CN201286186Y - 一种汽车仪表背光调节器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车仪表背光调节器，包括微控制器模块、电源管理模块、信号采集模块、背光控制输出模块、数据存储模块、K－line接口模块；其中，微控制器模块与各个模块都相连，电源模块与微控制器模块和数据存储模块相连，数据存储模块用于存储配置数据以改善调节性能和满足不同操作习惯，K－line接口模块用来与PC通讯，设置参数存储于数据模块。本实用新型的汽车仪表背光调节器无闪烁、调节平滑、稳定，延长发光LED寿命、多路背光差异化。

Description

一种汽车仪表背光调节器

技术领域

本实用新型涉及一种汽车用仪器，尤其涉及一种汽车仪表背光调节器。

背景技术

汽车仪表是驾驶员掌握汽车各部件运行状况的必经通道，其重要性不言而喻。

汽车仪表传统功能是用来实时提供汽车运行状况和重要部件信息，如显示汽车总里程、里程小计，当前档位信息，以及实时显示车速、发动机转速、燃油量、发动机冷却液温度通过指示灯来提示驾驶员一些基本信息，如左转向灯、右转向灯、远光灯，低燃油报警灯等，通过报警灯及时报警一些危险状况，如发动机冷却液高温灯。

随着汽车产业的不断发展，其竞争越来越激烈。汽车仪表除了必须具备传统功能外，越来越多的被赋予了更多的要求，如美观、与整车风格协调、功能人性化。

人们对仪表的要求不仅仅是夜间驾驶需要背光照明，同时要美观，要有更多的实用功能，功能设计要人性化。

早期仪表背光照明主要用开关控制，夜间驾驶时，打开背光，缺点是背光打开时，亮度恒定，由于夜间周围环境较暗，和仪表强背光形成对比，强背光很容易刺眼，影响驾驶环境。后来随着技术发展，更多的调光器用于仪表背光照明，调光器输出电压信号来调节背光亮度，同时也带来了新的缺点，电压信号直接调节背光，通过改变发光LED的工作电流来改变亮度，对LED寿命有较大影响，同时还会有输出电压不稳定造成背光闪烁现象。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种无闪烁、调节平滑、稳定，延长发光LED寿命、多路背光差异化的汽车仪表背光调节器。

本实用新型的技术方案是：一种汽车组合仪表背光调节器，主要包括微控制器模块、电源管理模块、信号采集模块、背光控制输出模块、数据存储模块、K-line接口模块；其中，电源管理模块用于给微控制器模块和数据存储模块提供稳定的5V直流电源；采集模块用于采集外部汽车照明调光器输入电压和对蓄电池滤波电压监测，为背光控制输出模块提供必要数据；背光控制输出模块用于为仪表刻度盘、LCD、指针提供背光照明。其中，微控制器模块与各个模块都相连，电源模块与微控制器模块和数据存储模块相连，数据存储模块用于存储配置数据以改善调节性能和满足不同操作习惯，K-line接口模块用来与PC通讯，设置参数存储于数据模块。

所述的信号采集模块中，蓄电池滤波电压KL30a经电阻R104和R102后接地，形成分压电路；电阻R102端电压经电容C50滤波后输入微控制器模块的AD采集端口；汽车照明调光器输出电压经电阻R119和R86后接地，形成分压电路，电容C57和C43提供稳压和滤波功能，然后输入微控制器模块的AD采集端口。

所述的数据存储模块中，EEPROM芯片IC3的1、2、3、4脚与微控制器模块相连，芯片IC3的5和7脚相连后接地，芯片IC3的6和8脚相连，芯片IC3的8脚接工作电压5V30，芯片IC3的6脚与电容C53相连后接地。

本实用新型的有益效果是：

新型仪表背光调节器采用PWM信号控制发光二极管，可以延长发光LED工作寿命，多路背光分别控制，实现仪表不同功能差异化背光控制。运用插值算法，设置阀值和迟滞量，实现背光输出平滑、稳定，无闪烁现象。同时通过设置个性化参数，不受原调光器输入信号限制，可以接受绝大部分调光器信号，实现对不同性能的原调光器的完全兼容，根据需要可以实现亮度0％-100％范围变化，能消除原调光器旋钮输出信号不稳定、跳变造成仪表背光闪烁，熄灭等现象，还能消除原调光器旋钮行程非线性，造成调节仪表背光时不能准确定位相应亮度等现象，实现旋钮准确定位。

