CN114325501B - Pdlc玻璃开路检测方法及其电路 - Google Patents

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Abstract

一种PDLC玻璃开路检测方法及其电路，该PDLC玻璃开路检测方法包括：电源电路向PDLC玻璃输出检测直流电压，并维持预定的时间Δt1；在停止输出检测直流电压之时起经过预定时间Δt2时，将采集到的电源电路的输出端与PDLC玻璃的共接点的电压Vthreshold与预设的电压阈值Vthreshold_ref进行比较，在Vthreshold<Vthreshold_ref时输出开路故障信号。本发明可以准确地检测出PDLC玻璃与其电源电路之间是否存在开路。

Description

PDLC玻璃开路检测方法及其电路
技术领域
本发明涉及PDLC玻璃开路检测技术。
背景技术
PDLC（Polymer Dispersed Liquid Crystal）玻璃也被称作智能调光玻璃，其是一种将液晶膜复合进两层玻璃中间、经高温高压胶合后一体成型的夹层结构，属于特种光电玻璃产品。在使用PDLC玻璃时，可通过PDLC玻璃控制器发送电子控制信号来调整玻璃的透明度。
图1示出了现有的PDLC玻璃控制系统的原理框图。如图1所示，PDLC玻璃控制系统包括供电电压、PDLC 玻璃控制器和PDLC 玻璃。供电电压为PDLC控制器提供供电电压。PDLC控制器包括功率变换电路和MCU，功率变换电路用于将供电电压转换为PDLC玻璃所需的交流可调电压，MCU用于实现内部各个组成单元的控制、数据处理以及通信。
现有技术中，通常采用电流检测的方式检测PDLC玻璃与PDLC控制器之间是否存在开路。但是，PDLC玻璃的液晶膜的功耗通常为 4~5W/m2，而汽车的供电电压通常为48Vac，输出电流很小，检测结果不精确，尤其是当PDLC玻璃的液晶膜根据实际应用位置被分割为多个区域时，单个膜区域的功耗更小，采用电流检测的方式更加无法保证检测结果的准确性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可以准确地检测出PDLC玻璃与其电源电路之间是否存在开路的PDLC玻璃开路检测方法及其电路。
本发明实施例的一种PDLC玻璃开路检测方法，包括：电源电路向PDLC玻璃输出检测直流电压，并维持预定的时间Δt1；在停止输出检测直流电压之时起经过预定时间Δt2时，将采集到的电源电路的输出端与PDLC玻璃的共接点的电压Vthreshold与预设的电压阈值Vthreshold_ref进行比较，在Vthreshold<Vthreshold_ref时输出开路故障信号。
本发明实施例的一种PDLC玻璃开路检测电路，包括电源电路、电压采集电路和电压比较电路；电源电路的输出端与PDLC玻璃连接，电源电路能够开启或关断检测直流电压的输出；电压采集电路的输入端连接于电源电路的输出端与PDLC玻璃的共接点，以采集共接点的电压；电压比较电路的输入端与电压采集电路的输出端相连，电压比较电路用于将电压采集电路采集的电压Vthreshold与预设的电压阈值Vthreshold_ref进行比较。
本发明至少具有以下优点：
本发明实施例的PDLC玻璃开路检测方法及其电路利用PDLC玻璃的容性负载特性，通过将电源电路的输出端与PDLC玻璃的共接点的电压与预设的电压阈值进行比较来判断PDLC玻璃与其电源电路之间是否存在开路，相比于现有的电流检测方式提高了检测结果的准确性，降低了检测成本（测量小电流的话需要更精密的器件），并且提高了检测结果的稳定性（不同的工况下，电流也会有偏差，加上电流本身很小，很容易误判，造成不稳定）。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了现有的PDLC玻璃控制系统的原理框图。
图2示出了根据本发明实施例的PDLC玻璃开路检测电路的原理框图。
图3示出了PDLC玻璃的等效负载示意图。
图4至图7分别示出了根据本发明实施例的电压采集电路的四种不同实施方式的电路原理图。
图8示出了采用本发明实施例的PDLC玻璃开路检测电路的PDLC玻璃控制系统的原理框图。
图9示出了未开路的PDLC玻璃与开路的PDLC玻璃的充放电工作波形的对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步说明。
图2示出了根据本发明一实施例的PDLC玻璃开路检测电路的原理框图。请参考图2，根据本发明实施例的一种PDLC玻璃开路检测电路包括电压采集电路11、电压比较电路12和电源电路2。
电源电路2的输出端与PDLC玻璃3连接，电源电路2能够开启或关断检测直流电压的输出。
电压采集电路11的输入端连接于电源电路2的输出端与PDLC玻璃3的共接点，以采集共接点的电压。电压比较电路12的输入端与电压采集电路11的输出端相连，电压比较电路12用于将电压采集电路11采集的电压Vthreshold与预设的电压阈值Vthreshold_ref进行比较。
