CN210721076U - 一种雨刮器模拟控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了汽车控制技术领域内的一种雨刮器模拟控制系统，包括信号发射单元和信号接收单元，信号发射单元将检测到的雨滴信号发送给信号接收单元，信号接收单元接与雨刮器控制单元电连接，转向柱组合开关控制单元将开关检测信号传输给雨刮器控制单元，雨刮器控制单元包括微处理器MCU2和CAN收发器二，CAN收发器一经CAN总线与CAN收发器二电连接，CAN收发器二与微处理器MCU2电连接，微处理器MCU2电连接有驱动芯片U2，驱动芯片的输出引脚端电连接有继电器，继电器与电机单元电连接；定时控制单元与微处理器MCU2电连接；本实用新型可让学生直观的看到雨刮器的动作过程。

Description

一种雨刮器模拟控制系统

技术领域

本实用新型属于汽车控制技术领域，特别涉及一种雨刮器模拟控制系统。

背景技术

汽车教学实验中，需要让学生在实验中看到汽车外部部件动作的过程，例如，模拟雨刮器的动作过程，雨刮器由电机带动，通过连杆机构将电机的旋转运动转变为雨刮器的往复运动，教学工作中，没有现成的一个教学仪器可让学生直观的看到雨刮器的动作过程。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，解决现有技术中无法直观模拟雨刮器动作的技术问题，提供一种雨刮器模拟控制系统，本实用新型结构简单，可让学生直观的看到雨刮器的动作过程。

本实用新型的目的是这样实现的：一种雨刮器模拟控制系统，包括智能传感单元、转向柱组合开关控制单元、雨刮器控制单元和定时控制单元，所述智能传感单元包括信号发射单元和信号接收单元，所述信号发射单元将检测到的雨滴信号发送给信号接收单元，信号接收单元接收雨滴信号并将雨滴信号传输给雨刮器控制单元，所述转向柱组合开关控制单元包括开关量检测芯片MC，开关量检测芯片MC连接转向柱组合开关，所述开关量检测芯片MC电连接有微处理器MCU1，所述微处理器MCU1的输出端电连接有CAN收发器一，所述雨刮器控制单元包括微处理器MCU2和CAN收发器二，所述CAN收发器一经CAN总线与CAN收发器二电连接，CAN收发器二与微处理器MCU2电连接，微处理器MCU2接收信号接收单元发送过来的雨滴信号，微处理器MCU2还电连接有驱动芯片U2，驱动芯片的输出引脚端电连接有至少一个继电器，继电器与电机单元电连接；所述定时控制单元与微处理器MCU2电连接。

本实用新型中，电机单元驱动雨刮器动作；转向柱组合开关中控制雨刮器动作的开关闭合时，微处理器MCU1向开关量检测芯片MC发送控制读取开关状态，微处理器MCU1将相应的开关信号转换成报文，通过CAN收发器一发送到CAN总线上，CAN总线将开关信息发送到CAN收发器二上，CAN收发器二将开关信息发送给微处理器MCU2，微处理器MCU2将相应的报文转换成开关信号，驱动芯片U2控制继电器线圈驱动电机单元动作，雨刮器动作，定时控制单元将定时信号发送给微处理器MCU2，微处理器MCU2根据定时信号控制继电器的通断，从而使雨刮器间歇性动作；本实用新型中通过转向柱组合开关控制单元、雨刮器控制单元和定时控制单元的联合设置，实现雨刮器的间歇性动作，实现雨刮器的教学实验；可应用于模拟雨刮器工作的教学实验中。

为了实现雨滴信号的检测，所述信号发射单元包括定时器U1和至少一组红外发射组件，电源+12V连接红外发射组件的输入端，红外发射组件的输出端连接有NPN型三极管，电源+5V连接电阻R1一端，电阻R1另一端连接电阻R2一端和定时器U1的DISCHG引脚，电阻R2另一端连接电容C1一端，电容C1另一端连接电容C2一端，电容C2另一端与定时器U1的CVOLT引脚连接，定时器U1的OUT引脚经电阻连接NPN型三极管的基极，NPN型三极管的发射极、定时器U1的GND引脚、电容C1另一端和电容C1一端均接地。

