CN100356690C - 响应不同输入脉冲的状态监视系统 - Google Patents

Abstract

在用于控制车辆中的电源的状态监视系统(1)中，充电/放电电路(13)具有响应速度传感器(3)的速度脉冲和微型计算机(5)的周期性脉冲中的每一个进行放电的电容器(C31)。当由于异常，未产生任何一个脉冲时，电容器(C31)连续充电而不放电。当电容器(C31)的充电电压达到开关电压(Vx)时，使继电器(8)断开以便切断供给车辆中的不同部件的电源。通常使用充电/放电电路(13)，以便通过根据速度脉冲的可能的最大时间间隔设置开关电压(Vx)来检验速度脉冲和周期性脉冲的产生。

Description

响应不同输入脉冲的状态监视系统

技术领域

本发明涉及具有信号产生电路的状态监视系统，该信号产生电路响应输入脉冲，改变其输出信号电平。

背景技术

在传统的状态监视系统中，当某一设备不能或不正常操作时，使该设备停止操作，但允许在较小危险状态下操作或复位，而不导致异常。该系统包括微型计算机和状态信号产生电路，其当微型计算机由于异常不能生成周期性脉冲时执行预定操作，诸如复位。在例如JP 2000-244292中公开这种电路。

在用于控制供给不同车辆部件的电源的电子控制单元的情况下，要求状态监视系统避免车辆部件的不可控制性。特别地，要求在车辆运行期间维持到车辆部件的电源。还要求不管车辆运行状态如何，只要用于电源控制的微型计算机正常操作，就不能切断电源。

基于由车速传感器连续生成的速度脉冲的时间间隔，能够确定车辆运行。基于从微型计算机连续产生的周期性脉冲的时间间隔，能够确定微型计算机操作状态。最好将状态监视系统构造成仅当不产生速度脉冲和周期性脉冲时，才切断电源。

通过对电容器的充放电，可以测量脉冲的时间间隔，因为电容器的充电电压随间隔的长度改变。速度脉冲和周期性脉冲的间隔大大地不同，因此，必须为速度脉冲和周期性脉冲的每一个提供电容器及其充电/放电电路。因此，状态监视系统要求有许多电路元件并且尺寸变大。

发明内容

因此，本发明的目的是提供能用较少量的电路元件构造并且尺寸很小的状态监视系统。

根据本发明，状态监视系统具有通过交替充放电改变电容器电压的单个电容器。电容器响应彼此不同的每个脉冲，进行充电和放电中的一种。在充放电的一个后，还使电容器进行充电和放电中的另一个。当电容器电压达到预定电平时，状态信号改变其信号电平。在每个操作中，使电容器电压瞬时改变到固定电平，以及以允许连续改变超过预定电平的电容器电压的速率，逐步改变电容器电压。

附图说明

从下述参考附图的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更显而易见。在图中：

图1是表示根据本发明的实施例的状态监视系统的电路图；以及

图2是表示该实施例的操作的时序图。

具体实施方式

首先参考图1，用参考标记1表示状态监视系统并构造成故障防护系统，其当车辆ECU中的微型计算机不能正确操作时，切断供给不同车辆部件的电源。

状态监视系统1由车速传感器3、在车辆ECU中提供的微型计算机5、保持电路7、继电器8、取消电路9和信号产生电路10组成。

速度传感器3具有连接到轮轴的编码器并产生具有随车速改变的时间间隔的速度脉冲。微型计算机5根据点火开关或起动/停止开关(未示出)的操作状态，生成用于指示起动供给车辆的不同部件(未示出)的电源的起动指示信号。当正常操作时，微型计算机5进一步生成具有固定时间间隔的周期性脉冲。当不向其施加速度脉冲和周期性脉冲时，信号产生电路10生成变为有效电平(active level)(高电平)的状态信号。

