CN101282861A - 控制装备,具体地用于机动车驾驶杆的顶部 - Google Patents

控制装备,具体地用于机动车驾驶杆的顶部 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种控制装备，具体地用于机动车驾驶杆顶部(1)，包括：几个开关模块(7；9；13；15)以及微控制器(19)，微控制器(19)安装在主板(17)上，用于基于模块的标识符来解释开关状态，以传递合适的控制信号，主板(17)，具有几个连接位置(E1，E2，E3，E4)，每一模块(7；9；13；15)具有相同数量N的预定轨道(L1，L2，L3，L4，L5，ID1，ID2；CS1；CS2；CS3；CS4)，其连接到与主板(17)关联的轨道。每一开关模块(7；9；13；15)的对应退出轨道(L1，L2，L3，L4，L5，ID1，ID2)交互连接，并且在微控制器(19)的相同输入上连接在一起，对于每一位置(E1，E2，E3，E4)，所述控制装备包括：用于激活对在所述位置连接的模块的开关状态的读取的装置，所述激活装置由微控制器(19)来驱动。

Description

控制装备，具体地用于机动车驾驶杆的顶部
技术领域
本发明涉及一种控制装备，特别地用于机动车驾驶杆的顶部。
背景技术
现有技术中广泛地知道用于机动车驾驶杆的顶部的控制装备。
在相同***中，这样的装备组合几个电子开关模块，用于例如控制前灯、风挡刮水器、音频功能、电话功能或甚至是速度调节器。
多年来，已经观察到，交通工具关于它们的设备日益更加定制化，这就是为什么需要能够使得驾驶盘周围的开关模块有效地适用于交通工具上出现的设备。
因此，控制装备的模块性对于以下能力是一个重要因素：使得具有几个可选模块的基本装备容易地适用于用户所表达的需要；以及以可接受的成本提供控制装备。
从文献WO2004/098950中可知用于驾驶杆顶部的控制装备，其包括可以连接到具有微处理器的主板的模块。在该文献中，开关模块具有相同连接器，以用于对主板的连接，并且每一模块拥有标识码。与这种标识码结合，按以下方式来解释模块的开关之一的开关状态的改变：将输出信号传递给待控制的设备。
因此，确保了这种控制装备的高度模块性。
然而，在该文献中清楚的是，必须将控制模块的所有输出连接到微控制器的对应输入，这样的缺点在于，首先，主板上的大量通道，以及对于微控制器的大量输入，这将导致其成本极大地增加。
为了减少微控制器的输入的数量，前述文献提出了在电子电路中添加乘法器。然而，如果需要在电路中提供附加的电子组件，则这种方案似乎并不令人满意。
更进一步地，假定对于模块的每一开关，需要提供微控制器的专用输入，则较新的修改以及将来的版本需要修改主板及其组件，因此导致高的开发成本。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种开关***，其比现有技术的开关***更简单，并且成本更低，同时显示出模块性的满意度。
根据次要目的，本发明的目的在于，提供一种方案，允许显著地降低对未来版本的开发成本。
为此，本发明的主旨是一种控制装备，具体地用于机动车驾驶杆的顶部，包括：
●几个开关模块，例如照明控制模块、风挡刮水器控制模块、音频功能控制模块、速度调节控制模块，每一模块具有其自身的标识符，
●微控制器，被容纳在主板上，能够连接到每一开关模块，并且用于将开关状态解释为模块的标识符的函数，以传递合适的控制信号，
●主板，具有几个边缘连接器，其具有相同数量N的预定义的连接通道，并且每一边缘连接器均能够接收开关模块的连接，并且
●每一模块具有相同数量N的预定义的通道，用于连接到主板上的关联通道，