为了进一步实现雨滴信号的检测，所述信号接收单元包括计数器U2，电源+5V连接红外接收管D9的正极，红外接收管D9的负极连接电阻R9一端和电阻R8一端，电阻R9另一端连接电容C3一端、电容C4一端和电阻R16一端，电容C4另一端连接电阻电阻R11一端和放大器P1的反相输入端，放大器P1的同相输入端连接电阻R10一端和电阻R12一端，电阻R12另一端和电阻R16另一端分别连接稳压二极管D10负极、电阻R13一端和电容C5一端，电容C5一端与计数器U2的CLK引脚连接，计数器U2的Q7引脚连接电阻R14一端，电阻R14一端连接NPN型三极管Q3的基极，微处理器MCU2的INT1引脚连接三极管Q3的集电极和电阻R15一端，电源+5V分别连接电阻R13另一端和电阻R15另一端，电阻R10另一端、稳压二极管D10负极、电阻R11另一端、电容C5另一端、三极管Q3发射极均接地。

为了进一步实现雨刮器的间歇动作，所述定时控制单元包括电源VCC和定时器U3，电源VCC连接二极管D11的正极，二极管D11的负极连接开关K6的一端，开关K6的另一端连接电阻R17的一端和定时器U3的引脚7，所述电阻R17的另一端连接二极管D12的负极，所述定时器U3的引脚5连接继电器KZ1的控制端，继电器KZ1的驱动端连接微处理器MCU2中断口INT0，定时器U3的引脚3连接电容C6一端，定时器U3的引脚8和引脚7连接，定时器U3的引脚8还连接电阻R18一端，电阻R18的另一端连接二极管D13的负极和二极管D14的正极，二极管D14的负极连接定时器U3的引脚2，二极管D13的正极连接可调电阻R19的一端，可调电阻R19的调节端和二极管D14的负极均连接电容C7的正极，所述二极管D12的正极、电容C6另一端和电容C7的负极均接地。

为了进一步实现开关量的检测，所述转向柱组合开关包括开关K1、开关K2、开关K3、开关K4和开关K5，开关K1、开关K2、开关K3、开关K4和开关K5的一端接地，开关K1、开关K2、开关K3、开关K4和开关K5的另一端分别连接开关量检测芯片MC的SG9～SG13引脚。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动芯片U2的输出引脚OUT1和输出引脚OUT2分别连接继电器KZ2的控制端和继电器KZ3的控制端，继电器KZ2和继电器KZ3的驱动端分别连接电机单元；此设计中，驱动芯片U2的输出引脚OUT1和输出引脚OUT2同时控制继电器KZ2和继电器KZ3得电，继电器KZ2和继电器KZ3的线圈得电同时驱动电机单元动作，雨刮器动作。

为了进一步提高检测雨滴信号的可靠性，所述红外发射组件设置有两组，一组红外发射组件包括依次串接在一起的D1、D2、D3和D4，另一组红外发射组件包括依次串接在一起的D5、D6、D7和D8，电源+12V连接二极管D1的正极和二极管D5的正极，二极管D4的负极连接NPN型三极管Q1的集电极，定时器U1的OUT引脚连接电阻R4一端，电源+5V连接电阻R3一端，电阻R3另一端和电阻R4另一端分别连接三极管Q1的基极和电阻R7一端，三极管Q1的发射极连接电阻R5一端，二极管D8的负极连接NPN型三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极连接电阻R7另一端，三极管Q2的发射极连接电阻R6一端，电阻R5另一端和电阻R6另一端均接地。

