CN204692064U - 真空泵控制器及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种真空泵控制器，包括供电电路、稳压电源电路、压力采集电路、将压力采集电路采集的数据进行处理的数据处理电路，所述供电电路为车载电源，所述供电电路的电源输出端为所述稳压电源电路和压力采集电路提供电源，所述稳压电源电路用于给压力采集电路和数据处理电路提供工作电源的，所述压力采集电路的输出端与所述数据处理电路的输入端连接。真空泵控制系统具有所述真空泵控制器。本实用新型的真空泵控制器及其控制系统，采用电压双比较器的一组比较器即实现了真空泵控制器的开启、延时及关闭的过程，又能够实现开启点和关闭点可调，电路结构简单且无需采用单片机控制，提高了产品的稳定性的同时还降低了成本。

Description

真空泵控制器及其控制系统

技术领域

本实用新型涉及真空泵技术领域，特别是设计一种真空泵控制器及其控制系统。

背景技术

真空助力泵是汽车真空液压刹车、助力系统的真空来源，主要用于轻型汽车助力制动系统抽取真空，也可用于其它运输车辆及工程机械。采用真空助力制动系统可提高制动可靠性和减轻驾驶员的疲劳，有利于降低行车事故的发生率，提高整车安全性。国内轻型车迅猛发展为真空助力泵提供了广阔的市场。目前，市场上的真空泵控制器多采用单片机或者微电脑进行控制，控制过程复杂，成本高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：本实用新型提供一种真空泵控制器及其控制系统，采用简单的电路结构实现助力制动系统抽取真空，控制过程简单、稳定性高，同时，降低了成本。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种真空泵控制器，包括供电电路、稳压电源电路、压力采集电路、将压力采集电路采集的数据进行处理的数据处理电路，所述供电电路为车载电源，所述供电电路的电源输出端为所述稳压电源电路和压力采集电路提供电源，所述稳压电源电路用于给压力采集电路和数据处理电路提供工作电源的，所述压力采集电路的输出端与所述数据处理电路的输入端连接；

所述数据处理电路包括电压双比较器、CS信号电路、AS信号电路、用于产生电压双比较器的第一正相输入电压VA信号采样电路和用于产生电压双比较器的第二正相输入电压VB信号采样电路，所述电压双比较器包括第一正向输入端、第一反向输入端、第一输出端、第二正向输入端、第二反向输入端和第二输出端，所述第一反向输入端和第二反向输入端与所述压力采集电路的输出端连接；所述VA信号与所述第一正向输入端连接，所述VB信号与所述第二正向输入端连接。采用电压双比较器的一组比较器即实现了真空泵控制器的开启、延时及关闭的过程，又能够实现开启点和关闭点可调，采用另一组比较器实现了真空罐低压报警，电路结构简单且无需采用单片机或者车载电脑进行控制，降低了成本。

进一步，采用电压双比较器的第一路比较器提供真空泵控制器开启和关闭的判断条件，需要给电压双比较器的第一正向输入端提供输入参考电压，然后根据参考电压以及第一反向输入端的电压即压力采集电路输出端电压确定上限阈值和下限阈值，所述VA信号采样电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻四个电阻，所述第一电阻和第二电阻一端与所述电压双比较器的第一正向输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述电压双比较器的第一输出端连接，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻和第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述稳压电源电路的电源输出端连接，所述第四电阻的另一端接地，所述VA信号为所述第一电阻和第二电阻之间引出的电压。通过设定不同的参考电压以及第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻四个电阻的阻值，设置上限阈值和下限阈值来控制真空泵控制器的开启点和关闭点。

设第一正向输入端的参考电压为Vref1，上限阈值为VinH，下限阈值为VinL，则计算公式如下：

参考电压Vref1：

$V_{\mathrm{ref}1}=\frac{R_4}{R_3+R_4}{V}_{\mathrm{DD}}---\left(1\right)$

上限阈值VinH：

$V_{\mathrm{inH}}=\frac{R_2}{R_1+R_2}(V_{1\mathrm{OUTH}}-V_{\mathrm{ref}1})+V_{\mathrm{ref}1}---\left(2\right)$