附图说明

图1是本实用新型原理框图。

图2是本实用新型电源管理模块原理图。

图3是本实用新型信号采集模块原理图。

图4是本实用新型背光控制输出模块原理图。

图5是本实用新型数据存储模块原理图

图6是本实用新型K-line接口模块原理图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述主要电路的组成及其功能。

如图1，本实用新型电路包括微控制器模块(1)、电源管理模块(2)、信号采集模块(3)、背光控制输出模块(4)、数据存储模块(5)、K-Line接口模块(6)六部分，微控制器模块(1)为核心控制模块，采用仪表专用芯片NEC公司的ASSP3，8位高性能汽车级微控制器，内部集成多路A/D和PWM等资源，通过编程实现预设功能。主要功能是信号采集分析处理，按照预设程序算法，实现背光调节控制。

如图2，电源管理模块电路，主要功能是将车载12V直流电源转换为微控制器模块电路和数据存储模块电路所需的5V直流电源，其特征在于采用汽车级电源转换芯片TLE4275，汽车未启动时，输入电压为车载蓄电池电压KL30，约12V，当汽车启动后，由于车内部电路作用使得此时蓄电池电压等于点火电压KL15，约13.5V，同时点火电压KL15，通过KL30a输入MCU。图中，KL30经防反接保护二极管D7后，再通过电容C55和C4组成的稳压和滤波电路后输入IC1的1脚，IC1的输出端5脚经电容C10和C11组成的多级滤波电路后，得到电压5V30，输入MCU。IC1的2脚与C24相连接地，同时向MCU提供复位(reset)信号。

如图3，信号采集模块电路，主要功能实时采集原调光器输入照明电压信号，同时实时监视电压KL30a，为背光控制输入提供必要数据。其特征在原调光器输入照明电压经电阻R119和R86组成的分压电路，电阻R86端电压再经过电容C57和C43组成的多级滤波电路后输入MCU的AD采集端口。同时电压KL30a经电阻R104和R102组成的分压电路，电阻R102端电压再经电容C50滤波后输入MCU的AD采集端口。

如图4，背光控制输出模块电路，主要功能MCU综合分析、计算采集到的数据，同时读取EEPROM参数，按照程序预设算法，输出多路PWM信号，实现对仪表背光的控制，其特征有三路功能相同、结构相同、连接次序相同的电路。例如电路图上部，对颜色为琥珀色的LED的控制：MCU输出的PWM信号经电阻R70后与三极管T6的基极相连，三级管T6的发射极接地，电压KL30经防反接二极管D11后与发光二极管LD28和LD27相连，再与电阻R93相连后接三极管T6的集电极，基极与发射极组成控制电路，集电极与发射极组成被控制电路，由此形成PWM信号控制LED的开关。以此类推，另外两路PWM信号控制LED机理相同。琥珀色LED用于负显LCD背光照明，绿色LED用于表牌夜间背光照明，红色LED用于指针夜间背光照明。白天仪表工作时，LED与之同步点亮。而表牌背光照明和指针背光照明不可点亮，夜间仪表工作时，三者都需要点亮，但点亮次序有错落，这样形成更好的视觉享受，三者都点亮后要求可同步调节亮度，与周围环境协调。

如图5，数据存储模块电路电路，主要功能读取和设置个性化参数，用于MCU算法控制PWM信号输出，其特征使用了汽车级EEPROM芯片ST93C66，芯片片选、使能、输入、输出脚分别与MCU的I/O相连，电源脚Vcc与DU脚连接后与5V30连，ORG和GND接地。

如图6，K-1ine接口模块电路，主要功能与PC通信提供半双工通道，使用外部工具配置EEPROM参数，其特征在K-1ine端口数据经电阻R54后发送到MCU的RXDO端口，MCU接收，当MCU发送数据时，先经电容C27滤波后再过电阻R66后再经电容C30滤波后与三极管T7基极连，三极管发射极接电阻R75后接地，三极管T7集电极接K-line端口，发送数据。