附图说明

图1为本实用新型中信号发射单元的电路结构图。

图2为本实用新型的电路结构图一。

图3为本实用新型的电路结构图二。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步说明。

如图1～3所示的一种雨刮器模拟控制系统，包括智能传感单元、转向柱组合开关控制单元、雨刮器控制单元和定时控制单元，智能传感单元包括信号发射单元和信号接收单元，信号发射单元将检测到的雨滴信号发送给信号接收单元，信号接收单元接收雨滴信号并将雨滴信号传输给雨刮器控制单元，转向柱组合开关控制单元包括开关量检测芯片MC，开关量检测芯片MC连接转向柱组合开关，开关量检测芯片MC电连接有微处理器MCU1，微处理器MCU1的输出端电连接有CAN收发器一，雨刮器控制单元包括微处理器MCU2和CAN收发器二，CAN收发器一经CAN总线与CAN收发器二电连接，CAN收发器二与微处理器MCU2电连接，微处理器MCU2接收信号接收单元发送过来的雨滴信号，微处理器MCU2还电连接有驱动芯片U2，驱动芯片的输出引脚端电连接有至少一个继电器，继电器与电机单元电连接；定时控制单元与微处理器MCU2电连接，定时控制单元的具体结构为，定时控制单元包括电源VCC和定时器U3，电源VCC连接二极管D11的正极，二极管D11的负极连接开关K6的一端，开关K6的另一端连接电阻R17的一端和定时器U3的引脚7，电阻R17的另一端连接二极管D12的负极，定时器U3的引脚5连接继电器KZ1的控制端，继电器KZ1的驱动端连接微处理器MCU2中断口INT0，定时器U3的引脚3连接电容C6一端，定时器U3的引脚8和引脚7连接，定时器U3的引脚8还连接电阻R18一端，电阻R18的另一端连接二极管D13的负极和二极管D14的正极，二极管D14的负极连接定时器U3的引脚2，二极管D13的正极连接可调电阻R19的一端，可调电阻R19的调节端和二极管D14的负极均连接电容C7的正极，二极管D12的正极、电容C6另一端和电容C7的负极均接地。

为了进一步实现雨滴信号的检测，信号发射单元包括定时器U1和至少一组红外发射组件，电源+12V连接红外发射组件的输入端，红外发射组件的输出端连接有NPN型三极管，电源+5V连接电阻R1一端，电阻R1另一端连接电阻R2一端和定时器U1的DISCHG引脚，电阻R2另一端连接电容C1一端，电容C1另一端连接电容C2一端，电容C2另一端与定时器U1的CVOLT引脚连接，定时器U1的OUT引脚经电阻连接NPN型三极管的基极，NPN型三极管的发射极、定时器U1的GND引脚、电容C1另一端和电容C1一端均接地；信号接收单元包括计数器U2，电源+5V连接红外接收管D9的正极，红外接收管D9的负极连接电阻R9一端和电阻R8一端，电阻R9另一端连接电容C3一端、电容C4一端和电阻R16一端，电容C4另一端连接电阻电阻R11一端和放大器P1的反相输入端，放大器P1的同相输入端连接电阻R10一端和电阻R12一端，电阻R12另一端和电阻R16另一端分别连接稳压二极管D10负极、电阻R13一端和电容C5一端，电容C5一端与计数器U2的CLK引脚连接，计数器U2的Q7引脚连接电阻R14一端，电阻R14一端连接NPN型三极管Q3的基极，微处理器MCU2的INT1引脚连接三极管Q3的集电极和电阻R15一端，电源+5V分别连接电阻R13另一端和电阻R15另一端，电阻R10另一端、稳压二极管D10负极、电阻R11另一端、电容C5另一端、三极管Q3发射极均接地。

本实施例中，红外发射组件设置有两组，一组红外发射组件包括依次串接在一起的D1、D2、D3和D4，另一组红外发射组件包括依次串接在一起的D5、D6、D7和D8，电源+12V连接二极管D1的正极和二极管D5的正极，二极管D4的负极连接NPN型三极管Q1的集电极，定时器U1的OUT引脚连接电阻R4一端，电源+5V连接电阻R3一端，电阻R3另一端和电阻R4另一端分别连接三极管Q1的基极和电阻R7一端，三极管Q1的发射极连接电阻R5一端，二极管D8的负极连接NPN型三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极连接电阻R7另一端，三极管Q2的发射极连接电阻R6一端，电阻R5另一端和电阻R6另一端均接地。

为了进一步实现开关量的检测，转向柱组合开关包括开关K1、开关K2、开关K3、开关K4和开关K5，开关K1、开关K2、开关K3、开关K4和开关K5的一端接地，开关K1、开关K2、开关K3、开关K4和开关K5的另一端分别连接开关量检测芯片MC的SG9～SG13引脚，开关K1为雨刮器一档开关，开关K2为雨刮器二挡开关，开关K3为雨刮器三挡开关，开关K4为清洗泵开关，开关K5为调速开关，控制雨刮器动作的开关为开关K1、开关K2、开关K3；驱动芯片U2的输出引脚OUT1和输出引脚OUT2分别连接继电器KZ2的控制端和继电器KZ3的控制端，继电器KZ2和继电器KZ3的驱动端分别连接电机单元。

