CN203305935U - 一种车载电子设备自动开机和关机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载电子设备自动开机和关机控制器，包括第一放电通路、第二放电通路、第一定时器、第二定时器、与门、三极管和继电器；第一放电通路和第二放电通路分别连接至第一定时器和第二定时器；第一定时器和第二定时器的输出信号输入至与门；与门的输出端连接至三极管的基极；三极管的集电极连接至继电器的线圈；继电器的触点连接至非受控电源或受控电源与输出电源之间，输出电源为车载电子设备工作电源。本实用新型采用双路放电通路，双路定时器，逻辑与运算等电路和技术，大大提高了控制灵活性和增加了对电子设备的控制功能，能够满足各种条件下车载电子设备自动开机和关机的需求。

Description

一种车载电子设备自动开机和关机控制器

技术领域

本实用新型属于车载电子设备技术领域，涉及一种车载电子设备控制器，尤其是一种车载电子设备自动开机和关机控制器。

背景技术

随着我国汽车社会的到来，越来越多的汽车安装了行车记录仪、安全驾驶预警仪、导航仪等车载电子设备。行车记录仪主要用于交通事件“取证”，安全驾驶预警仪提醒驾驶员避免违章，所以在汽车行驶时这两种电子设备都应处于工作状态。目前车载电子设备都是手动开机和关机，一般操作程序是启动发动机后再接通电子设备开关，切断电子设备开关后再关闭发动机，操作程序错误或遗漏会导致设备工作异常。还有可能驾驶过程中，驾驶员一直忘记打开设备，设备形同虚设。可见，尽管只是按一按按钮，但每次用车都正确及时地手动开、关这些设备，对于广大非职业驾驶员来说是不方便的。

现有技术中，通电延时的时间继电器可以解决车载电子设备自动延时开机的问题。在汽车完成自检并启动发动机之后，经过适当时间继电器触点闭合给电子设备供电，实现了车载电子设备的自动延时开机。但是由于时间继电器的特点，用它控制车载电子设备开机和关机，存在以下两个问题：一是在车载电子设备工作时启动发动机（如意外熄火时重启发动机），会出现车载电子设备工作异常的情况。这是因为时间继电器的机械式或电子式定时器在延时结束之后不能迅速进行再次延时，而是一直保持在延时结束状态，启动发动机瞬间的极低电压导致车载电子设备供电瞬间中断因而工作异常。二是车载电子设备关闭问题，由于其定时器结构简单、功能单一，不能在熄火前先关闭电子设备，只能切断电源同时关闭电子设备和发动机，这不符合汽车电器操作规范。

综上所述，现有技术中的手动打开和关闭行车记录仪、安全驾驶预警仪、导航仪等车载电子设备易出现操作错误或遗忘，虽然不难纠正，但毕竟还是不方便的。用通电延时的时间继电器虽然可以解决正常情况下启动发动机车载电子设备自动延时开机的问题，但在特殊情况下启动发动机仍会出现车载电子设备工作异常，并且不能实现先关闭车载电子设备后关闭发动机的汽车电器操作规范。因此，使用者迫切需要一种能够控制车载电子设备自动开机和规范关机的设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种车载电子设备自动开机和关机控制器，其采用双路放电通路，双路定时器，逻辑与运算等电路和技术，能够实现车载电子设备自动开机和规范关机的控制。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种车载电子设备自动开机和关机控制器，包括第一放电通路、第二放电通路、第一定时器、第二定时器、与门、三极管和继电器。所述第一放电通路和第二放电通路分别连接至第一定时器和第二定时器；所述第一定时器和第二定时器的输出信号输入至与门；所述与门的输出端连接至三极管的基极；所述三极管的集电极连接至继电器的线圈；所述继电器的触点连接至非受控电源或受控电源与输出电源之间，所述输出电源为车载电子设备工作电源；所述第一定时器延时时间大于第二定时器的。

进一步，上述第一放电通路和第二放电通路均为电容器快速放电通路。

进一步，上述第一放电通路由控制电路和放电通道组成，第二放电通路由电阻和按钮串联组成。

进一步，上述第一定时器和第二定时器均由RC定时电路、电阻分压电路和运算放大器组成；所述运算放大器的同相输入端连接RC定时电路，反相输入端连接电阻分压电路，输出端连接至与门；RC定时电路由定时电阻R和定时电容C串联组成，产生随充电时间而变化的电压；所述电阻分压电路由两个电阻串联组成，产生运算放大器进行比较的参考电压。

