CN102494131B - 利用红外线技术实现的汽车换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用红外线技术实现的汽车换挡装置，包括用于产生换挡器不同档位状态的档位移动控制机构、用于检测档位移动控制机构所产生不同档位状态的检测电路、驱动电路、用于将接收到的信号转化为控制档位状态的信号的档位控制模块，驱动电路将信号输入到档位控制模块中，本发明采用两个红外线发生电路和红外线检测电路，产生档位控制状态信号，通过红外线检测电路接收档位控制状态信号，然后输入到驱动电路处理来实现汽车换挡功能，通过控制信号代替手操纵换档装置，操作简单轻便，减轻了司机的劳动强度，该装置和传统装置比较性能更可靠，抗干扰能力更强，整个装置控制巧妙、结构紧凑、成本低廉、性能可靠具有很好的使用性和推广性。

Description

利用红外线技术实现的汽车换挡装置

技术领域

本发明涉及一种汽车控制器件，特别涉及一种利用红外线技术实现的汽车换挡器。

背景技术

目前在我国，绝大部分的汽车其换档变速均采用手操纵杆来进行，而手操纵换档方法存在着许多缺点，不仅换档操作复杂、动作多、劳动强度大，尤其是重型车换档沉重，人力难以胜任，城市公共汽车换档频繁，也极易使人疲劳；而且手操纵换档是人为判断的，对驾驶员技术水平要求高，换档不易保持在最佳时刻，往往存在不合理驾驶，这样即降低车辆使用寿命，又增加油耗；另外，手动操作换挡的操作动作多，分散了驾驶员的注意力，增加了不安全因素。在国外使用较多的液力自动变速器由于其结构复杂，难于制造维修，造价高，传动效率低，故不能普遍适用于我国普通车辆。

另外，在自动换挡设计中的手动模式也可采用微动开关来实现手动模式的加速与减速，但微动开关的稳定性及其寿命相对比较差，使用时容易被误动作而使其功能失效。另外该方式只能输出两种电平信号，一种为空载电源，另一种为地，很难匹配要求区间电平输入的变速器。自动换挡的手动模式还可以采用磁铁和霍尔开关来手动加速与减速，但这种形式容易受到外部磁场的干扰,特别是在现在车载娱乐和移动电子设备日益丰富的汽车环境中，使用时容易被误动作而使其功能失效。

在国外也有用光电控制的汽车模块，通过在光电三极管基极的光强(Ee)的不同，对应产生光电三极管集电极电流(Ipce)变化来进行控制，由于汽车电源相对较复杂，发光光源受电源影响十分明显，即使接收器件在同一位置状态，集电极电流(Ipce)变化也很大，而光电器件对全部波长的光都有一定的感应，受外界光的影响十分明显，受此因数的制约，这些光电控制模块主要用于检测密闭环境中物件的位置，因此对其使用环境的密闭要求较高。另外，不论是发光二极管(LED)的发光强度，还是光电三极管(photo translator)的集电极电流(Ipce)都受温度影响明显。此类汽车控制模块的输出同样对温度十分敏感，汽车控制模块的使用范围一直难以扩展。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种简便的汽车动力换挡装置，来改变换挡操纵中控制不精确的状况，本发明提出了一种基于红外线控制的汽车换挡装置。该装置与传统的控制装置相比较性能更可靠，抗干扰能力更强。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的利用红外线技术实现的汽车换挡装置，包括挡位移动控制机构、检测电路、驱动电路和挡位控制模块，所述挡位移动控制机构，用于产生换挡器不同挡位状态；所述检测电路，用于检测挡位移动控制机构所产生的不同挡位状态并形成挡位状态信号；所述驱动电路将挡位状态信号输入到挡位控制模块中，所述挡位控制模块，用于将接收到的挡位状态信号转化为控制挡位状态的控制信号。

进一步，所述检测电路包括红外线检测电路，所述红外线检测电路，用于接收穿过挡位移动控制机构的红外线信号；所述红外线检测电路将接收到的信号处理后输入到驱动电路。

进一步，还包括车身控制模块，所述车身控制模块，用于接收汽车换挡器的控制信号并对汽车进行控制，所述车身控制模块与挡位控制模块电连接。

进一步，所述挡位移动控制机构包括挡光装置和至少一个红外线发生电路，所述红外线发生电路，用于产生发向挡位移动控制机构的信号，所述挡光装置能有选择性地遮挡红外线探测器件所发出的信号，以产生不同信号的组合。