下限阈值VinL：

$V_{\mathrm{inL}}=\frac{R_2}{R_1+R_2}(V_{1\mathrm{OUTL}}-V_{\mathrm{ref}1})+V_{\mathrm{ref}1}---\left(3\right)$

进一步，为了提供控制真空泵开启和关闭的CS信号，所述CS信号电路包括第二整流二极管VD3、第二滤波电容C2、第一晶体管Q1、第五电阻R5和第六电阻R6，所述第五电阻R5和第六电阻R6依次串联后设在所述稳压电源电路的电源输出端和所述第一晶体管的栅极之间，所述第五电阻和第六电阻之间的电压引出端与电压双比较器的第一输出端连接；所述第二整流二极管负极连接供电电路的电源输出端，正极与所述第一晶体管的漏极连接；所述第一晶体管的源极接地，所述第二滤波电容并联在所述第一晶体管的漏极和源极两端。所述第二整流二极管和使第二滤波电容输出的CS信号稳定准确。

进一步，采用电压双比较器的第二路比较器提供真空罐压力报警信号，所述VB信号采样电路包括依次串联后设在所述稳压电源电路的电源输出端与地之间的第七电阻和第八电阻，所述VB信号为第七电阻和第八电阻之间的引出电压。所述第七电阻和第八电阻提供了第二正向输入端的参考电压VB信号，通过第七电阻和第八电阻设置了报警输出的电压比较值。

进一步，电压双比较器的第二路比较器的输出信号，通过AS信号电路的处理得到报警装置的启动信号AS信号，所述AS信号电路包括第三整流二极管、第三滤波电容、第二晶体管、第九电阻和第十电阻，所述第九电阻和第十电阻依次串联后设在所述稳压电源电路的电源输出端和所述第二晶体管的栅极之间，所述第九电阻和第十电阻之间的电压引出端与电压双比较器的第二输出端连接；所述第三整流二极管负极连接供电电路的电源输出端，正极与所述第二晶体管的漏极连接；所述第二晶体管的源极接地，所述第三滤波电容并联在所述第二晶体管的漏极和源极两端。

进一步，所述稳压电源电路的电源输入端与供电电路电源输出端之间串联第一整流二极管，第一整流二极管的正极连接供电电路的输出端，负极与稳压电源电路的电源输入端连接，所述稳压电源电路还包括负极与第一整流二极管负极连接正极接地的稳压二极管，所述稳压二极管两端并联第一滤波电容。第一整流二极管对输入的供电电路电源进行整流，保证稳压电源电路的输入端的输入准确稳定，稳压二极管及第一滤波电容保护稳压电源芯片，使得线路板的工作电压范围在规定的范围内。

一种真空泵控制系统，具有所述的真空控制器，还包括真空罐、真空泵、第一继电器和报警系统，所述供电电路为所述第一继电器和报警系统提供工作电源；所述真空控制器的CS信号端与所述第一继电器的线圈一端连接，所述第一继电器的一个触点与所述真空泵连接，所述第一继电器的线圈的另一端以及另一个触点与所述供电电路的电源输出端连接，所述真空泵与所述真空罐连接；所述真空控制器的AS信号端与所述报警系统连接；所述真空控制器的压力采集电路实时采集所述真空罐中的压力。利用所述的真空泵控制器组成真空泵控制系统，实现了真空泵控制器的开启、延时及关闭的过程，从而实现对真空罐的真空度的控制。

进一步，所述报警系统包括第二继电器和报警装置，所述AS信号端与所述第二继电器的线圈一端连接，所述第二继电器的一个触点与所述报警装置连接，所述第二继电器的线圈的另一端以及另一个触点与所述供电电路的电源输出端连接。所述报警系统用于真空罐低压报警，当压力采集电路采集的真空罐中的压力低于报警值时，对应的AS信号将控制第二继电器接通启动报警装置进行报警。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的真空泵控制器及其控制系统，采用电压双比较器的一组比较器即实现了真空泵控制器的开启、延时及关闭的过程，又能够实现开启点和关闭点可调，采用另一组比较器实现了真空罐低压报警，电路结构简单且无需采用单片机控制，提高了产品的稳定性的同时还降低了成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是真空泵控制器的电路原理图。