在一种具体的实施方式中，电压比较电路12为MCU。
图3示出了PDLC玻璃3的等效负载示意图。电阻Rs等效为PDLC玻璃的电极接触阻抗，Rp和电容Cp等效为PDLC玻璃的实际阻抗，PDLC玻璃3的负载特性为容性负载。
图4至图7分别示出了电压采集电路的四种不同实施方式的电路原理图。
在图4所示的实施方式中，电压采集电路11包括分压电路111和滤波电容Cs。分压电路111的输入端连接于电源电路2的输出端与PDLC玻璃3的共接点；滤波电容Cs的一端分别与分压电路111的输出端和电压比较电路12的输入端连接，滤波电容Cs的另一端接地。通过分压电路进行分压是为了获得适合的分压值OLD给到MCU进行信号处理，滤波电容Cs则是起到滤除检测杂波干扰、提高检测精度的作用。
进一步地，分压电路111包括彼此串联的电阻Rs1和电阻Rs2，电阻Rs1的一端连接于电源电路2的输出端与PDLC玻璃3的共接点，电阻Rs1的另一端与电阻Rs2的一端的共接点构成分压电路111的输出端，电阻Rs2的另一端接地。
在图5所示的实施方式中，电压采集电路11为电压传感器。
在图6所示的实施方式中，电压采集电路11为正反馈运算放大器。
在图7所示的实施方式中，电压采集电路11为导线，导线的一端连接于电源电路2的输出端与PDLC玻璃3的共接点，导线的另一端连接于电压比较电路12的输入端。
请参阅图8。在本实施例中，前述的电源电路2和电压比较电路12分别为PDLC 玻璃控制器4的功率变换电路和MCU，MCU的控制输出端与功率变换电路的控制输入端连接，以控制功率变换电路开启或关断检测直流电压的输出。电压采集电路 11也集成在PDLC 玻璃控制器4中。
根据本发明实施例的PDLC玻璃开路检测方法，包括以下步骤：
电源电路向PDLC玻璃输出检测直流电压，并维持预定的时间Δt1；
在停止输出检测直流电压之时起经过预定时间Δt2时，将采集到的电源电路的输出端与PDLC玻璃的共接点的电压Vthreshold与预设的电压阈值Vthreshold_ref进行比较，在Vthreshold<Vthreshold_ref时输出开路故障信号。
以下结合图9对本发明实施例的PDLC玻璃开路检测电路的工作方法和工作原理进行进一步说明。
PDLC 玻璃控制器4的MCU在t0时刻控制功率变换电路输出检测直流电压Vdc。PDLC玻璃3的等效负载为容性负载。当PDLC玻璃3与功率变换电路之间未开路时，如图9所示，检测直流电压Vdc输出到PDLC玻璃3时为电容Cp充电，充电时间为从t0~t1（Δt1=t1-t0），当从t1时刻开始PDLC 玻璃控制器4的MCU控制功率变换电路不输出检测直流电压Vdc时，由于PDLC玻璃负载等效存在放电电阻Rp，会导致充到电容Cp上的电压会自行缓慢放电。在t2时刻（t2=t1+Δt2）采集到的功率变换电路的输出端与PDLC玻璃的共接点的电压Vthreshold会大于等于预设的电压阈值Vthreshold_ref。而当PDLC玻璃3与功率变换电路之间开路时，由于无容性负载的存在，当功率变换电路不输出电压时，PDLC玻璃3的负载端电压会快速跌到接近0V电压，即在t2时刻采集到的功率变换电路的输出端与PDLC玻璃的共接点的电压Vthreshold会小于预设的电压阈值Vthreshold_ref。基于上述原理，在停止输出检测直流电压Vdc之时起经过预定时间Δt2时，如电压采集电路采集的电压检测到的电压Vthreshold ≥Vthreshold_ref时，则判断PDLC玻璃负载为未开路状态，当电压采集电路采集的电压Vthreshold <Vthreshold_ref时，则判断PDLC玻璃负载为开路状态。
在本实施例中，PDLC玻璃控制器4的MCU在开机自检时控制功率变换电路输出检测直流电压Vdc并维持预定的时间Δt1，然后停止输出Vdc。在停止输出检测直流电压之时起经过预定时间Δt2时，将采集到的电源电路的输出端与PDLC玻璃的共接点的电压Vthreshold与预设的电压阈值Vthreshold_ref进行比较，在Vthreshold<Vthreshold_ref时输出开路故障信号。对于PDLC玻璃控制器产品而言，其功率变换电路的输出端口存在寄生电容，该寄生电容远小于电容Cp，在PDLC玻璃负载为开路状态时，该寄生电容在功率变换电路输出Vdc时会被充电，而在功率变换电路停止输出Vdc时会快速放电。
Δt1和Δt2的具体大小根据PDLC玻璃的特性而定。Δt1的大小保证在t1时刻电容Cp的充电电压接近检测直流电压，Δt2的大小满足在t2时刻电容Cp上的电荷尚没有放完。
本发明实施例的PDLC玻璃开路检测电路可精确识别单路或者多路PDLC玻璃是否开路，并降低了检测成本，提高了检测结果的稳定性。
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 (10)