进一步，所述挡位移动控制机构设置有两个红外线探测器件，所述挡光装置能有选择性地遮挡红外线探测器件所发出的信号，具体包括以下方式：

第一种情况为挡住装置完全遮挡两个红外线探测器件发出的信号；

第二种情况为挡光装置遮挡其中的一个红外线探测器件。

进一步，所述不同信号的组合，具体包括以下方式：

第一种信号组合为遮挡两个红外线探测器件发出的信号，用11表示手动状态；

第二种信号组合为遮挡其中一个红外线探测器件发出的信号，用10表示升挡状态；

第三种信号组合为遮挡另一个红外线探测器件发出的信号，用01表示降挡状态；

第四种信号组合为两个红外线探测器件均没遮挡发出的信号，用00表示在自动驾驭状态；

其中，红外线器件挡住时产生的信号为1，红外线器件没有挡住时产生的信号为0。

进一步，所述检测电路包括光电三极管、第一电阻R1、第二电阻R2、第二电阻R3和MOS管，所述光电三极管的集电极和发射极之间连接第二电阻R2，所述光电三极管的集电极通过第一电阻R1与电源连接，所述MOS管的栅极G与光电三极管的集电极连接，所述MOS管的漏极D通过第三电阻R3与电源连接，所述MOS管源极S和光电三极管的发射极接地，所述MOS管的漏极D将脉冲信号输入到驱动电路中。

本发明的优点在于：本发明采用两个红外线发生电路和红外线检测电路，产生挡位控制状态信号，通过红外线检测电路接收挡位控制状态信号，然后输入到驱动电路进行处理来实现汽车换挡功能，通过控制信号代替手操纵换挡装置，操作简单轻便，大大减轻了司机的劳动强度。

本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其它优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明实施例提供的电压检测电路图；

图2为本发明实施例提供的利用红外线技术实现的汽车换挡装置的原理框图；

图3为本发明实施例提供的挡位移动机构示意图；

图4为本发明实施例提供的光敏器件的光敏感程度曲线示意图；

图5为本发明实施例提供的集电极与发射极之间的电压与基极光照强度曲线图。

图中，1表示挡位移动控制机构、2表示检测电路、3表示驱动电路、4表示挡位控制模块、5表示车身控制模块。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

图2为本发明实施例提供的利用红外线技术实现的汽车换挡装置的原理框图，图3为本发明实施例提供的挡位移动机构示意图，图4为本发明实施例提供的光敏器件的光敏感程度曲线示意图，如图所示：本发明提供的利用红外线技术实现的汽车换挡装置，包括挡位移动控制机构1、检测电路2、驱动电路3、挡位控制模块4，所述挡位移动控制机构1，用于产生换挡器不同挡位状态；所述检测电路2，用于检测挡位移动控制机构所产生的不同挡位状态并形成挡位状态信号；所述驱动电路3将挡位状态信号输入到挡位控制模块4中，所述挡位控制模块4，用于将接收到的挡位状态信号转化为控制挡位状态的控制信号。

所述检测电路2包括红外线检测电路，所述红外线检测电路，用于接收穿过挡位移动控制机构1的红外线信号；所述红外线检测电路将接收到的信号处理后输入到驱动电路3。

还包括车身控制模块5，所述车身控制模块5，用于接收汽车换挡器的控制信号并对汽车进行控制，所述车身控制模块5与挡位控制模块4电连接。

所述挡位移动控制机构1包括挡光装置和至少一个红外线发生电路，所述红外线发生电路，用于产生发向挡位移动控制机构的信号，所述挡光装置能有选择性地遮挡红外线探测器件所发出的信号，以产生不同信号的组合。

所述挡位移动控制机构1设置有两个红外线探测器件，即红外线探测器件1和红外线探测器件2，所述挡光装置能有选择性地遮挡红外线探测器件所发出的信号，具体包括以下方式：

第一种情况为挡住装置完全遮挡两个红外线探测器件发出的信号；

第二种情况为挡光装置遮挡其中的一个红外线探测器件。

所述不同信号的组合，具体包括以下方式：

第一种信号组合为遮挡两个红外线探测器件发出的信号，用11表示手动状态；

第二种信号组合为遮挡其中一个红外线探测器件发出的信号，用10表示升挡状态；

第三种信号组合为遮挡另一个红外线探测器件发出的信号，用01表示降挡状态；

第四种信号组合为两个红外线探测器件均没遮挡发出的信号，用00表示在自动驾驭状态；

其中，红外线探测器件挡住时产生的信号为1，红外线探测器件没有挡住时产生的信号为0。

所述检测电路包括光电三极管、第一电阻R1、第二电阻R2、第二电阻R3和MOS管，所述光电三极管的集电极和发射极之间连接第二电阻R2，所述光电三极管的集电极通过第一电阻R1与电源连接，所述MOS管的栅极G与光电三极管的集电极连接，所述MOS管的漏极D通过第三电阻R3与电源连接，所述MOS管源极S和光电三极管的发射极接地，所述MOS管的漏极D将脉冲信号输入到驱动电路中。