综合以上描述，现将本实用新型工作流程描述如下：当控制器上电后，电源管理模块(2)将汽车蓄电池12V直流电源转换为微控制器MCU(MCU)所需的5V直流电源，信号采集模块(3)实时对输入的原调光器电压信号进行采集，同时实时监控电压KL30a，采集的数据输入相应的MCU的AD端口。MCU再结合从数据存储模块(5)读取的参数，运用插值算法，运用阀值和迟滞量等数据，最终输出PWM信号，通过背光控制模块(4)实现背光控制平滑、稳定、无闪烁。个性化参数可屏蔽原调光器电压输出不良区段，实现平滑调节，例如设旋钮行程输出10％~90％K130电压，其中40％～50％区段输出不稳定，有跳变，从而造成LED相应的闪烁，不稳定，此时，输入电压10％~40％对应输出PWM信号的占空比10％～40％，再设置输入电压50％~90％对应输出PWM信号的占空比40％～90％，屏蔽掉输入不良区段。运用插值算法，阀值和迟滞量等方法，可以实现输出PWM信号控制LED开启、关闭稳定，亮度稳定，调节平滑，无闪烁，旋钮行程线性/非线性。K-line接口模块(6)提供与外部工具通信的半双工通道，可以轻松设置个性化参数。本实用新型汽车仪表背光调节器实具备仪表夜间背光照明美观，功能强大，兼容性好，设置灵活等特点。

Claims (6)

1、一种汽车仪表背光调节器，其特征是：包括微控制器模块(1)、电源管理模块(2)、信号采集模块(3)、背光控制输出模块(4)、数据存储模块(5)、K-line接口模块(6)；其中，电源管理模块(2)用于给微控制器模块和数据存储模块提供稳定的5V直流电源；采集模块(3)用于采集外部汽车照明调光器输入电压和对蓄电池滤波电压KL30a电压监测，为背光控制输出模块提供必要数据；背光控制输出模块(4)用于为仪表刻度盘、LCD、指针提供背光照明；其中，微控制器模块(1)与各个模块都相连，电源模块(2)与微控制器模块(1)和数据存储模块(5)相连，数据存储模块(5)用于存储配置数据以改善调节性能和满足不同操作习惯，K-line接口模块(6)用来与PC通讯，设置参数存储于数据模块(5)。

2、根据权利要求1所述的汽车仪表背光调节器，其特征是：所述的电源管理模块(2)中，汽车蓄电池电压KL30与二极管(D7)相连，二极管(D7)输出端与电容(C55、C4)相连后接地，得到蓄电池滤波电压KL30a；二极管(D7)输出端作为输入电压连接电压转换芯片(IC1)的1脚；电压转换芯片(IC1)的4脚接电容(C9)后接地；电压转换芯片(IC1)输出端5脚输出电压5V，经电阻(R30)后接电压转换芯片(IC1)的2脚，为微控制器模块(1)提供复位信号；电压转换芯片(IC1)的5脚同时经电容(C10、C11)稳压和滤波后作为微控制器模块(1)和数据存储模块(5)提供工作电压5V30；电压转换芯片(IC1)的2脚连电容(C24)后接地。

3、根据权利要求1所述的汽车仪表背光调节器，其特征是：所述的信号采集模块(3)中，蓄电池滤波电压KL30a经电阻(R104)和(R102)后接地，形成分压电路；电阻(R102)端电压经电容(C50)滤波后输入微控制器模块(1)的AD采集端口；汽车照明调光器输出电压经电阻(R119)和(R86)后接地，形成分压电路，电容(C57、C43)提供稳压和滤波功能，然后输入微控制器模块(1)的AD采集端口。

4、根据权利要求1所述的汽车仪表背光调节器，其特征是：所述的背光控制输出模块(4)中，微控制器模块(1)输出PWM信号经电阻(R70)后接三极管(T6)基极，三极管(T6)发射极接地，三极管(T6)集电极接电阻(R93)后接发光二极管(LD28、LD27)再连二极管(D11)最后连蓄电池滤波电压KL30a。

5、根据权利要求1所述的汽车仪表背光调节器，其特征是：所述的数据存储模块(5)中，EEPROM芯片(IC3)的1、2、3、4脚与微控制器模块(1)相连，芯片(IC3)5和7脚相连后接地，芯片(IC3)6和8脚相连，芯片(IC3)8脚接工作电压5V30，芯片(IC3)6脚与电容(C53)相连后接地。

6、根据权利要求1所述的所述的汽车仪表背光调节器，其特征是：所述的K-line接口模块(6)中，K-line端口连电阻(R54)后连微控制器模块(1)的RXD0端口，同时K-line端口接三极管(T7)集电极，三极管(T7)发射极接电阻(R75)后接地，微控制器模块(1)的TXD0端口接滤波电容(C27)后接地，同时微控制器模块(1)的TXD0端口经电阻(R66)后再连滤波电容(C30)后接地，然后电阻(R66)连三极管(T7)基极。

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