其特征在于，每一开关模块的等效(equivalent)输出通道交互连接，并且在微控制器的相同输入上连接在一起，并且其特征在于，对于每一边缘连接器，其包括：用于激活对连接到所述边缘连接器的模块的开关状态的读取的装置，这些激活装置由微控制器来驱动。
附图说明
本发明的其它特征和优点将关于附图从通过示例的方式所呈现的非限定性特性的以下描述中变得清楚，其中：
图1示出安装在配备有驾驶盘的驾驶杆上的用于机动车的驾驶杆顶部的后透视图，
图2示出根据本发明的控制装备的示意性连接电路图，
图3示出根据本发明的控制装备的主板的示意性连接电路图，
图4示出属于根据本发明的控制装备的连接模块的示例的示意性连接电路图，
图5示出根据本发明的连接子模块的示例的示意性连接电路图，
图6示出与图3相同的电路图，其中，进行修改以示出本发明的操作，
图7示出与图4相同的电路图，其中，进行修改以示出本发明的操作，以及
图8示出与图5相同的电路图，其中，进行修改以示出本发明的操作。
具体实施方式
以下将结合附图描述本发明的一个非限定性示例性实施例。
图1表示控制装备1的后透视图，具体地用于机动车驾驶杆的顶部。
该装备1被安装在驾驶杆3上，驾驶杆3在其后端承载驾驶盘5。
通过示例的方式，在图1中可见，在相对侧，控制装备具有照明控制杆7和风挡刮水器控制杆9，其被安装在中心支架11上。
以下将详细描述，每个杆采用控制模块的形式，换句话说，一方面，其具有内建专用机电一体化***，该***将用户的移动转换为开关状态的变化，并且另一方面，其具有机械电子连接***，具体地用于支撑控制装备的主板，所述机械电子连接***被标准化，并且因此对于可以在支架上连接到主板的所有模块相同。
这样的结果是，有利地，每一控制模块能够被容纳在支架11的每一边缘连接器中，并且同时连接到主板。
对于具有杆以及其它控制的控制装备的机械配置，例如为了将移动转换为开关状态的变化，有用的是，应该参考以下专利FR 2782960、FR 2833553、FR 2800347。
图2示出根据本发明的控制装备的示意性连接电路图。
控制装备1包括：几个开关模块，例如照明控制模块7、风挡刮水器控制模块9、音频功能控制模块13和速度调节控制模块15，所述模块将要***主板17的四个边缘连接器E1、E2、E3和E4，主板17例如采用PCB(印制电路板)的形式，并且在主板17上容纳微控制器19。
毋庸置疑，根据需求，甚至可以预想更多的控制模块，直到关注它们对于单个支架的数量以及功能性的数量。因此，可以预想，提供附加控制模块，例如用于电话控制、对于导航***的控制、或甚至用于在驾驶盘上集总控制，以关闭窗口、防晒板等。
相似地，在不脱离本发明精神的情况下，对于相同主板，可以预想更高数量的边缘连接器，以用于开关模块连接。
通过连接***来实现在各个边缘连接器E1、E2、E3和E4处对模块7、9、13和15的连接，所述连接***在模块和主板17的关联通道之间的公口部分和母口部分之间对于每一模块是相同的。
为此，在每一边缘连接器E1、E2、E3和E4处，主板17因此具有相同数量N的预定义连接通道(N是预定义的自然数)，每一通道均可以接收来自开关模块的连接。
在图2中，可见，每一模块7、9、13和15包括七个输出通道L1、L2、L3、L4、L5、ID1和ID2，这些输出通道连接到主板17的关联通道上。
在这七个通道之中，使用五个通道L1、L2、L3、L4、L5来将模块的开关状态发送微控制器19，并且使用两个通道ID1和ID2来将对于每一模块特定的标识符发送到微控制器19。
根据需要，只要数量N的通道对于边缘连接器E1至E4并且对于所有模块7、9、13、15是相同的，则对于将模块的开关状态发送到微控制器19，或对于将标识符发送到微控制器19，当然可以预想更多数量或更少数量的通道，