图2是真空泵控制系统的结构示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1-2所示，本实用新型的一种真空泵控制器，包括供电电路IC1、稳压电源电路IC2、压力采集电路IC3、将压力采集电路IC3采集的数据进行处理的数据处理电路，供电电路IC1为车载电源，其电源输出端VCC为稳压电源电路IC2和数据处理电路的部分电路提供工作电源，所述稳压电源电路IC2用于给压力采集电路IC3和数据处理电路的部分电路提供工作电源，所述压力采集电路IC3的输出端Vout与所述数据处理电路的输入端连接。

稳压电源电路IC2的电源输入端IN与供电电路IC1电源输出端VCC之间串联第一整流二极管VD1，第一整流二极管VD1的正极连接供电电路的输出端VCC，负极与稳压电源电路IC2的电源输入端IN连接，稳压电源电路IC2还包括负极与第一整流二极管VD1负极连接正极接地的稳压二极管VD2，稳压二极管VD2两端并联滤波电容C1。

压力采集电路IC3包括电源输入端VS和输出端Vout，电源输入端VS与稳压电源电路IC2的输出端VDD连接。压力采集电路主要采用压力传感器芯片MPXV6115V6U实现对真空罐压力的实时监控。

数据处理电路包括电压双比较器IC4、CS信号电路、AS信号电路、用于产生电压双比较器IC4的第一正相输入电压VA信号采样电路和用于产生电压双比较器IC4的第二正相输入电压VB信号采样电路。电压双比较器IC4包括第一正向输入端1IN+、第一反向输入端1IN-、第一输出端1OUT、第二正向输入端2IN+、第二反向输入端2IN-和第二输出端2OUT。其中，第一反向输入端1IN-和第二反向输入端2IN-与压力采集电路IC3的输出端Vout连接；VA信号采样电路的电源输出端与第一正向输入端1IN+连接，VB信号采样电路的电源输出端与第二正向输入端2IN+连接。本实施例中的电压双比较器采用LM2903-Q1电压双比较器，该比较器具有低功耗，低失调等特点。

VA信号采样电路包括四个电阻R1、R2、R3和R4，第一电阻R1和第二电阻R2一端与电压双比较器IC3的第一正向输入端1IN+连接，第一电阻R1的另一端与电压双比较器IC3的第一输出端1OUT连接，第二电阻R2的另一端与第三电阻R3和第四电阻R4的一端连接，第三电阻R3的另一端与稳压电源电路IC1的电源输出端VDD连接，第四电阻R4的另一端接地。

CS信号电路包括第二整流二极管VD3、第二滤波电容C2、第一晶体管Q1、第五电阻R5和第六电阻R6，第五电阻R5和第六电阻R6依次串联后设在稳压电源电路IC2的电源输出端VDD和第一晶体管Q1的栅极G1之间，第五电阻R5和第六电阻R6之间的电压引出端与电压双比较器IC3的第一输出端1OUT连接；第二整流二极管VD3负极连接供电电路IC1的电源输出端VCC，正极与第一晶体管Q1的漏极D1连接；第一晶体管Q1的源极S1接地，第二滤波电容C2并联在第一晶体管Q1的漏极D1和源极S1两端。

VB信号采样电路包括依次串联后设在稳压电源电路IC2的电源输出端VDD与地之间的第七电阻R7和第八电阻R8，VB信号为第七电阻R7和第八电阻R8之间的引出电压。

AS信号电路包括第三整流二极管VD4、第三滤波电容C3、第二晶体管Q2、第九电阻R9和第十电阻R10，第九电阻R9和第十电阻R10依次串联后设在稳压电源电路IC2的电源输出端VDD和第二晶体管Q2的栅极G2之间，第九电阻R9和第十电阻R10之间的电压引出端与电压双比较器IC3的第二输出端2OUT连接；第三整流二极管VD4负极连接供电电路IC1的电源输出端VCC，正极与第二晶体管Q2的漏极D2连接；第二晶体管Q2的源极S2接地，第三滤波电容C3并联在第二晶体管Q2的漏极D2和源极S2两端。

