CN103630151A - 摩托车档位检测显示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使用单线档位开关的摩托车档位检测显示方法,包括单线档位取样电路(1)和仪表检测显示电路(2),取样电路(1)输出的档位模拟电压信号连接到延时电路(21)的输入端。首先设置档位取样电阻值,使取样电压Uad从空档、1-5档相邻两档之间的压差,呈现由大到小的变化,1档和空档时的压差最大;然后,对输入到控制单元(22)的模拟输入按无档、有档分别延时3S以上、0.2S-0.3S延时确认;最后,根据扰动最大值确定各档分界值,确保正确判断显示的安全裕量。本发明解决了可靠检测、显示单线档位开关模拟量输入时的档位显示问题,使单线档位取样电路(1)能够推广使用,从而大大降低摩托车相关电器连线成本。

Description

摩托车档位检测显示方法
技术领域
本发明涉及摩托车档位检测显示方法,尤其是单线模拟电压档位的检测与显示方法。
背景技术
目前,公知的摩托车档位信号,是从档位开关输出过来的开关数字信号,当摩托车档位接通空档N,或1-5档时,其对应的输出信号为低电平(接机壳),而当该档位开关不通时,若上拉电阻到电源+5V,则输出信号为高电平。因此其输出信号为数字量(高电平为1,低电平为0)。六档档位开关,则输出六路数字量。其检测方法只需分别检测各档位信号的高低,即可分辨出哪一路档位接通,然后驱动显示元件。
《一种档位转换开关电路》(专利号201120576364.6)提出了单线档位转换开关技术方案,将原多档数字开关信号转换单线模拟电压信号,解决了传统多线(6线或7线)档位开关成本过高缺陷,对采用单片机控制的数字档位显示效果很好。但也存在二个问题:其一,如图1所示,通常摩托车空档开关N上还连接电启动控制线圈J,当档位开关采用档位取样电路1,只用一根线引出时,为了保证空档能直接电启动(不用象其它档位电启动时,拉手刹离合器开关S3)马达M,此单一引出线必须接在摩托车原空档线N上。当档位开关处在1-5档,按下摩托车其它相关电路3中的电启动按钮S2且摩托车电源开关S0已开启时,则加在电启动控制线圈J上的电源电压IGN(额定电压+12V),通过隔离二极管D1会传导到单线档位取样电路1,从而影响各档模拟电压Uad的输出,使仪表检测显示电路2的控制单元22作出错误的档位判断。其二,根据公知常识,从单线引出模拟电压Uad作多档电压的分辨,一般采用平均分布,将各档电压尽可能拉开的参数设置,即设置成Uad输出电压为:N档0V,1档0.9V,2档1.8V,3档2.7V.4档3.6V,5档4.5V,无档为+5V,每档之间压差均为0.9V;同时,将控制单元(22)程序设置的各档分界判定值定为
Uad≤0.45V时,显示空档N;
0.45V<Uad≤1.35V时,显示1档;
1.35V<Uad≤2.25V时,显示2档;
2.25V<Uad≤3.15V时,显示3档;
3.15V<Uad≤4.05V时,显示4档;
4.05V<Uad≤4.85V时,显示5档;
Uad>4.85V时,无档,不显示。
这种常规的设置,保证各档设置分界值与实际电压具有0.45V裕量,通常情况下是首选。但因电启动发动摩托车时,一端接机壳的电启动马达M工作,电流很大,在机壳和电瓶BT的负极之间接地等效电阻R02上,会产生图1所示极性的U02压降,这个电启动时的地电位扰动压降呈指数衰减状,峰值可达1.5V,加到单线档位取样也路1上,将明显增大取样电压;同时,当摩托车其它相关电路3上的照明开关S1接通时,大功率的大灯照明灯泡DB点亮,因照明灯泡DB的负极与仪表检测显示电路2的负极相连之后再接到电瓶BT的负极,与电瓶BT的负极之间存在线电阻R01,故照明灯泡DB的点亮,将在R01上产生图1所示极性的U01,这个照明时的扰动电压加在单线档位取样电路1上,将减少取样电压0.4V左右。因设置值与实际电压Uad只有0.45V,故在电启动和开大灯照明两种情况下,就很容易发生档位错判显示现象(尤其在空档开关接通时),致使单线档位取样电路1这种工作方式不可靠,甚至不能使用。
