CN101046139A - 新型车窗防夹系统 - Google Patents

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夏邦信
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Abstract

本发明是一种新型车窗防夹系统，包括：检测控制电路、传感器、微处理器，传感器为装在车窗玻璃边缘的电极传感器，检测控制电路包括微处理器、电容检测芯片、马达驱动芯片，电容检测芯片与电极传感器信号连接。本发明由于采用在车窗玻璃边缘设置电极传感器，当人体(比如裸露的手和头部，或者包裹衣物的身体部分)接触在电极传感器上，都会引起电极传感器的电容变化。检测电路就能迅速采集到这一信息，及时地中止车窗的上升运动，避免人体受到夹伤。这种检测系统具有成本低、性能可靠、反应迅速等优点。

Description

新型车窗防夹系统
技术领域
本发明涉及车窗控制系统，更具体地说涉及用于车窗安全控制防止夹伤的系统。该系统是在间接检测的基础上做出的，具有成本低、检测迅速准确的特点。
背景技术
根据美国国家公路安全局(NHSTA)1997年的一个安全事故调查指出，每年美国大约有499起急诊病例是由于对汽车电动附件的操作引起。而其中大约有93％的受害者是源于汽车电动车窗，32％受害者年龄小于6岁，另有32％受害者年龄小于15岁。为了降低汽车电动附件对人体存在的潜在危险性，美国和欧洲相应提出了FMVSS118和74/60/EEC标准，其中明确规定了关于汽车电动车窗的控制安全规范，并在70年代开始全面实施。在国内因为各种因素至今还未提出国家级的汽车安全规范，随着经济和汽车业的飞速发展，迫切需要制定全国范围内的汽车安全规范，其中就会包括对汽车电动车窗的要求。
国外对70年代后生产的汽车强制要求电动车窗具有防夹功能，伴随着国内各行业逐渐与国际接轨，国内对汽车的安全性也越来越重视。现在具有防夹功能的电动车窗的研发已成为汽车电子产业的一个热点。
目前防夹检测主要有直接检测和间接检测两种方法，一般包括检测控制电路、信号采集部分(如压力传感器等)、给电路元件供电的电源模块，检测控制电路与信号采集部分信号连接，信号采集部分将采集到的信号传送给检测控制电路，检测控制电路根据信号的不同控制车窗的开闭。
下表列出了当代防夹检测的基本方法以及优缺点比较。
  检测类别   检测方法   优点   缺点
  直接检测   红外传感器   反应迅速   成本高
  压力传感器   反应快   安装困难
  间接检测   电机工作电流   成本低，安装简单   对电流纹波敏感，反应迟钝，检测算法复杂，一致性差
  电机转速   成本低，信噪比高   反应迟钝
由上表可以看出，间接检测方式虽然成本低廉，但是检测反应迟钝，很难达到安全保障的要求，直接检测的方式反应速度比较快，但是其成本比较高，且具有一定的安装难度，也有待于改进。
发明内容
要想具有低的检测成本必须以间接检测为前提，因此，本发明是在间接检测的基础上，克服现有防夹技术中间接检测中反应迟钝、检测算法复杂、抗干扰能力差、一致性差等缺陷，提出一种成本低、性能可靠、反应迅速等优点的新型车窗防夹系统。
本发明的另一个目的在于提供一种新型车窗防夹系统，该系统以检测车窗玻璃边缘的电容值为基础，可快速准确地检测车窗的状态，防止夹伤人体及物品。
一种新型车窗防夹系统，该系统包括：检测控制电路、传感器、微处理器，其特征在于：所述的传感器为装在车窗玻璃边缘的电极传感器，检测控制电路包括检测电路、电容检测芯片、马达驱动芯片，微处理器与电容检测芯片、马达驱动芯片信号连接，电容检测芯片与电极传感器信号连接。电极传感器检测车窗信号，实时将信号传输给电容检测芯片，由微处理器对状态进行运算，并提供马达驱动芯片控制车窗的运动，发现有任何异常情况，马达驱动芯片会立即停止车窗的运动。
上述的电极传感器的宽度小于车窗玻璃的厚度。
上述的电极传感器采用以PET作衬底的透明柔性电路板，导电体采用ITO材料，通过镀银的线路进行连接。这样可以配合车窗玻璃的形状，不影响整车的美观。
上述的微处理器还连接有一检测电机工作电流的电流检测电路。结合对电流的计算进一步控制该系统的安全性，这样可以进一步加强车窗的安全性。
上述的电源模块是电流降压型DC-DC开关电源模块，工作频率为100Khz，输出5V低波纹的直流电源VCC。
上述的电源模块的输入端设有用于进行过压保护的TVS管。
上述的电源模块的输入端设有用于进行过流保护的F1。
上述的电源模块的输入端设有用于消除共模干扰的L1。
上述的电源模块的输出端设有用于进行过压保护的TVS管。
上述的马达驱动芯片通过用于过流保护的F2和F3连接电机两端。
本发明由于采用在车窗玻璃边缘设置电极传感器，检测控制电路的微处理器通过电容检测芯片与电极传感器信号连接。当人体(比如裸露的手和头部，或者包裹衣物的身体部分)接触在电极传感器上，都会引起电极传感器的电容变化。检测电路就能迅速采集到这一信息，及时地中止车窗的上升运动，避免人体受到夹伤。这种检测系统具有成本低、性能可靠、反应迅速等优点。
附图说明
图1是本发明一种电极传感器的结构示意图；
图2是本发明一种车窗检测控制电路图。
具体实施方式
本实施例中所述的防夹系统包括：检测控制电路、贴装在车窗玻璃边缘的电极传感器、电源模块，检测控制电路包括微处理器MCU、电容检测芯片、马达驱动芯片，微处理器与电容检测芯片、马达驱动芯片信号连接，电容检测芯片与电极传感器信号连接。上述的微处理器还连接有一检测电机工作电流的电流检测电路。这样可以进一步加强车窗的安全性。
这种防夹系统是通过检测电极传感器的电容来感知人体是否接触在电极传感器上。如图1所示，电极传感器包括有感应部分1和传输导线2，电极传感器贴装在车窗玻璃的边缘(通常是感应部分1贴装于车窗的边缘)，通过传输导线2与检测控制电路及MCU联接，车窗玻璃的厚度为3毫米，电极传感器的宽度应该小于3毫米。在车窗上升过程中，人体(比如裸露的手和头部，或者包裹衣物的身体部分)接触在电极传感器上，都会引起电极传感器的电容变化。检测电路就能迅速采集到这一信息，及时地中止车窗的上升运动，避免人体受到夹伤。本系统采用高灵敏度电容检测芯片，它具有温度补偿功能，能适应环境的变换。这种电容芯片能透过几乎任何电解质采集外部电容变化，如玻璃、塑料、陶瓷、木头，探测的最大厚度为5cm。电极传感器的导电体可以采用铜箔、镀银或者碳膜等材料。衬底可以采用CM-1、FR4或柔性印制板。本系统为了不影响整车的美观，及配合车窗玻璃的形状，电极传感器采用以PET(polyethylene terephthalate)作衬底的透明柔性电路板，导电体采用ITO(Indium Tin Oxide)材料，然后通过镀银的线路进行连接。
在图2电路图中，U1为8位单片机，它有32个引脚，总线频率为2.4576Mhz。第7脚用来校正U3的电容偏差，第8脚用来读取U3的输出信号。第9脚到第13脚控制马达驱动芯片工作，第14和15脚用来检测电机的工作电流反馈值Cur1和Cur2，当电机堵转时，电流急剧上升，MCU可以及时停止车窗运动，防止电机烧坏或者夹伤乘客。U3为电容检测芯片，第5脚连接到电极传感器的输入端。U2为大功率马达驱动芯片，它外接H桥路，能控制电机作正反运动。第20脚接低电平时，U2工作在省电模式。Q5到Q8组成H桥路，驱动电机运动，R9和R10为大电流精密电阻，阻值为0.01Ω，功率为2W，Cur1和Cur2为U1提供电流反馈信息；F2和F3用作电机过流保护。U4和U7为光耦隔离器件，将12V的开关信号RFS1和RFS2转换成5V的逻辑信号RFIN1和RFIN2。电源部分主要由U8构成，U8是电流降压型DC-DC开关电源模块，工作频率为100Khz，输出5V低波纹的直流电源VCC。为了适应恶劣的汽车环境，在开关电源的输入端增加了TVS管D9进行过压保护，用F1进行过流保护，用L1来消除共模干扰，TVS管D11用来做输出端的过压保护。VPW为12V的直流驱动电源输出端，F1和D4用来进行过压和过流保护，C23和C25消除高频和低频脉冲干扰。