保持电路7响应来自微型计算机5的起动命令信号，接通在电源线L中提供的继电器8以及保持继电器8的ON状态。当由信号产生电路10产生的状态信号改变成有效电平时，取消电路9断开由保持电路7保持在ON状态中的继电器8。

由速度传感器3产生的速度脉冲的时间间隔随车速改变(例如从10ms到500ms)。将由微型计算机5产生的周期性脉冲的时间间隔设置成短于速度脉冲的固定时间间隔(例如5ms)。假定当速度脉冲的时间间隔达到预定间隔TA(例如500ms)时，停止车辆。

信号产生电路10包括信号转换电路11、充电/放电电路13和输出电路15。信号转换电路11将通过输入端X1施加的低有效速度脉冲转换成高有效速度脉冲(反向速度脉冲)。充电/放电电路13响应信号转换电路11的反向速度脉冲和通过输入端X2施加的周期性脉冲，对电容器C31充放电。输出电路15通过输出端X0输出状态信号，其当电容器C31的充电电压达到预定开关电压Vx时，变为有效电平(高电平)。

信号转换电路11具有PNP晶体管Tr11，其具有连接到电源线L的发射极、通过电阻器R11连接到地的集电极以及连接以接收速度脉冲的基极。晶体管Tr11的集电极还作为输入连接到充电/放电电路13上。二极管D11和电阻器R12均被串联地连接在输入端X1和晶体管Tr11的基极间。二极管D11的阳极通过电阻器R14连接到电源线L。电容器C11和电阻器R13连接在晶体管Tr11的基极和发射极间。电容器C11用于过滤出信号噪声，否则，该信号噪声将施加到晶体管Tr11的基极上。电阻器R13用于稳定晶体管Tr11的基极电势。

在信号转换电路11中，当速度脉冲分别位于低电平和高电平时，晶体管Tr11导通和截止。因此，当车辆行进时，信号转换电路11产生反向速度脉冲，以及当车辆不动时，使反向脉冲固定到低电平上。

输出电路15具有PNP晶体管Tr51和Tr52。晶体管Tr51具有连接到取消电路9的集电极，以便将其集电极输出作为状态信号。晶体管Tr51具有通过二极管D51连接到电源线L的发射极，当晶体管Tr52导通时，产生用于无误地截止晶体管Tr51的偏压。晶体管Tr51具有通过电阻器R52连接到地的基极。电源线L通过二极管D52连接到电源(+B)，防止反向电流。

电容器C51和电阻器R51并联地连接在电源线L和晶体管Tr51的基极之间。电容器C51用于过滤出信号噪声，否则该信号噪声将施加到晶体管Tr51的基极上。电阻器R51用于稳定晶体管Tr51的基极电势。晶体管Tr52具有连接到电源线L的发射极，其集电极连接到晶体管Tr51的基极上，以及其基极连接到充电/放电电路13上。

在输出电路15中，当晶体管Tr52导通时，晶体管Tr51截止，以及施加到取消电路9上的状态信号变为无效电平(低电平)。另一方面，当晶体管Tr52截止时，晶体管Tr51导通，以及施加到取消电路9上的状态信号变为有效电平(高电平)。

充电/放电电路13具有连接到电容器C31的NPN晶体管Tr31。电容器C31一端通过电阻器R31和R32的串联电路连接到电源线L上以及另一端连接到地。晶体管Tr31具有通过电阻器R33连接到电容器C31的非接地端的集电极，以及连接到地的发射极。电阻器R35和电容器C32并联地连接在晶体管Tr31的基极和发射极之间。电阻器R31和R32之间的接点连接到晶体管R52的基极以便向晶体管Tr52施加对应于电容器C31的充电电压的电压。电阻器R31和R32用于以预定速率(时间恒定)逐渐充电电容器C31，以及电阻器R33和晶体管Tr31用于瞬时对电容器C31放电。