1.一种PDLC玻璃开路检测方法，其特征在于，包括：
电源电路向所述PDLC玻璃输出检测直流电压，并维持预定的时间Δt1；
在停止输出检测直流电压之时起经过预定时间Δt2时，将采集到的电源电路的输出端与所述PDLC玻璃的共接点的电压Vthreshold与预设的电压阈值Vthreshold_ref进行比较，在Vthreshold<Vthreshold_ref时输出开路故障信号。
2.如权利要求1所述的PDLC玻璃开路检测方法，其特征在于，所述电源电路为PDLC玻璃控制器的功率变换电路，所述PDLC玻璃控制器的MCU控制所述功率变换电路输出检测直流电压并维持预定的时间Δt1，并在停止输出检测直流电压之时起经过预定时间Δt2时，将采集到的功率变换电路的输出端与所述PDLC玻璃的共接点的电压Vthreshold与预设的电压阈值Vthreshold_ref进行比较，在Vthreshold<Vthreshold_ref时输出开路故障信号。
3.如权利要求2所述的PDLC玻璃开路检测方法，其特征在于，所述PDLC玻璃控制器的MCU在开机自检时控制所述功率变换电路输出检测直流电压。
4.一种PDLC玻璃开路检测电路，用于实现如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括电源电路、电压采集电路和电压比较电路；
所述电源电路的输出端与所述PDLC玻璃连接，所述电源电路能够开启或关断检测直流电压的输出；
所述电压采集电路的输入端连接于电源电路的输出端与所述PDLC玻璃的共接点，以采集所述共接点的电压；
所述电压比较电路的输入端与所述电压采集电路的输出端相连，所述电压比较电路用于将所述电压采集电路采集的电压Vthreshold与预设的电压阈值Vthreshold_ref进行比较。
5.如权利要求4所述的PDLC玻璃开路检测电路，其特征在于，所述电压采集电路包括分压电路和滤波电容；
所述分压电路的输入端连接于电源电路的输出端与所述PDLC玻璃的共接点；所述滤波电容的一端分别与所述分压电路的输出端和所述电压比较电路的输入端连接，所述滤波电容的另一端接地。
6.如权利要求5所述的PDLC玻璃开路检测电路，其特征在于，所述分压电路包括彼此串联的电阻Rs1和电阻Rs2，电阻Rs1的一端连接于电源电路的输出端与所述PDLC玻璃的共接点，电阻Rs1的另一端与电阻Rs2的一端的共接点构成所述分压电路的输出端，电阻Rs2的另一端接地。
7.如权利要求4所述的PDLC玻璃开路检测电路，其特征在于，所述电压采集电路为电压传感器或正反馈运算放大器。
8.如权利要求4所述的PDLC玻璃开路检测电路，其特征在于，所述电压采集电路为导线，所述导线的一端连接于电源电路的输出端与所述PDLC玻璃的共接点，所述导线的另一端连接于所述电压比较电路的输入端。
9.如权利要求4所述的PDLC玻璃开路检测电路，其特征在于，所述电压比较电路为MCU，所述MCU的控制输出端与所述电源电路的控制输入端连接，以控制电源电路开启或关断检测直流电压的输出。
10.如权利要求9所述的PDLC玻璃开路检测电路，其特征在于，所述电源电路和所述MCU分别为PDLC 玻璃控制器的功率变换电路和PDLC 玻璃控制器的MCU。
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