在操作期间，主板17上的微控制器19将被用来把通道L1、L2、L3、L4、L5的开关状态解释为模块标识符的函数，以传递合适的控制信号，例如用于控制风挡刮水器的间歇扫描。有利地，按以下方式配置微控制器19：将其输出信号传递到通信网络，具体地是LIN或CAN类型的网络总线。
在图2中，可见，根据本发明，每一开关模块的等效输出通道L1、L2、L3、L4、L5和ID1、ID2交互连接，并且在微控制器19的模拟输入上连接在一起，从而能够使用低成本方法来读取电压电平，从而读取每一模块的开关状态。
根据未描述的一个变形，从开关模块接收输出通道的微控制器的至少一部分输入是模拟输入，并且其它输入是数字输入。
无论对于边缘连接器E1至E4所选取的一侧如何，为了允许连接开关模块7、9、13和15，主板17的相对侧上的等效通道的分布是相反的。
因此，在图2中可见，模块7和15的通道L1处于顶部，之后向下是通道L2至L5以及ID1和ID2，而模块9和13的通道L1处于底部，之后向上是通道L2至L5以及ID1和ID2。
根据本发明，对于每一边缘连接器，控制装备还包括：用于激活对在所述边缘连接器E1至E4处连接的模块的开关状态的读取的装置，这些激活装置由微控制器19经由通道CS1、CS2、CS3和CS4来驱动。这些控制线路CS1、CS2、CS3和CS4连接到微控制器19的逻辑输出。根据该示例，这些线路默认处于低电平状态。以下可见，线路CSx(x＝1、2、3或4)需要被设置为高电平(大约5V＝电源电压)，以能够读取边缘连接器Ex(x＝1、2、3或4)之一的开关的开关状态。
控制线路的连接当然采用与通道Lx(x＝1、2、3、4或5)或IDx(x＝1或2)相同的规则，换句话说，存在反转，以允许连接开关模块7、9、13和15，而无论对于边缘连接器E1至E4所选取的一侧如何。
现转到图3，其更详细地示出主板17的电子电路，在此可见四个边缘连接器E1至E4，用于将开关模块与通道L1至L5连接，以读取开关状态，并且将开关模块与通道ID1和ID2连接，以将模块的标识符发送到微控制器19。
将再次观察到，所有等效通道交互连接并且连接到微控制器的相同输入。
因此，四个边缘连接器E1至E4的线路L1交互连接并且连接到微控制器的输入e1。
以类似方式，每一通道Lx(x＝1、2、3、4或5)或IDx(x＝1或2)连接到输入eY(Y＝1、2、3、4、5、ID1或ID2)。
更进一步地，提供传统低通RC滤波器，其中，电阻器RF和电容器CF在微控制器的每一输入eY(Y＝1、2、3、4、5、ID1或ID2)的前面，以保护微控制器19的输入。
还要注意，每个通道Lx(x＝1、2、3、4或5)或IDx(x＝1或2)连接到电源电压Vcc，并且因此，经由“上拉”电阻器Rp而被提升至电源电压Vcc。
根据本发明，对于每一边缘连接器E1至E4，读取激活装置包括：用于开关模块的电源装置，其按以下方式连接：当经由对应控制线路CSx(x＝1、2、3或4)从微控制器19的数字输出接收到激活信号时，对给定开关模块7、9、13或15供电，从而允许读取模块的开关的开关状态，并且从而，在缺少所述激活信号的情况下，所述开关模块的输出通道处于浮动电位。
根据结合附图所描述的特定实施例，并且通过示例的方式，一方面，对于每一输出通道，用于所述开关模块的电源装置因此包括：优选地经由匹配电阻器(Rp)对电源电压(Vcc)的永久连接，并且，另一方面，用于所述开关模块的电源装置包括：接地装置，由微控制器19来驱动，所述接地装置包括例如晶体管T1、T2、T3或T4，用于每个边缘连接器Ex(x＝1、2、3或4)，晶体管T1、T2、T3或T4按以下方式在开关模式下连接：来自微控制器19的数字输出信号允许地电位连接到开关模块，从而允许读取给定模块的开关的开关状态。