在充电/放电电路13中，通过电阻器R36和AC耦合电容器C33的串联电路，施加信号转换电路11的反向速度脉冲。另外，通过电阻器R46和AC耦合电容器C43的串联电路，施加微型计算机5的周期性脉冲。电容器C33和C43通过电阻器R34连接到晶体管Tr31的基极。来自电容器C33和C43的脉冲的电压电平在施加到晶体管Tr31之前，由齐纳二极管D31钳位该脉冲的电压电平。

在充电/放电电路13中，每次反向速度脉冲或周期性脉冲升高时，充电电容器C32。以由电容器C32的电容和电阻器R35的电阻确定的预定速率放电累积在电容器C32中的电荷。应注意到，确定电阻器R34、R35的电阻和齐纳二极管D31的齐纳电压以便电阻器R34和R35间的接点处的电压变得足够高以便必定导通晶体管Tr31。因此，响应来自信号转换电路11或微型计算机5的脉冲，对电容器C32充电。在预定周期期间持续导通晶体管Tr31直到电容器C32的充电电压降到晶体管Tr31的ON电压以下为止。当晶体管Tr31导通时，使电容器C32瞬时放电到固定电压(0V)。

相反，在充电/放电电路13中，通过电阻器R35对该电容器C32放电。如果电容器C32的充电电压降到晶体管Tr31的ON电压以下，则使晶体管Tr31截止。在使晶体管Tr31持续截止的时间周期期间，通过电阻器R31和R32以预定速率使电容器C31逐渐充电。当施加反向速度脉冲或周期性脉冲的至少任何一个时，通过电阻器R33和晶体管Tr31使电容器C31瞬时放电。

当电容器C31持续充电超过预定周期TA(例如500ms)时，电容器C31的充电电压达到开关电压Vx。确定电阻器R31和R32的电阻，以便当电容器C31的充电电压分别低于和高于开关电压Vx时，使晶体管Tr52导通和截止。

在故障防护电路1中，保持电路7响应来自微型计算机5的起动指示信号，导通电源(+B)中的继电器8，以及保持继电器8的ON状态。

只要微型计算机5继续正常操作，响应通过输入端X2从微型计算机5施加的周期性脉冲，通过晶体管Tr31和电阻器R33使电容器C31定期放电，如图2所示。因此，电容器C31的充电电压达不到开关电压Vx，并且使晶体管Tr52和Tr51分别持续导通和截止。由此，通过输出端X0，从输出电路15施加到取消电路9的状态信号仍然处于无效电平。

当由于某些原因，微型计算机5不能正常操作并处于异常状态时，其停止产生周期性脉冲。然而，只要车辆正在行驶，速度传感器3就继续通过输入端X1施加速度脉冲。因此，响应反向速度脉冲，通过(though)晶体管Tr31和电阻器R33使电容器C31放电。以短于预定间隔TA的间隔实现这一放电。电容器C31的充电电压达不到开关电压Vx，如图2所示。因此，从输出电路15施加到取消电路9的状态信号仍然处于无效电平。因此，即使当微型计算机5不能正常操作时，也能维持供给一些车辆部件的电源以便能驱动车辆得以跛行回家(limp-home)。

当微型计算机5处于异常状态以及车辆停止行驶时，由于没有通过输入端X1的来自速度传感器3的速度脉冲，不使电容器C31的电荷放电。如果没有施加速度脉冲超过预定间隔TA，则使电容器C31继续充电，并且电容器C31的充电电压达到开关电压Vx，如图2所示。因此，分别使晶体管Tr52和Tr51截止和导通，以及使从输出电路15施加到取消电路9的状态信号改变成有效电平。取消电路9使该保持电路7停止保持继电器8的ON状态。由此，停止供给车辆中的不同部件的电源。

在状态监视系统1中，仅使用一个充电/放电电路13。即，响应具有比周期性脉冲的重复间隔长的重复间隔的速度脉冲，使电容器C31充电，以及响应每个周期性脉冲，使电容器C31完全放电。因此，不需要分别提供响应速度脉冲和周期性脉冲的充电/放电电路。由此，使装置结构简化并且小型化。