上述第一定时器和第二定时器的电源连接至受控电源。

上述第一放电通路中，控制电路连接至受控电源和放电通道的控制端，放电通道的其他端子连接至受控电源和第一定时器的定时电容器正极；第二放电通路与第二定时器的定时电容器相并联。

上述车载电子设备包括行车记录仪、安全驾驶预警仪、导航仪等。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的车载电子设备自动开机和关机控制器设有两路定时器，且每路定时器都有快速放电通路，在特定条件下快速放电通路起效，定时电容器迅速放电，使定时器在延时结束之后可以迅速开始再次延时，且两路定时器的输出进行逻辑与运算，大大提高了控制灵活性和增加了对电子设备的控制功能，能够满足各种条件下车载电子设备自动开机和关机的需求。

附图说明

图1为本实用新型控制下的汽车发动机和车载电子设备有限状态机；

图2为本实用新型的结构框图；

图3为本实用新型放电通路和定时器的结构示意图。

具体实施方式

参见图2：本实用新型的车载电子设备自动开机和关机控制器包括第一放电通路、第二放电通路、第一定时器、第二定时器、与门、三极管和继电器；第一放电通路和第二放电通路分别连接至第一定时器和第二定时器，第一定时器和第二定时器的输出信号输入至与门，与门的输出端连接至三极管的基极，三极管的集电极连接至继电器的线圈，继电器的触点连接至非受控电源或受控电源与输出电源之间。本实用新型所述的受控电源指受点火钥匙位置或插入与否控制的电源；不受控电源指不受钥匙控制而始终存在的电源，输出电源指车载电子设备的工作电源。本实用新型的第一定时器1延时时间大于第二定时器2的延时时间。第一定时器1和第二定时器2的延时时间均可以根据需要任意设定。

本实用新型的第一放电通路和第二放电通路，第一定时器1和第二定时器2结构如图3。第一定时器和第二定时器均由RC定时电路、电阻分压电路和运算放大器组成。RC定时电路由定时电阻R和定时电容C串联组成。定时器延时期间电容器充电其电压不断升高，当电压升高至某一参考值时延时结束。电阻分压电路由两个电阻串联形成，为运算放大器提供比较的参考电压。运算放大器作为电压比较器应用，其同相输入端连接RC定时电路，反相输入端连接电阻分压电路，输出端连接至与门。具体为：RC定时电路的两端分别连接至受控电源的+12V和地线，中间的公共端连接至运算放大器的同相输入端；电阻分压电路的两端也分别连接至受控电源的+12V和地线，公共端连接至运算放大器的反相输入端。

第一放电通路由控制电路和放电通道组成，控制电路连接受控电源的+12V和地线，其输出端连接至放电通道的控制端，放电通道的其他端子连接受控电源的+12V、地线和第一定时器1的定时电容器C₁正极。第二放电通路由电阻和按钮串联组成，与第二定时器2的定时电容器C₂相并联。

在定时器延时期间，放电通路断开，电源通过电阻R给电容器C充电，由于电容器电压低于参考电压，运算放大器的输出为低电平；当电容器电压超过参考电压时运算放大器输出高电平，该定时器延时结束。正常情况下启动发动机时，插入钥匙并转至ON位置，受控电源接通+12V，第一定时器1和第二定时器2同时开始延时，其运算放大器均输出低电平，电子设备不工作，延时期间完成自检及发动机点火，直至第一定时器1的延时结束，两个运算放大器均输出高电平，与门也输出高电平，三极管饱和导通，继电器线圈通电触点闭合，车载电子设备工作；在电子设备工作期间，两个定时器的运算放大器均输出高电平，若此时启动发动机，在点火期间第一放电通路的控制电路控制放电通道接通，电容器C₁迅速放电而电压降低，运算放大器1的输出立刻变为低电平，与门也输出低电平，三极管截止，继电器线圈断电触点断开，关闭车载电子设备；点火结束时电容器C₁又开始充电，第一定时器1进入延时阶段，直至延时结束，电子设备恢复供电。汽车熄火前，发动机和电子设备均处于工作状态，点击第二放电通路的自动复位手动常开按钮，在按钮按下瞬间，电容器C₂迅速放电，运算放大器2输出变为低电平，关闭电子设备，按钮释放后电容器C₂又开始充电，第二定时器2进入延时阶段，在其延时期间关闭发动机。