发明内容
本发明提供一种可靠的使用单线档位取样电路1的摩托车检测显示方法,从而使单线档位开关这种低成本的技术方案能够实用推广。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:摩托车档位检测显示方法,包括由电阻串接而成的单线档位取样电路和由延时电路、控制单元、档位显示电路组成的仪表检测显示电路,取样电路输出的档位模拟电压信号连接到延时电路的输入端,其特征是:
步骤1,设置单线档位取样电路各阻值参数,使区分空档及其它档位的取样电压由小到大,空档值取0V,且相邻档位之间的模拟电压差不相等,档位越高,相邻档位之间的模拟电压差越小,相邻的1档和空档之间的模拟电压差最大;
步骤2,控制单元程序设置为:无档位接通时,延时3S以上确认输入电压,有档位时则延时0.2S-0.3S确认输入电压;
步骤3,根据步骤2确认的输入电压,按实际最大的扰动确定每档裕量,控制单元按给定的各档分界判定值,确定要显示的档位代码,并驱动数码管或空档指示装置显示相应档位。
摩托车档位检测显示方法优选方案是:
设置单线档位取样电路1的电阻参数,使各档取样电压值Uad为:
接通空档开关N时,Uad=0V;
接通1档开关时,Uad=1.34V,和空档时的压差1.34V;
接通2档开关时,Uad=2.48V,和1档时的压差1.14V;
接通3档开关时,Uad=3.55V,和2档时的压差1.07V;
接通4档开关时,Uad=4.22V,和3档时的压差0.67V;
接通5档开关时,Uad=4.73V,和空档时的压差0.51V;
无档位接通时,Uad=5V,和5档时的压差0.27V;
同时,控制单元(22)的各档分界判定值设定为:当输入电压
Uad≤0.9V时,显示空档N;
0.9V<Uad≤1.9V时,显示1档;
1.9V<Uad≤2.9V时,显示2档;
2.9V<Uad≤3.9V时,显示3档;
2.9V<Uad≤4.5V时,显示4档;
4.5V<Uad≤4.85V时,显示5档;
Uad>4.85V时,无档,不显示。
本发明的有益效果是:①根据单线档位取样电路1特点,设置相邻档位之间的模拟电压差由大到小,并不均等,相邻的1档和空档之间的模拟电压差最大,同时配以各档分界判定值,可以最大限度降低电启动和大灯照明时的地电位干扰影响;②控制单元(22)对档位模拟输入电压作0.2S-0.3S的延时确认,可以消除电启动时各档模拟电压瞬间正向扰动的影响;③延时3S以上确认无档高电压,可以防止非法点按电启动按钮S2引起的误显示。无档位时,可延时3S以上确认输入电压,即是表明控制单元(22)接收到大于4.85V高电压时,需作延时3S确认是否仍然维持+5V左右的电压。当摩托车电源开关S0接通后,非空档时,用户非法点按电启动按钮S2,造成档位取样电压Uad升到接近+12V,输入到控制单元(22)的电压则因二极管D2的作用箝位到5.7V左右,大于无档判定分界值4.85V,控制单元(22)则会判定当前处无档状态,不作显示。而实际上此时有档位接通,故出现了误显示(应显示对应档位数字,却为空白不显示)。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明相关电路图。
图中,1.单线档位取样电路,2.仪表检测显示电路,3.摩托车其它相关电路,21.延时电路,22.控制单元,23.档位显示电路。
具体实施方式
在图1中,由单线档位取样电路1和仪表检测显示电路2组成摩托车档位检测显示装置。其中,单线档位取样电路1由档位开关和电阻R2、R3、R4、R5、R6相邻连接而成;仪表检测显示电路2由延时电路21、控制单元22、档位显示电路23组成;延时电路21由上拉电阻R1、抗干扰电容C1、延时电阻R7、延时电容C2和箝位二极管D2组成;控制单元22由带有模拟输入口的单片机和相关外围电路组成;档位显示电路23由数码管DG和限流电阻R8和空档指示LED发光管组成。单线档位取样电路1输出的档位模拟电压信号Uad,连接到延时电路21的输入端,延时电路21的输出连接到控制单元22的单片机一模拟输入口,控制单元22输出驱动档位显示电路23的数码管DG和空档指示LED发光管。