Claims (10)

1、一种新型车窗防夹系统，包括：检测控制电路、传感器、微处理器，其特征在于：所述的传感器为装在车窗玻璃边缘的电极传感器，检测控制电路包括检测电路、电容检测芯片、马达驱动芯片，微处理器与电容检测芯片、马达驱动芯片信号连接，电容检测芯片与电极传感器信号连接。
2、根据权利要求1所述的新型车窗防夹系统，其特征在于：上述的电极传感器的宽度小于车窗玻璃的厚度。
3、根据权利要求1或2所述的新型车窗防夹系统，其特征在于：上述的电极传感器采用以PET作衬底的透明柔性电路板，导电体采用ITO材料，通过镀银的线路进行连接。
4、根据权利要求1或2所述的新型车窗防夹系统，其特征在于：上述的微处理器还连接有一检测电机工作电流的电流检测电路。
5、根据权利要求1或2所述的新型车窗防夹系统，其特征在于：上述的电源模块是电流降压型DC-DC开关电源模块，工作频率为100Khz，输出5V低波纹的直流电源VCC。
6、根据权利要求5所述的新型车窗防夹系统，其特征在于：上述的电源模块的输入端设有用于进行过压保护的TVS管。
7、根据权利要求1或2所述的新型车窗防夹系统，其特征在于：上述的电源模块的输入端设有用于进行过流保护的F1。
8、根据权利要求1或2所述的新型车窗防夹系统，其特征在于：上述的电源模块的输入端设有用于消除共模干扰的L1。
9、上述根据权利要求1或2所述的新型车窗防夹系统，其特征在于：上述的电源模块的输出端设有用于进行过压保护的TVS管。
10、根据权利要求1或2所述的新型车窗防夹系统，其特征在于：上述的马达驱动芯片通过用于过流保护的F2和F3连接电机两端。
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PB01 Publication
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