更具体地说，如果微控制器将逻辑信号“0”施加到晶体管T1至T4之一的基极，则晶体管T1至T4之一被关断，并且地电位无法连接到开关模块，而如果微控制器将逻辑信号“1”施加到晶体管T1至T4之一的基极，则晶体管T1至T4之一导通，并且地电位将连接到开关模块，因此允许读取开关状态。
现参照图4，在此示出开关模块7、9、13或15的电子电路示图。
这个开关模块包括至少一个(在该情况下是五个)开关子模块S_MODX(x＝1、2、3、4或5)，并且包括标识符，在该示例中，使得标识符由两个并联特定电阻器R_ID1和R_ID2来形成。这五个开关子模块以及这两个特定电阻器因此经由公共线路在一端连接到用于激活对开关状态的读取的装置。
当然，在简化的版本中，标识符仅需要由用于所述开关模块的至少一个特定电子组件来形成，具体地是特定电阻器。
在图4中可见，一方面，特定电子组件R_ID1和R_ID2连接到开关模块的输出通道ID1、ID2，另一方面，特定电子组件R_ID1和R_ID2连接到由微控制器19所驱动的接地装置。
作为变形，还可以将用于每一标识通道的二进制编码提供给数字标识。
从该图中，将理解用于读取每一边缘连接器Ex(x＝1、2、3或4)的激活原理。
实际上，假定每一通道Lx(x＝1、2、3、4或5)或IDx(x＝1或2)经由Rp连接到电源电压Vcc，则如果微控制器19将控制线路CSx(x＝1、2、3或4)设置在低电平时，则可以仅读取模块的全部开关状态连同其标识符。
当然，在本发明的整个操作期间，由微控制器19依次并且按每次排除一条线路的方式来将线路CSx(x＝1、2、3或4)逐一设置在低电平或接地。实际上，按以下方式来配置微控制器19：在每一边缘连接器处，周期性地激活对所述开关状态的读取。
每一子模块S_MODX(x＝1、2、3、4或5)包括至少一个(优选地是多于一个)单独开关，其根据由用户施加到所述子模块的控制情形来得到打开的开关状态或关闭开关状态。
通过非限定性示例，因此按以下形式来提供子模块：按钮、拨动开关、分度指轮(indexed thumb-wheel)、旋钮(rotating knob)或控制杆。
图5示出特定地有利地开关子模块的一个示例。
实际上，所述子模块包括：电子电路，具有并联的两个支路B1和B2。
从被设计为由控制线路CSX接地的线路开始，第一支路B1具有串联的第一开关S1和第一电阻器R1，第二支路B2具有串联的第二开关S2和第二电阻器R2。
此外，一方面，两个支路B1和B2可以分别在第一开关S1和第一电阻器R1之间的中间链接，在第二电阻器R2和第二开关S2之间的中间链接，而另一方面，两个支路B1和B2按经由第三开关S3的方式来链接，从而能够获得五个电压电平，所述五个电压电平表示第一开关、第二开关和第三开关的集合的五种不同状态。
该方案具有几个显著的优点，因为获得了具有优化的相等分布的五个电压电平，因此有可能减少读取错误。此外，可以将电阻器数量减少到两个，而在现有技术中是三个。
更进一步地，子模块S_MODX的两个电阻器R1和R2是相同的，优选地等于从2kΩ到5kΩ的范围内所选取的值，优选地在3.6kΩ左右。
根据所执行的测量，以此配置所获得的电压是：
O-所讨论的开关是打开的
C-所讨论的开关是关闭的
表中给定的电压Umin(观测到的最小电压)、Unom(观测到的标称电压)、Umax(观测到的最大电压)是以伏特为单元的电压，其中，电源电压Vcc是5V。电压Umin和Umax考虑了组件的容限。
为了使得子模块之间的干扰效果最小，将二极管D放在通道LN(N＝1、2、3、4或5)中的电路中。
以下，将参照图6、图7和图8详细描述开关装备的操作。
为此，假定四个开关模块7、9、13和15在主板的边缘连接器E1至E4上分别连接。