摩托车档位检测显示方法如下:
步骤1,设置单线档位取样电路各阻值参数。选取上拉电阻R1=8.2KΩ,电源为5V,取样电阻R2=3KΩ,R3=5.1KΩ,R4=12KΩ,R5=100KΩ。
当空档开关N接通时,输出电压Uad=0(V);
当1档开关接通时,输出电压Uad=5*R2/(R1+R2)=1.34(V);
当2档开关接通时,输出电压Uad=5*(R2+R3)/(R1+R2+R3)=2.48(V);
当3档开关接通时,输出电压
Uad=5*(R2+R3+R4)/(R1+R2+R3+R4)=3.55(V);
当4档开关接通时,输出电压
Uad=5*(R2+R3+R4+R5)/(R1+R2+R3+R4+R5)=4.22(V);
当5档开关接通时,输出电压
Uad=5*(R2+R3+R4+R5+R6)/(R1+R2+R3+R4+R5+R6)=4.73(V);
当无档位开关接通时,输出电压Uad=5(V)。
1档与空档之间输出电压压差ΔU10=1.34-0=1.34,
2档与1档之间输出电压压差ΔU21=2.48-1.34=1.14,
3档与2档之间输出电压压差ΔU32=3.55-2.48=1.07,
4档与3档之间输出电压压差ΔU43=4.22-3.55=0.67,
5档与4档之间输出电压压差ΔU54=4.73-4.22=0.51,
无档与5档之间输出电压压差ΔU65=5.0-4.73=0.27,
各相邻档位电压压差不相等,且
ΔU10>ΔU21>ΔU32>ΔU43>ΔU54>ΔU54。
当电启动或大灯照明开启时,地电位的干扰U01、U02对各档位电压的影响,根据戴文宁定理,可计算如下:
当空档开关N接通时,影响输出电压ΔUad=U02-U01;
当1档开关接通时,影响输出电压
ΔUad=(U02-U01)*R1/(R1+R2)=0.73*(U02-U01);
当2档开关接通时,影响输出电压
ΔUad=5*R1/(R1+R2+R3)=0.50*(U02-U01);
当3档开关接通时,影响输出电压
ΔUad=5*R1/(R1+R2+R3+R4)=0.29*(U02-U01);
当4档开关接通时,影响输出电压
ΔUad=5*R1/(R1+R2+R3+R4+R5)=0.16*(U02-U01);
当5档开关接通时,影响输出电压
ΔUad=5*R1/(R1+R2+R3+R4+R5+R6)=0.05*(U02-U01);
当无档位开关接通时,影响输出电压ΔUad=0(V)。
由此可见,地电位的干扰U01、U02对各档位电压的影响:从N档到5档,依次减弱,对空档输出电压影响最大,达到U02-U01,对5档输出电压影响最小,仅为0.05*(U02-U01)。如果电启动地电位干扰,取最大平均电压0.6V,同时照明地电位干扰也取最大值0.6V,则可将上述计算结果汇总于表1。
表1
Figure BSA00000772582100071
表中数据说明,照明时地电位对档位输出电压起削弱作用,电启动时地电位对档位输出电压起增大作用,且在空档时达到最大,分别为-0.6V和+0.6V,然后依次影响电压为±0.44V、±0.30V、±0.17V、±0.09V、±0.03V。显然,对单线档位取样电压及档位分界判定置不能按常规平均分布设置,否则便会作出错误的档位判断和显示。
步骤2,控制单元22程序设置为:无档位接通时,延时3S以上确认输入电压,有档位时则延时0.2S-0.3S确认输入电压。