可以用不同方式改进上述实施例。

例如，响应驾驶员的操作导通的确认开关(未示出)可以与电阻器R52串联连接，电阻器R52使输出电路15中的晶体管Tr51的基极接地，以及可以提供报警设备以便当电容器C31的充电电压达到开关电压Vx时，起动该报警设备。在这一实例中，即使当既未产生速度脉冲也未产生周期性脉冲时，也将不立即停止供给车辆的不同部件的电源。仅当驾驶员意识到报警装置起动并操作确认开关时，才会停止电源。由此，能增加操作状态监视系统1的一个以上的状态，以便能使使用状态监视系统1的系统更安全。

另外，代替晶体管Tr51的集电极输出，晶体管Tr52的集电极输出可以用作状态信号。在这一实例中，当既未产生速度脉冲也未产生周期性脉冲时，来自晶体管Tr52的状态信号变为低。

另外，可以将超过两个的脉冲施加到状态监视系统1上。在这一实例中，对应于输入脉冲的每个增加，充电/放电电路13可以具有与串联电路C33-R36以及C43-R46并联的电阻器和AC耦合电容器的一个或多个附加串联电路。根据输入脉冲中的可能的最大时间间隔，可以设置电容器C31的充电速率。

另外，信号产生电路10可以被包含在除故障防护系统以外的任何系统中，当产生多个输入脉冲中的任何一个或未产生任何输入脉冲时，其要求有状态信号。

另外，信号产生电路10可以构造成响应每个输入脉冲，可以使电容器C31瞬时充电到固定电平，以及在时间间隔期间以固定速率逐步放电，以及当电容器电压降低到对应于预定周期TA的预定电平时，转换状态信号电平。

在不背离本发明的精神的情况下，可以另外改进上述实施例。

Claims (5)

1.一种状态监视系统(1)，包括：

多个输入端(X1，X2)，用于接收彼此不同的脉冲；

电容器(C31)，用于当响应施加到所述输入端的脉冲充电和放电时，改变电容器电压；

第一装置(R33，Tr31)，用于执行使所述电容器充电和放电的一个；

第二装置(R31，R32)，用于在所述充电和放电的一个后，执行使所述电容器充电和放电的另一个；以及

输出装置(Tr51，Tr52)，用于当所述电容器电压达到预定电平(Vx)时，产生改变信号电平的状态信号，

其特征在于，

连接所述第一装置(R33，Tr31)以便响应每个脉冲，以及在每个操作中，使所述电容器电压瞬时改变到固定电平，以及

连接所述第二装置(R31，R32)以便以允许连续改变超过所述预定电平的所述电容器电压的速率，逐步改变所述电容器电压。

2.如权利要求1所述的状态监视系统(1)，其中：

所述第一装置(R33，Tr31)是放电装置，它包括在放电通路中提供的开关设备(Tr31)以便响应每个脉冲，仅导通预定时间；以及

所述第二装置(R31，R32)是充电装置。

3.如权利要求1所述的状态监视系统(1)，其中所述输出装置(Tr51，Tr52)仅当操作确认开关时才起作用。

4.如权利要求1至3的任何一个所述的状态监视系统(1)，进一步包括：

在车辆的电源线(L)中提供的功率控制装置(7-9)，用于当所述状态信号由于所述电容器电压达到所述预定电平而改变所述信号电平时，停止电源。

5.如权利要求1至3的任何一个所述的状态监视系统(1)，进一步包括：

速度传感器(3)，用于产生具有对应于车辆速度的时间间隔的速度脉冲，作为所述脉冲中的一个；以及

微型计算机(5)，用于控制车辆操作，以及当正常操作时，定期产生周期性脉冲，作为所述脉冲中的另一个。

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