假定：微控制器将要读取被***到边缘连接器E1的模块7的开关状态，换句话说，例如，模块7是用于照明的控制杆，但实际上按相同的方式来作用于对其它模块的开关状态的读取。
为此，微控制器驱动控制线路CS1为高，由晶体管T1旁边的粗体数字“1”来表示。这使得晶体管T1导通，从而一方面，开关模块7现在连接到地，并且，另一方面，经由线路L1至L5连同ID1和ID2一起连接到电压Vcc。
通过晶体管T2至T4旁边的粗体数字“0”已经示出，当读取模块7的开关状态时，微控制器施加低逻辑电平，因此关断这些晶体管T2至T4。因此，在对模块7的读取中，无论用户可以对模块进行的行动(具体地说，对这些模块的开/关或选取开关)为何，其它模块9、13和15都不干扰。
在图6、图7和图8中，以粗体示出为读取模块7的开关状态而供电的线路。
相应地，可见，通过来自微控制器19的激活信号，边缘连接器E1和开关模块7进入用于连同ID1和ID2一起读取线路L1至L5的状态。
还可以注意到本发明的另一优点，因为即使边缘连接器为空接(例如因为已经移除了开关模块)，开关装备的操作也不受任何方式影响。此外，假定标识线路ID1和ID2都处于与电源电压Vcc对应的电位，则微控制器可以报告边缘连接器为空接。
现考虑示出开关模块7的图7，还观察到，驱动信号如何允许同时提供子模块S_MODX(x＝1至5)和标识电阻器R_ID1和R_ID2。
于是，图8通过示例示出子模块S_MODX之一，对于所述子模块S_MODX，开关S1和S3打开，而开关S2关闭，从而对于线路L1在微控制器的输入处测量电压3.96V。
因此，应理解，本发明的特征在于其易于安装，减少的成本以及示例性的对于模块性的可能性。

Claims (16)

1、一种控制装备，具体地用于机动车驾驶杆(1)的顶部，包括：
●几个开关模块(7；9；13；15)，例如照明控制模块、风挡刮水器控制模块、音频功能控制模块、速度调节控制模块，每一模块具有其自身的标识符，
●微控制器(19)，被容纳在主板(17)上，能够连接到每一开关模块(7；9；13；15)，并且用于将开关状态解释为模块的标识符的函数，以传递合适的控制信号，
●主板(17)，具有几个边缘连接器(E1，E2，E3，E4)，其具有相同数量N的预定义的连接通道(L1，L2，L3，L4，L5，ID1，ID2；CS1；CS2；CS3；CS4)，并且每一边缘连接器均能够接收开关模块(7；9；13；15)的连接，并且
●每一模块(7；9；13；15)具有相同数量N的预定义的通道(L1，L2，L3，L4，L5，ID1，ID2；CS1；CS2；CS3；CS4)，用于连接到主板(17)上的关联通道，
其特征在于，每一开关模块(7；9；13；15)的等效输出通道(L1，L2，L3，L4，L5，ID1，ID2)交互连接，并且在微控制器(19)的相同输入上连接在一起，并且其特征在于，对于每一边缘连接器(E1，E2，E3，E4)，其包括：用于激活对连接到所述边缘连接器的模块的开关状态的读取的装置，这些激活装置由微控制器(19)来驱动。
2、如权利要求1所述的控制装备，其特征在于，从开关模块接收输出通道(L1，L2，L3，L4，L5，ID1，ID2)的微控制器(19)的每一输入(e1，e2，e3，e4、e5，eID1，eID2)是模拟输入。
3、如权利要求2所述的控制装备，其特征在于，对于每一边缘连接器(E1，E2，E3，E4)，所述读取激活装置包括：用于所述开关模块的电源装置，所述电源装置按以下方式连接：当其从微控制器(19)的预定义输出接收到激活信号时，对开关模块(7；9；13；15)供电，从而允许读取模块的开关的开关状态，并且从而，在缺少所述激活信号的情况下，所述开关模块的输出通道处于浮动电位。