因电启动时,地电位扰动压降呈指数衰减状,峰值可达1.5V,尽管经过延时电路21初步的滤波,削去了部分峰值,但仍有可能超过0.6V,甚至更高。因此对输入到控制单元22的模拟电压,作延时0.2S-0.3S的检测确认,进一步滤去无用的地电位干扰信号。这个延时时间不能太长,如果太长,则档位转换显示较慢,用户无法接受;太短则可能不能有效滤去电启动地电位的峰值干扰。以能最终确认检测到电启动地电位影响值小于0.6V时的延时时间,并照顾到档位转换显示速度为宜。经试验,延时0.2S至0.3S是较为合适的。
在摩托车处于1-5档工作时,如果点按启动按钮S2,控制单元22接收到大于4.85V的模拟电压,仅仅延时0.2S至0.3S确认输入,一般是无法消除这种非法操作(特别是点按启动按钮S2超过0.4S)引起档位显示空白错误的。对这种用户可能的非法操作,控制单元22程序设置3S以上的延时确认。使非法点按启动按钮S2不会导致正常的档位显示转为空白不显示。
但当真正的无档位时,如未接单线档位取样电路1,只要经过3S后仍然未接上,则控制单元22接收到大于4.85V的模拟电压,并经延时3S以上的确认,即显示空白,表明此时档位开关未接。
步骤3,根据步骤2确认的输入电压,按实际最大的扰动确定每档裕量,控制单元按表1给定的各档分界判定值,确定要显示的档位代码,并驱动数码管或空档指示装置显示相应档位。
即各档分界判定值设定为:当输入电压
Uad≤0.9V时,显示空档N;
0.9V<Uad≤1.9V时,显示1档;
1.9V<Uad≤2.9V时,显示2档;
2.9V<Uad≤3.9V时,显示3档;
2.9V<Uad≤4.5V时,显示4档;
4.5V<Uad≤4.85V时,显示5档;
Uad>4.85V时,无档,不显示。
控制单元22程序按此设置判断,照顾到了照明和电启动开启两种情况下的地电位干扰的影响,使分界判定值与单线档位取样电路1的实际输出电压之间有足够的裕量,保证档位显示可靠工作。
值得说明的是,上述实施例是摩托车档位检测显示方法的优选方案,且例中所取参数均为理论值或计算值,如实际的取样电阻阻值和分界判定值在上述理论值或计算值的±5%的变化内,均属本发明的保护范围。

Claims (2)

1.摩托车档位检测显示方法,包括由电阻串接而成的单线档位取样电路(1)和由延时电路(21)、控制单元(22)、档位显示电路(23)组成的仪表检测显示电路(2),取样电路(1)输出的档位模拟电压信号连接到延时电路(21)的输入端,其特征是:
步骤1,设置单线档位取样电路(1)各阻值参数,使区分空档及其它档位的取样电压由小到大,空档值取0V,且相邻档位之间的模拟电压差不相等,档位越高,相邻档位之间的模拟电压差越小,相邻的1档和空档之间的模拟电压差最大;
步骤2,控制单元(22)程序设置为:无档位接通时,延时3S以上确认输入电压,有档位时则延时0.2S-0.3S确认输入电压;
步骤3,根据步骤2确认的输入电压,按实际最大的扰动确定每档裕量,控制单元(22)给定的各档分界判定值,确定要显示的档位代码,并驱动数码管或空档指示装置显示相应档位。
2.根据权利要求1所述的摩托车档位检测显示方法,其特征是设置单线档位取样电路(1)的电阻参数,使各档取样电压值Uad为:
接通空档开关N时,Uad=0V;
接通1档开关时,Uad=1.34V,和空档时的压差1.34V;
接通2档开关时,Uad=2.48V,和1档时的压差1.14V;
接通3档开关时,Uad=3.55V,和2档时的压差1.07V;
接通4档开关时,Uad=4.22V,和3档时的压差0.67V;
接通5档开关时,Uad=4.73V,和空档时的压差0.51V; 
无档位接通时,Uad=5V,和5档时的压差0.27V;控制单元(22)的各档分界判定值设定为:当输入电压
Uad≤0.9V时,显示空档N;
0.9V<Uad≤1.9V时,显示1档;
1.9V<Uad≤2.9V时,显示2档;
2.9V<Uad≤3.9V时,显示3档;
2.9V<Uad≤4.5V时,显示4档;
4.5V<Uad≤4.85V时,显示5档;
Uad>4.85V时,无档,不显示。 
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140312