本实用新型的一种真空泵控制系统，具有所述的真空控制器，还包括真空罐、真空泵、第一继电器Q3和报警系统，供电电路IC1为第一继电器Q3和报警系统提供工作电源；真空控制器的CS信号与第一继电器Q3的线圈一端连接，第一继电器Q3的一个触点与真空泵连接，第一继电器Q3的线圈的另一端以及另一个触点与供电电路IC1的电源输出端VCC连接，真空泵与真空罐连接；真空控制器的AS信号与报警系统连接；真空泵控制器的压力采集电路实时采集真空罐中的压力。

报警系统包括第二继电器Q4和报警装置，AS信号端与第二继电器Q4的线圈一端连接，第二继电器Q4的一个触点与报警装置连接，第二继电器Q4的线圈的另一端以及另一个触点与供电电路IC1的电源输出端VCC连接。

真空泵控制器与真空泵分别连接到真空罐上面，真空泵控制器实时监测真空罐中的压力，当真空泵控制器检测到真空罐中的压力低于下限阀值时，真空泵控制器“CS”端输出控制信号，使得与真空泵相连接的第一继电器Q1导通，真空泵工作；当真空罐内的压力达到压力值上限阀值时，真空泵停止工作。当真空罐中的压力值低于报警阀值时，真空泵控制器"AS"端输出控制信号，使得报警装置工作，输出报警信号。

真空控制器通过压力传感器芯片MPXV6115V6U实时监测真空罐中的压力值，并转换成电压值向外部输出，输出电压为Vout，不同的压力值分别对应0-5V之间的电压。

将采集来的电压信号输入到电压双比较器芯片的反相输入端，通过设定不同的参考电压VDD以及电阻R1、R2、R3、R4的值，可以控制比较器的输出端按照要求输出控制信号。通过R1、R2、R3、R4四个电阻的配合，可以设置真空泵控制器的开启点和关闭点。通过电阻R7和R8设定报警的输出电压比较值，当采集来的信号达到报警值时，立即输出报警控制信号。

一般小型车的车载电源是12V系统，也有部分汽车采用的是24V系统的，比如客车、货车等。目前本实施例中的设计方案可直接适用于12V系统的车型，要使用24V系统的话只需要在供电电路和车载电源间加一块降压芯片就能实现。

这种控制方式只需要一组比较器，即实现了真空泵控制器的开启、延时及关闭的过程，且能够实现开启点和关闭点可调，电路结构简单且无需采用单片机控制，提高了产品的稳定性的同时还降低了成本。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种真空泵控制器，其特征在于：包括供电电路(IC1)、稳压电源电路(IC2)、压力采集电路(IC3)、将压力采集电路(IC3)采集的数据进行处理的数据处理电路，所述供电电路(IC1)为车载电源，所述供电电路(IC1)的电源输出端(VCC)为所述稳压电源电路(IC2)和压力采集电路(IC3)提供电源，所述稳压电源电路(IC2)用于给压力采集电路(IC3)和数据处理电路提供工作电源的，所述压力采集电路(IC3)的输出端(Vout)与所述数据处理电路的输入端连接；

所述数据处理电路包括电压双比较器(IC4)、CS信号电路、AS信号电路、用于产生电压双比较器(IC4)的第一正相输入电压VA信号采样电路和用于产生电压双比较器(IC4)的第二正相输入电压VB信号采样电路，所述电压双比较器(IC4)包括第一正向输入端(1IN+)、第一反向输入端(1IN-)、第一输出端(1OUT)、第二正向输入端(2IN+)、第二反向输入端(2IN-)和第二输出端(2OUT)，所述第一反向输入端(1IN-)和第二反向输入端(2IN-)与所述压力采集电路(IC3)的输出端(Vout)连接；所述VA信号与所述第一正向输入端(1IN+)连接，所述VB信号与所述第二正向输入端(2IN+)连接。

2.如权利要求1所述的真空泵控制器，其特征在于：所述VA信号采样电路包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4)四个电阻，所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)一端与所述电压双比较器(IC3)的第一正向输入端(1IN+)连接，所述第一电阻(R1)的另一端与所述电压双比较器(IC3)的第一输出端(1OUT)连接，所述第二电阻(R2)的另一端与所述第三电阻(R3)和第四电阻(R4)的一端连接，所述第三电阻(R3)的另一端与所述稳压电源电路(IC1)的电源输出端(VDD)连接，所述第四电阻(R4)的另一端接地，所述VA信号为所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)之间引出的电压。