集电极与发射极之间的电压与基极光照强度如曲线图5所示。

图1为本发明实施例提供的电压检测电路图；

利用电压解决方案如图1所示，当光电三极管接受不到特定波长的红外线光时，光电三极管发射极和集电极间的电压Vce为串联第一电阻R1、第二电阻R2对电源电压Vcc其大小为Vcc*R2/(R1+R2)。只要调整第一电阻R1、第二电阻R2的比例来调节电压值，用于MOS的开启，Vout产生低电平信号。当光电三极管接受到特定波长的红外线光时，光电三极管发射极和集电极间的电压Vce如曲线图4所示，其值趋于0V,不能开启MOS管，Vout趋于VCC。MOS电压控制技术，具有输入阻抗大，功耗低，不仅适应汽车绿色、降低能耗的发展需求，

更是解决了集电极电流随温度和光强快速变化的干扰。本发明利用集电极与发射极之间的电压(VCE)与基极光照强度的关系：当光照强度大于一定的值时VCE趋于0伏(一般在0.3伏左右)，当光照强度小于一定的值时VCE趋于电源电压。集电极与发射极之间的电压(VCE)，虽然也受温度和光强的影响，但是这种影响远远小于MOS管的门限值(一般为2伏)左右。

同时也解决了集电极电流随温度和光强快速变化的干扰的问题。本发明提供的装置结构简单，易于推广，成本低廉、性能可靠具有很好的使用性和推广性。

另外，本发明提供的实施例采用了红外线接收/发射装置，而不是普通光电装置。这种装置对使用环境的要求大大降低。汽车内外的可视光源，对该模块基本没有影响。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (1)

1.利用红外线技术实现的汽车换挡装置，其特征在于：包括挡位移动控制机构、检测电路、驱动电路和挡位控制模块，所述挡位移动控制机构，用于产生换挡器不同挡位状态；所述检测电路，用于检测挡位移动控制机构所产生的不同挡位状态并形成挡位状态信号；所述驱动电路将挡位状态信号输入到挡位控制模块中，所述挡位控制模块，用于将接收到的挡位状态信号转化为控制挡位状态的控制信号；

所述检测电路包括红外线检测电路，所述红外线检测电路，用于接收穿过挡位移动控制机构的红外线信号；所述红外线检测电路将接收到的信号处理后输入到驱动电路；

所述检测电路包括光电三极管、第一电阻R1、第二电阻R2、第二电阻R3和MOS管，所述光电三极管的集电极和发射极之间连接第二电阻R2，所述光电三极管的集电极通过第一电阻R1与电源连接，所述MOS管的栅极G与光电三极管的集电极连接，所述MOS管的漏极D通过第三电阻R3与电源连接，所述MOS管源极S和光电三极管的发射极接地，所述MOS管的漏极D将脉冲信号输入到驱动电路中；

所述挡位移动控制机构包括挡光装置和至少一个红外线发生电路，所述红外线发生电路，用于产生发向挡位移动控制机构的信号，所述挡光装置能有选择性地遮挡红外线探测器件所发出的信号，以产生不同信号的组合；

所述挡位移动控制机构设置有两个红外线探测器件，所述挡光装置能有选择性地遮挡红外线探测器件所发出的信号，具体包括以下方式：第一种情况为挡光装置完全遮挡两个红外线探测器件发出的信号；第二种情况为挡光装置遮挡其中的一个红外线探测器件；

所述不同信号的组合，具体包括以下方式：第一种信号组合为遮挡两个红外线探测器件发出的信号，用11表示手动状态；第二种信号组合为遮挡其中一个红外线探测器件发出的信号，用10表示升挡状态；第三种信号组合为遮挡另一个红外线探测器件发出的信号，用01表示降挡状态；第四种信号组合为两个红外线探测器件均没遮挡发出的信号，用00表示在自动驾驭状态；其中，红外线探测器件挡住时产生的信号为1，红外线探测器件没有挡住时产生的信号为0。