根据电容器充放电理论，在电容器初始电压为零时开始充电，当第一定时器1的电容器电压U_C1等于其参考电压U_R1时，第一定时器延时结束，当第二定时器2的电容器电压U_C2等于其参考电压U_R2时，第二定时器延时结束。第一定时器1和第二定时器2的延时时间t₁和t₂计算如下：

$t_1=-R_1{C}_1\ln \frac{R_3}{R_3+R_4}---\left(1\right)$

$t_2=-R_2{C}_2\ln \frac{R_5}{R_5+R_6}---\left(2\right)$

式中各个物理量单位为R：Ω；C：F；t：S。

由RC定时电路、电阻分压电路和运算放大器组成定时器的主要优点是定时准确，延时时间调整方便灵活。式（1）和（2）表明，延时时间与电源电压无关，避免了电源电压变化对延时的影响；改变R₁、C₁、R₃和R₄中任何一个的值，都可以调整延时时间t₁，改变R₂、C₂、R₅和R₆中任何一个的值都可以调整延时时间t₂，通常改变R₁或R₃或R₄的阻值调整t₁，改变R₂或R₅或R₆的阻值调整t₂。其次将电容器上的模拟电压转变为定时器的数字输出信号，便于继电器控制并提高工作稳定性。

以下对本实用新型的工作原理进行详细说明：

汽车点火瞬间，蓄电池电压变得很低，对于工作状态的行车记录仪、安全驾驶预警仪、导航仪等电子设备，这个瞬间低电压表现为瞬间供电中断，供电再次恢复时出现工作异常的情况。解决瞬间供电中断有两种方法：一是给电子设备电源并联大电容器，但这种方法会冲击甚至损坏供电线路。另一种是增设延时电路，在点火后适当时间才开始供电，避免在点火前给设备供电。这种方法是经济、安全、可靠并且可行的。本实用新型采用第二种方法，如图2，受控电源指受点火钥匙位置或插入与否控制的电源，不受控电源指不受钥匙控制而始终存在的电源，输出电源指车载电子设备的工作电源。第一放电通路和第二放电通路分别作用于第一定时器和第二定时器，在特定条件下放电通路接通，定时器的电容器快速放电，为定时器立刻再次延时做好准备。第一定时器1延时时间大于第二定时器2的。设置第二定时器2是为了便于实现先关闭车载电子设备后关闭发动机的控制目的。关闭发动机前先点击第二放电通路的按钮，第二定时器2的电容器快速放电后又开始充电，第二定时器2进入延时状态，点击按钮的同时电子设备断电而关闭，在第二定时器2延时期间关闭发动机。关闭电子设备与关闭发动机之间最长的时间间隔由第二定时器的延时时间确定。熄火前先关闭车载电子设备是汽车电器操作规范所要求的，也避免了浪涌脉冲对车载电子设备的冲击。第一定时器1和第二定时器2输出的数字信号输入至与门，只有在它们都结束延时阶段时，与门才输出高电平，三极管饱和导通，继电器线圈通电触点闭合，为车载电子设备供电；在第一定时器1和第二定时器2不全结束延时阶段时，车载电子设备关闭。

基于以上控制器，本实用新型提出一种该控制器的控制方法，参见图1，该控制方法包括以下几种控制方式：

1）一般情况下完整规范的控制过程

起始状态：发动机和车载电子设备均不工作

终止状态：发动机和车载电子设备均不工作

（1）插入汽车钥匙并旋转到ON位置（接通电门），所述第一定时器1和第二定时器2开始延时，同时汽车进入自检状态并持续3～5S；

（2）自检结束后钥匙转至START位置（点火），发动机启动；

（3）经过一定时间，直至所述第一定时器1延时结束，所述车载电子设备自动开机和关机控制器自动开始给车载电子设备供电并一直保持，至此发动机和车载电子设备均由不工作状态转为工作状态；