3.如权利要求1所述的真空泵控制器，其特征在于：所述CS信号电路包括第二整流二极管(VD3)、第二滤波电容(C2)、第一晶体管(Q1)、第五电阻(R5)和第六电阻(R6)，所述第五电阻(R5)和第六电阻(R6)依次串联后设在所述稳压电源电路(IC2)的电源输出端(VDD)和所述第一晶体管(Q1)的栅极(G1)之间，所述第五电阻(R5)和第六电阻(R6)之间的电压引出端与电压双比较器(IC3)的第一输出端(1OUT)连接；所述第二整流二极管(VD3)负极连接供电电路(IC1)的电源输出端(VCC)，正极与所述第一晶体管(Q1)的漏极(D1)连接；所述第一晶体管(Q1)的源极(S1)接地，所述第二滤波电容(C2)并联在所述第一晶体管(Q1)的漏极(D1)和源极(S1)两端。

4.如权利要求1所述的真空泵控制器，其特征在于：所述VB信号采样电路包括依次串联后设在所述稳压电源电路(IC2)的电源输出端(VDD)与地之间的第七电阻(R7)和第八电阻(R8)，所述VB信号为第七电阻(R7)和第八电阻(R8)之间的引出电压。

5.如权利要求1所述的真空泵控制器，其特征在于：所述AS信号电路包括第三整流二极管(VD4)、第三滤波电容(C3)、第二晶体管(Q2)、第九电阻(R9)和第十电阻(R10)，所述第九电阻(R9)和第十电阻(R10)依次串联后设在所述稳压电源电路(IC2)的电源输出端(VDD)和所述第二晶体管(Q2)的栅极(G2)之间，所述第九电阻(R9)和第十电阻(R10)之间的电压引出端与电压双比较器(IC3)的第二输出端(2OUT)连接；所述第三整流二极管(VD4)负极连接供电电路(IC1)的电源输出端(VCC)，正极与所述第二晶体管(Q2)的漏极(D2)连接；所述第二晶体管(Q2)的源极(S2)接地，所述第三滤波电容(C3)并联在所述第二晶体管(Q2)的漏极(D2)和源极(S2)两端。

6.如权利要求1所述的真空泵控制器，其特征在于：所述稳压电源电路(IC2)的电源输入端(IN)与供电电路(IC1)电源输出端(VCC)之间串联第一整流二极管(VD1)，第一整流二极管(VD1)的正极连接供电电路的输出端(VCC)，负极与稳压电源电路(IC2)的电源输入端(IN)连接，所述稳压电源电路(IC2)还包括负极与第一整流二极管(VD1)负极连接正极接地的稳压二极管(VD2)，所述稳压二极管(VD2)两端并联第一滤波电容(C1)。

7.一种真空泵控制系统，其特征在于：包括如权利要求1-6中任一项所述的真空控制器、真空罐、真空泵、第一继电器(Q3)和报警系统，所述供电电路(IC1)为所述第一继电器(Q3)和报警系统提供工作电源；所述真空控制器的CS信号端与所述第一继电器(Q3)的线圈一端连接，所述第一继电器(Q3)的一个触点与所述真空泵连接，所述第一继电器(Q3)的线圈的另一端以及另一个触点与所述供电电路(IC1)的电源输出端(VCC)连接，所述真空泵与所述真空罐连接；所述真空控制器的AS信号端与所述报警系统连接；所述真空控制器的压力采集电路实时采集所述真空罐中的压力。

8.如权利要求7所述的真空泵控制系统，其特征在于：所述报警系统包括第二继电器(Q4)和报警装置，所述AS信号端与所述第二继电器(Q4)的线圈一端连接，所述第二继电器(Q4)的一个触点与所述报警装置连接，所述第二继电器(Q4)的线圈的另一端以及另一个触点与所述供电电路的电源输出端(VCC)连接。