4、如权利要求3所述的控制装备，其特征在于，一方面，对于每一输出通道，用于所述开关模块的电源装置包括：优选地经由匹配电阻器(Rp)对电源电压(Vcc)的永久连接，并且，另一方面，用于所述开关模块的电源装置包括：接地装置(T1、T2、T3、T4)，由微控制器来驱动。
5、如权利要求4所述的控制装备，其特征在于，每一接地装置包括：晶体管(T1，T2，T3，T4)，所述晶体管按以下方式在开关模式下连接：来自微控制器(19)的数字输出信号允许地电位连接到开关模块(7，9，13，15)，从而允许读取模块的开关的开关状态。
6、如权利要求1至5中的任意一项所述的控制装备，其特征在于，每一开关模块包括：至少一个标识符(R_ID1，R_ID2)以及一个子模块(S_MOD1，S_MOD2，S_MOD3，S_MOD4，S_MOD5)，所述子模块具有几个单独开关(S1，S3，S3)，所述单独开关(S1，S2，S3)可以根据由用户施加到所述子模块的控制情形来得到打开的开关状态或关闭的开关状态。
7、如权利要求6所述的装备，其特征在于，所述子模块采用以下形式：按钮、拨动开关、分度指轮、旋钮或控制杆。
8、如权利要求6和7中的一项所述的控制装备，其特征在于，所述标识符由用于所述开关模块的至少一个特定电子组件来形成，具体地说，该特定电子组件是特定电阻器(R_ID1，R_ID2)。
9、如权利要求8连同权利要求4和5中的一项所述的控制装备，其特征在于，所述特定电子组件(R_ID1，R_ID2)一方面连接到所述开关模块(ID1；ID2)的输出通道，而另一方面连接到由微控制器(19)驱动的所述接地装置(T1，T2，T3，T4)。
10、如权利要求6至9中的任意一项所述的控制装备，其特征在于，在开关模块(7，9，13，15)中，至少一个子模块(S_MOD1)和包括所述模块的特定组件(R_ID1，R_ID2)的所述至少一个标识符通道经由公共线路在一端连接到所述读取激活装置，以用于开关状态。
11、如权利要求6至10中的任意一项所述的控制装备，其特征在于，至少一个开关子模块(S_MOD1)包括：电子电路，具有并联的两个分支(B1，B2)，其第一分支(B1)具有串联的第一开关(S1)和第一电阻器(R1)，其第二分支(B2)具有串联的第二开关(S2)和第二电阻器(R2)，其中，两个分支(B1，B2)可以经由第三开关(S3)分别一方面在第一开关(S1)和第一电阻器(R1)之间的中间连接，而另一方面在第二电阻器(R2)和第二开关(S2)之间的中间连接，以此方式，以便能够获得五个电压电平，所述五个电压电平表示第一开关、第二开关和第三开关(S1，S2，S3)的集合的五种不同开关状态。
12、如权利要求11所述的控制装备，其特征在于，所述第一电阻器(R1)和第二电阻器(R2)相同。
13、如权利要求12所述的控制装备，其特征在于，所述第一电阻器和所述第二电阻器的值被选取为在2kΩ和5kΩ之间，优选地是3.6kΩ。
14、如权利要求1至13中的任意一项所述的控制装备，其特征在于，按以下方式来配置所述微控制器(19)：在每一边缘连接器处，周期性激活所述开关状态的读取。
15、如权利要求1至14中的任意一项所述的控制装备，其特征在于，按以下方式来配置所述微控制器(19)：将其输出信号传递到通信网络上，具体地说，是LIN或CAN类型的网络总线。
16、如权利要求1至15中的任意一项所述的控制装备，其特征在于，所述主板(17)在相对侧具有边缘连接器(E1，E2，E3，E4)，并且其特征在于，所述等效通道(L1，L2，L3，L4，L5，ID1，ID2)的分布按以下方式反转：允许连接所述开关模块，而无论对于所述边缘连接器所选取的一侧如何。
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