本实用新型中，电机单元驱动雨刮器动作，微处理器MCU1和微处理器MCU2均优选 为单片机；在模拟实验时，可往实验用汽车窗户上定量喷水，模拟雨滴，智能传感单元可用 时，红外发射管发出红外光线，有雨时，发出的红外光线会发生反射，由定时器U1组成的多 谐振动器对红外发射管进行驱动，红外接收管接收，由运算放大器P1等构成的带通滤波器 把光电信号的频率控制在38kHz左右，计数器U2对其进行分频，从而使脉冲信号控制在毫秒 级，微处理器MCU2接收到脉冲信号触发中断，微处理器MCU2给驱动芯片U2触发信号，驱动芯 片U2控制器继电器线圈驱动电机单元动作，雨刮器动作，若智能传感单元失效，转向柱组合 开关中控制雨刮器动作的开关K1～K3任一开关被按下时，微处理器MCU1向开关量检测芯片 MC发送控制读取开关状态，微处理器MCU1将相应的开关信号转换成报文，通过CAN收发器一 发送到CAN总线上，CAN总线将开关信息发送到CAN收发器二上，CAN收发器二将开关信息发 送给微处理器MCU2，微处理器MCU2将相应的报文转换成开关信号，驱动芯片U2控制继电器 线圈驱动电机单元动作，雨刮器动作，同时，开关K6被按下，555定时器起振，二极管D1和D3 导通，电容C2通过电阻R1和二极管D3充电，此时电容C2上的电压小于

，定时器U3的输出 引脚5输出高电平，继电器KZ1得电，继电器KZ1常开触点闭合，定时器U3的输出引脚5和微处 理器MCU2的中断口接通，微处理器MCU2中断，电容C2持续得到充电，电容C2上的电压不断增 大，当电容C2两端电压上升到

时，定时器U3的输出引脚5输出低电平，继电器KZ1失电， 继电器KZ1常开点断开，定时器U3不接通微处理器MCU2，微处理器MCU2控制继电器KZ2和KZ3 得电，继电器KZ2和继电器KZ3线圈驱动电机单元动作；随后电容C2经二极管D2和电阻R2以 及定时器的引脚6放电，当放电到电容C2上的电压小于

时，定时器U3的输出引脚5再次 转为高电平输出，继电器KZ1再次得电，微处理器MCU2中断，继电器KZ2和继电器KZ3失电，电 机单元停止动作，反复执行上述动作，当控制雨刮器动作的开关断开时，微处理器MCU2的输 出引脚OUT1和输出引脚OUT2保持低电平输出，不管开关K6是否闭合，电机单元均一直停止 动作；本实用新型通过智能传感单元、转向柱组合开关控制单元、雨刮器控制单元和定时控 制单元的联合设置，智能传感单元未失效时，智能传感单元发出雨刮器控制信号，雨刮器动 作，智能传感单元失效时，可手动调节控制雨刮器动作的开关控制雨刮器的动作，同时，还 可实现雨刮器的间歇性动作，从而完整的实现雨刮器动作的模拟教学；可应用于模拟雨刮 器工作的教学实验中。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型保护范围内。

Claims (7)

1.一种雨刮器模拟控制系统，其特征在于，包括智能传感单元、转向柱组合开关控制单元、雨刮器控制单元和定时控制单元，所述智能传感单元包括信号发射单元和信号接收单元，所述信号发射单元将检测到的雨滴信号发送给信号接收单元，信号接收单元接收雨滴信号并将雨滴信号传输给雨刮器控制单元，所述转向柱组合开关控制单元包括开关量检测芯片MC，开关量检测芯片MC连接转向柱组合开关，所述开关量检测芯片MC电连接有微处理器MCU1，所述微处理器MCU1的输出端电连接有CAN收发器一，所述雨刮器控制单元包括微处理器MCU2和CAN收发器二，所述CAN收发器一经CAN总线与CAN收发器二电连接，CAN收发器二与微处理器MCU2电连接，微处理器MCU2接收信号接收单元发送过来的雨滴信号，微处理器MCU2还电连接有驱动芯片U2，驱动芯片的输出引脚端电连接有至少一个继电器，继电器与电机单元电连接；所述定时控制单元与微处理器MCU2电连接。

