A式中B為轉換線圈所需產生的磁感應強度。
Lo為轉換線圈鐵芯氣隙。
N為轉換線圈圈數。
A為轉換線圈中的電流。
霍爾電流傳感器與電阻或繼電器等傳感器相比較，具有內阻小、壓降低、靈敏度高、輸出可與CMOS、TTL等數字電路兼容，有很強的抗過載、抗震動能力等優點。
應用霍爾電流傳感器對燈光信號和電器的工作電流作檢測，并根據工作電流的大小，輸出相應的傳感信號，經電子控制電路，作出工作(故障)狀態顯示或線路通斷控制，完成汽車電路故障監護的目的。
LED汽車蓄電池監測器可由五級或十級LED線性顯示驅動集成電路構成。汽車電路一般無電壓表指示，傳統以“卡琪表”概示充放電流的大小。用LED作電壓顯示，直觀、清晰、明了，不因車輛運動而影響指示精度。除顯示出蓄電池電壓，還可觀察出蓄電池內阻的變化和電器線路工作的狀態，從而適時維護保養。
由于采用了上述方案，完成了對汽車電路中發動機電路、照明和信號電路、輔助電器電路三大系統的監測和保護功能，增加了汽車行駛的安全性和可靠性。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1是本實用新型的組成框圖。圖1中，1為霍爾電子斷路器；2為LED汽車蓄電池監測器；3為霍爾燈光信號監視器；4為發動機電器電路；5為輔助電器電路；GB為蓄電池；SB1為電源總開關；SB2為信號燈開關；SB3為發動機電器開關；SB4為輔助電器開關；EL為信號燈。
圖2和圖3是兩種霍爾燈光信號監視器的工作原理圖。
圖2中，SB為信號燈開關；L為電磁轉換線圈；X1、X2轉換線圈接線端；IC為霍爾開關集成電路；LED為發光管；VD為極性隔離二極管；EL為信號燈；R1－R3為電阻；g為輸出信號。
圖2的工作原理是合上信號燈開關SB，EL亮。EL的端電壓經R1、R2分壓，VD饋給IC。EL的工作電流流經L，L產生大于IC的導通點磁感應強度Bop的B，IC的2、3端導通，LED滅。當EL故障，L中的B小于IC的截止點磁應強度Brp，IC的2、3端截止，經R3，LED亮，g輸出LED管壓作故障報警信號。
圖3中，LED為變色發光管，G為LED中的綠管，R為LED中的紅管；V1、V2為開關三極管；其余符號同圖2。
圖3的工作原理和圖2相同。合上SB，EL亮。IC的2、3端導通，使V1截止，LED中的G亮，G的管壓經R6使V2導通，LED中的R滅。當EL故障，IC的2、3端截止，經R3，V1導通，使LED中的G滅，V2截止，LED中的R亮，g輸出LED中R的管壓作故障報警信號。圖3適合于IC導通電流較小，不能旁路發光管工作電流時采用。
圖2、圖3中霍爾燈光信號監視器的霍爾電流傳感器和顯示電路的工作電源，接入信號燈開關之后，使之與信號燈同步工作。減少監視器無謂的工作時間，以延長電子器件的使用壽命。
圖4、圖5是二種霍爾電流傳感器的結構示意圖，兩圖中1為鐵芯；2為線圈框；3為止動螺帽；4為螺栓磁極；5為底部固定螺栓磁極；6為霍爾元件固定架；7為鐵磁屏蔽罩；8為定位銷。
圖6、圖7是應用繼電器和固態繼電器為線路通斷開關的兩種霍爾電子斷路器工作原理圖。
圖6中，L為電磁轉換線圈；IC為霍爾開關集成電路；KR為車用繼電器線圈；SCR為單向可控硅；LED為發光管；GB為蓄電池；FU為保險絲；SB1為檢驗和斷路按鈕；SB2為復位按鈕；Kr為繼電器常閉觸點。
圖6的工作原理是L中的電流小于額定動作電流時，Kr閉合，經KR、R5，LED亮。當L中電流大于額定動作電流時，L中B大于IC的Bop，IC的2、3端導通，使V截止，輸出高電平，經R4、VD，觸發SCR導通，LED滅。KR吸合，常閉觸點Kr斷開，線路斷路。L中無電流，IC的2、3端截止，V導通，使SCR觸發信號消失，但SCR維持導通狀態。故障排除后，按SB2，使SCR失去維持電壓而截止，KR釋放，觸點Kr閉合。SB2接法是為故障未排除而復位時，不影響電路的快速的反應。