（4）点击第二放电通路的按钮，所述车载电子设备自动开机和关机控制器切断车载电子设备电源，车载电子设备关闭；

（5）在第二定时器延时期间，汽车钥匙转至OFF位置（熄火），发动机关闭。

2）同时关闭发动机和车子电子设备控制过程

起始状态：发动机和车载电子设备均工作

终止状态：发动机和车载电子设备均不工作

在发动机和车载电子设备均工作的条件下，汽车钥匙转至OFF位置（直接熄火），发动机关闭。同时车载电子设备自动开机和关机控制器关闭车载电子设备。

3）发动机意外熄火重新启动控制过程

起始状态：发动机不工作，车载电子设备工作

终止状态：发动机和车载电子设备均工作

（1）钥匙从ON位置转至START位置（点火），发动机启动。与此同时，车载电子设备自动开机和关机控制器关闭车载电子设备；

（2）经过一定时间，直至第一定时器（1）延时结束，所述车载电子设备自动开机和关机控制器自动给车载电子设备供电并一直保持。

4）第一定时器延时结束后启动发动机的控制过程

起始状态：发动机不工作，车载电子设备工作

终止状态：发动机和车载电子设备均工作

（1）钥匙从ON位置转至START位置（点火），发动机启动。与此同时，车载电子设备自动开机和关机控制器关闭车载电子设备；

（2）经过一定时间，直至第一定时器（1）延时结束，所述车载电子设备自动开机和关机控制器自动给车载电子设备供电并一直保持。

5）不经自检直接启动发动机的控制过程

起始状态：发动机和车载电子设备均不工作

终止状态：发动机和车载电子设备均工作

（1）插入汽车钥匙并直接转至START位置（直接点火），发动机启动。与此同时第一定时器（1）和第二定时器（2）开始延时；

（2）经过一定时间，直至第一定时器（1）延时结束，所述车载电子设备自动开机和关机控制器自动给车载电子设备供电并一直保持。

Claims (9)

1.一种车载电子设备自动开机和关机控制器，其特征在于，包括第一放电通路、第二放电通路、第一定时器、第二定时器、与门、三极管和继电器；所述第一放电通路和第二放电通路分别连接至第一定时器和第二定时器；所述第一定时器和第二定时器的输出信号输入至与门；所述与门的输出端连接至三极管的基极；所述三极管的集电极连接至继电器的线圈；所述继电器的触点连接至非受控电源或受控电源与输出电源之间，所述输出电源为车载电子设备工作电源；所述第一定时器（1）的延时时间大于第二定时器（2）的延时时间。

2.根据权利要求1所述的车载电子设备自动开机和关机控制器，其特征在于，所述第一放电通路和第二放电通路均为电容器快速放电通路。

3.根据权利要求2所述的车载电子设备自动开机和关机控制器，其特征在于，所述第一放电通路由控制电路和放电通道组成，第二放电通路由电阻和按钮串联组成。

4.根据权利要求1所述的车载电子设备自动开机和关机控制器，其特征在于，所述第一定时器和第二定时器均由RC定时电路、电阻分压电路和运算放大器组成；所述运算放大器的同相输入端连接RC定时电路，反相输入端连接电阻分压电路，输出端连接至与门。

5.根据权利要求4所述的车载电子设备自动开机和关机控制器，其特征在于，所述RC定时电路由定时电阻R和定时电容C串联组成，产生随充电时间而变化的电压。

6.根据权利要求4所述的车载电子设备自动开机和关机控制器，其特征在于，所述电阻分压电路由两个电阻串联组成，产生运算放大器进行比较的参考电压。

7.根据权利要求1所述的车载电子设备自动开机和关机控制器，其特征在于，所述第一定时器和第二定时器的电源输入端连接至受控电源。

8.根据权利要求1所述的车载电子设备自动开机和关机控制器，其特征在于，所述第一放电通路中，控制电路连接至受控电源和放电通道的控制端，放电通道的其他端子连接至受控电源和第一定时器的定时电容器正极；第二放电通路与第二定时器的定时电容器相并联。

9.根据权利要求1所述的车载电子设备自动开机和关机控制器，其特征在于，所述车载电子设备为行车记录仪、安全驾驶预警仪、导航仪。

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