2.根据权利要求1所述的一种雨刮器模拟控制系统，其特征在于，所述信号发射单元包括定时器U1和至少一组红外发射组件，电源+12V连接红外发射组件的输入端，红外发射组件的输出端连接有NPN型三极管，电源+5V连接电阻R1一端，电阻R1另一端连接电阻R2一端和定时器U1的DISCHG引脚，电阻R2另一端连接电容C1一端，电容C1另一端连接电容C2一端，电容C2另一端与定时器U1的CVOLT引脚连接，定时器U1的OUT引脚经电阻连接NPN型三极管的基极，NPN型三极管的发射极、定时器U1的GND引脚、电容C1另一端和电容C1一端均接地。

3.根据权利要求1所述的一种雨刮器模拟控制系统，其特征在于，所述信号接收单元包括计数器U2，电源+5V连接红外接收管D9的正极，红外接收管D9的负极连接电阻R9一端和电阻R8一端，电阻R9另一端连接电容C3一端、电容C4一端和电阻R16一端，电容C4另一端连接电阻R11一端和放大器P1的反相输入端，放大器P1的同相输入端连接电阻R10一端和电阻R12一端，电阻R12另一端和电阻R16另一端分别连接稳压二极管D10负极、电阻R13一端和电容C5一端，电容C5一端与计数器U2的CLK引脚连接，计数器U2的Q7引脚连接电阻R14一端，电阻R14一端连接NPN型三极管Q3的基极，微处理器MCU2的INT1引脚连接三极管Q3的集电极和电阻R15一端，电源+5V分别连接电阻R13另一端和电阻R15另一端，电阻R10另一端、稳压二极管D10负极、电阻R11另一端、电容C5另一端、三极管Q3发射极均接地。

4.根据权利要求1所述的一种雨刮器模拟控制系统，其特征在于，所述定时控制单元包括电源VCC和定时器U3，电源VCC连接二极管D11的正极，二极管D11的负极连接开关K6的一端，开关K6的另一端连接电阻R17的一端和定时器U3的引脚7，所述电阻R17的另一端连接二极管D12的负极，所述定时器U3的引脚5连接继电器KZ1的控制端，继电器KZ1的驱动端连接微处理器MCU2中断口INT0，定时器U3的引脚3连接电容C6一端，定时器U3的引脚8和引脚7连接，定时器U3的引脚8还连接电阻R18一端，电阻R18的另一端连接二极管D13的负极和二极管D14的正极，二极管D14的负极连接定时器U3的引脚2，二极管D13的正极连接可调电阻R19的一端，可调电阻R19的调节端和二极管D14的负极均连接电容C7的正极，所述二极管D12的正极、电容C6另一端和电容C7的负极均接地。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种雨刮器模拟控制系统，其特征在于，所述转向柱组合开关包括开关K1、开关K2、开关K3、开关K4和开关K5，开关K1、开关K2、开关K3、开关K4和开关K5的一端接地，开关K1、开关K2、开关K3、开关K4和开关K5的另一端分别连接开关量检测芯片MC的SG9～SG13引脚。

6.根据权利要求1～4任一项所述的一种雨刮器模拟控制系统，其特征在于，所述驱动芯片U2的输出引脚OUT1和输出引脚OUT2分别连接继电器KZ2的控制端和继电器KZ3的控制端，继电器KZ2和继电器KZ3的驱动端分别连接电机单元。

7.根据权利要求2所述的一种雨刮器模拟控制系统，其特征在于，所述红外发射组件设置有两组，一组红外发射组件包括依次串接在一起的D1、D2、D3和D4，另一组红外发射组件包括依次串接在一起的D5、D6、D7和D8，电源+12V连接二极管D1的正极和二极管D5的正极，二极管D4的负极连接NPN型三极管Q1的集电极，定时器U1的OUT引脚连接电阻R4一端，电源+5V连接电阻R3一端，电阻R3另一端和电阻R4另一端分别连接三极管Q1的基极和电阻R7一端，三极管Q1的发射极连接电阻R5一端，二极管D8的负极连接NPN型三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极连接电阻R7另一端，三极管Q2的发射极连接电阻R6一端，电阻R5另一端和电阻R6另一端均接地。

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