圖7中，SSR是直流固態繼電器；IC2為反相器；IC3是有置位／復位能力的D觸發器；IC4是功率開關集成電路；C1、C2為電容；R1～R8為工作電阻；其余符號同圖6。
圖7的工作原理是通電瞬間，C1兩端電壓不能躍變，使IC3的R端置高電平IC3的
輸出高電平，D置高電平，當L中電流達到或超過額定動作電流值時，L中B大于Bop，IC1導通輸出低電平，經反相器IC2，使IC3的CL端得一高電平，IC3觸發翻轉，Q為高電平，
成低電平，
經R6、R7饋給IC4的工作電壓消失，IC4截止，使SSR中光電耦合器停止工作，SSR斷路。Q的高電平C2補充電荷。這時L中無電流，IC1截止，輸出高電平，經反相器IC2，IC3的CL端置低電平，電路穩定在斷路狀態。故障排除后，按SB2，C2的電荷經R4釋放，使IC3的R端置高電平，
輸出高電平，IC4導通，SSR導通，供電恢復。
圖8、圖9是以分立元件為電子控制電路的邏輯汽車電路故障監護裝置實施例。圖8為霍爾燈光信號監視器和LED汽車蓄電池監測器。圖9為霍爾電子斷路器。
圖8中，SB1～SB1n為信號燈開關；L1～Ln為電磁轉換線圈；X1～X1n、X2～X2n為轉換線圈接線端；EL1～EL3、EL1n～EL2n為信號燈；IC1～IC1n為霍爾開關集成電路；LED1～LED1n為變色發光管，G為LED中綠管，R為LED中紅管；IC2為時基電路；VD2～VD2n為二極管或門電路；HA為自帶音源蜂鳴器；IC3為十級LED線性顯示驅動集成電路；L2為抗干擾電感；V7為VMOS管；VD7、VD8為穩壓管；V1～V1n、V2～V6為開關三級管；LED2～LED11為發光管；IC3中的MODE為點／條顯示選擇端；RHI、RLO為內分壓電阻的高、低端；REFOUT為基準電壓輸出端；REFADJ為基準電壓調整端；SIG為輸入端；VDD為電源正極；GND為公共端；Q1～Q10為由低至高電壓顯示輸出端。
圖8中由L1至Ln與IC1至IC1n組成n路信號燈霍爾電流傳感器。工作原理以L1為例，當合上SB1，EL1～EL3亮。IC1得工作電壓。當信號燈正常時，L產生B大于Bop，IC1的2、3端導通，LED1的R滅，V1截止，LED1中G亮，顯示工作信號。當EL1～EL3中信號燈出現故障，L1中B小于Brp，IC1的2、3端截止，V1導通，使LED1中G滅。LED1中R亮，顯示故障信號，同時管壓經VD2，使V2導通，IC2進入無穩工作狀態，輸出經R9，使V3間歇導通。自帶音源蜂鳴器HA發出節奏分明的斷續故障報警聲。其余各路工作原理相同，不再贅述。
IC3為十級LED顯示驅動集成電路，LED2～LED11分十級顯示出蓄電池的終了至飽和電壓。在12V電源電路中，顯示區域為10.5～15V，每級0.5V。在24V電源電路中，顯示區域為20～29V，每級1V。改變R10與R11的比值，可調整下限顯示電壓值。改變R12與R13的比值，可調整上限顯示電壓值。
圖8中，R18、R19、C5及V7組成延時電路，延時長短由C5和R19決定。當按SB2，C5充電，并經R19放電，V7導通，IC3進入工作狀態，輸出端對應的各LED顯示出蓄電池電壓，延時結束電路自動切斷。當電路工作時，V5的射極電位由VD7穩定在一固定值上，當蓄電池電壓低于終了電壓，LED2滅，Q1端電位升高，使V5導通。經VD4，V4導通，使HA發出連續音響報警，表示蓄電池需充電或維修。同樣V6的集電極電壓由VD8穩定在一固定值上，當蓄電池電壓高于飽和電壓，LED11亮，Q10端電位降低，使V6導通。經VD5，V4導通，HA發聲報警，表示電壓調節器需修理。
報警器的斷續音響或連續音響，用以區別燈光信號電路故障或蓄電池電路故障。
圖9為n路霍爾電子斷路器，各符同圖6所示，只是顯示LED為變色發光管。以L1為例。當過載或短路時，L1中B大于Bop，IC1導通，V1截止而觸發SCR1導通，KR1吸合使常閉觸點Kr1斷開，LED1中G滅，V2截止，LED1中R亮顯示故障信號，同時R的管壓經VD2、R8，使V3導通，HA發聲報警。按SB2，使SCR1失去維持電壓，可復位。經KR1、R6，LED1中G亮，顯示工作信號，V2導通，LED1中R滅。其它各路與L1相同。
圖10、圖11、圖12是以集成電路為電子控制電路的邏輯汽車電路故障監護裝置另一實施例。
圖10為霍爾燈光信號監視器。圖10中，IC2為七重達林頓晶體管陣列，n路傳感器中的n≤7。以L1為例。合上SB1，EL1～EL3亮，信號燈正常時，L1中B大于IC1的Bop，IC1導通，LED1中R滅使IC2輸入端7置低電平，輸出端10截止，LED1中G亮，顯示工作信號。當EL1～EL3中有燈出現故障時，L1中B小于IC1的Brp，IC1截止，LED1中R亮，顯示故障信號，管壓饋給IC2的輸入端7，輸出端10導通，使LED1中G滅。同時R的管壓經VD2、R5，使V導通，HA發聲報警，其余各路工作原理相同。使用晶體管陣列的優點是無需另設集成塊工作電源。
圖11為LED汽車蓄電池監測器。圖11中IC1為十級LED顯示驅動集成電路；IC2～IC4為運算放大器；IC5為音樂集成電路；IC6為三端穩壓集成電路；BL為揚聲器；其余符號同前圖。
IC1＋級LED顯示驅動集成電路工作原理同圖8中的IC3。改變R1與R2的比值，可調整下限顯示電壓。改變R3與R4的比值，可調整上限顯示電壓。R5和R6給IC2、IC3設定一基準電壓，當蓄電池低于終了電壓，LED1不亮時，Q1電位升高，電壓比較器IC2輸出高電平，或當蓄電池高于飽和電壓，LED10亮時，Q10電位降低，電壓比較器IC3輸出高電平。IC4為電壓跟隨器，提供音樂報警電路IC5工作電壓，經V放大，BL發聲報警，IC6為監測器提供穩定的工作電壓。
圖12是霍爾電子斷路器，圖12中SSR1－SSRn是固態繼電器；IC2、IC3是七重達林頓晶體管陣列；VD2～VD2n是二極管或門電路；其余符號同前圖。圖12的n路斷路器，n≤6。工作原理以L1為例，經R5對SSR1中發光器饋電，使SSR1導通。當L1中電流達到或超過額定動作電流，L1中的B大于IC1的Bop，IC1導通，輸出低電平，IC2輸入端1置低電平，輸出端16成高電平，觸發SCR1導通，SSR1失去工作信號電壓而截止。IC3輸入端1成低電平，輸出端16成高電平，顯示工作狀態的LED1工作電流截止而滅。IC3輸出端16的高電平經VD2，饋給IC2、IC3兩反相器并聯構成的報警電路輸入端7，輸出端10導通，HA發聲報警。其余各路工作原理相同。
通過對附圖和實施例的描述，顯而易見，在本發明范圍內還可以設計出更多的實用電路。
權利要求1.一種邏輯汽車電路故障監護裝置，其特征是監護裝置由霍爾燈光信號監視器，霍爾電子斷路器和LED汽車蓄電池監測器組成。
2.根據權利要求1所述的一種邏輯汽車電路故障監護裝置，其特征是霍爾燈光信號監視器和霍爾電子斷路器中的電流傳感器為霍爾電流傳感器。
3.根據權利要求2的一種邏輯汽車電路故障監護裝置，其特征是霍爾電流傳感器由電磁轉換線圈，霍爾開關集成電路和鐵磁屏蔽罩構成。
4.根據權利要求1的一種邏輯汽車電路故障監護裝置，其特征是霍爾燈光信號監視器中霍爾電流傳感器的電磁轉換線圈串聯在信號燈和信號燈開關之間，其霍爾傳感器和工作(故障)狀態顯示器的工作電壓由信號燈工作電壓提供。
專利摘要一種邏輯汽車電路故障監護裝置，由霍爾燈光信號監視器、霍爾電子斷路器和LED汽車蓄電池監測器組成。可對汽車電路的發動機電路系統，照明和信號電路系統、輔助電器電路系統的工作(故障)狀態，實行監測和保護，增加汽車行駛的安全性和可靠性。
文檔編號G01R31/00GK2159028SQ9320592
公開日1994年3月16日 申請日期1993年3月6日 優先權日1993年3月6日
發明者潘為東 申請人:潘為東
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
