CN102495564B - 车载天线倒伏装置控制器 - Google Patents

Abstract

本发明车载天线倒伏装置控制器，涉及一种控制器，其包括控制器主板、显示电路、键盘电路及信号转接板，控制器主板包括单片机、信号调理电路、ADC模块、DAC模块、输出隔离模块及故障报警电路，显示电路、键盘电路及故障报警电路分别与控制器主板的单片机连接，ADC模块的输入端与信号调理电路的输出端连接，ADC模块的输出端与单片机连接，DAC模块和输出隔离模块的输入端分别与单片机连接，DAC模块和输出隔离模块的输出端及信号调理电路的输入端分别通过线缆与信号转接板连接，信号转接板包括多个接插件及抱闸驱动电路。本发明具有能实现按需求控制天线处于任意角度、并能实时显示天线的角度值、当天线倒伏装置发生故障时能显示故障代码并发出警告等优点。

Description

车载天线倒伏装置控制器

技术领域

本发明涉及一种控制器，特别涉及一种车载天线倒伏装置控制器。 

背景技术

由于电子信息技术的发展，通讯车辆的电子设备也越来越多，车辆上天线的适用范围也越来越广，为充分发挥天线的性能，天线需在车体上架设得较高才容易发射和接收信号，考虑到地面通讯车辆行驶时会遇到障碍物，在车辆行驶时天线需要呈倒伏状态，为方便天线的使用，因此通过车载天线倒伏装置将天线连接在车体上，而由车载天线倒伏装置控制器来控制天线与地平面垂直或平行，目前我国现有的车载天线倒伏装置控制器功能比较简单，只能控制天线与地平面垂直或平行，不能按需求控制天线处于任意角度，也不能显示角度值和故障。

发明内容

本发明的目的是提供一种能实现按需求控制天线处于任意角度、并能实时显示天线的角度值、当车载天线倒伏装置发生故障时能显示故障代码并发出警告的车载天线倒伏装置控制器。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种车载天线倒伏装置控制器，该控制器包括控制器主板、显示电路、键盘电路及信号转接板，控制器主板包括单片机、信号调理电路、ADC模块、DAC模块、输出隔离模块及故障报警电路，显示电路、键盘电路及故障报警电路分别与控制器主板的单片机连接，ADC模块的输入端与信号调理电路的输出端连接，ADC模块的输出端与单片机连接，DAC模块和输出隔离模块的输入端分别与单片机连接，DAC模块和输出隔离模块的输出端及信号调理电路的输入端分别通过线缆与信号转接板连接，信号转接板包括多个接插件及抱闸驱动电路。

其中所述控制器主板还包括电源控制电路及与电源控制电路连接的电源转换电路。

其中所述信号转接板的接插件包括：与车载天线倒伏装置电机控制器的电源连接的接插件P401，与控制器主板的电源控制电路连接的接插件P402，通过线缆分别与DAC模块的输出端、输出隔离模块的输出端及信号调理电路的输入端连接的接插件P403，与车载天线倒伏装置电机控制器连接的接插件P404，与车载天线倒伏装置的角度传感器连接的接插件P405，与抱闸机构连接的接插件P406；接插件P401再通过电路及常闭的行程开关与接插件P402连接，接插件P404也通过电路与接插件P403连接，接插件P405也通过电路与接插件P403连接，抱闸驱动电路分别通过电路连接于接插件P403、接插件P405及接插件P406间。

其中所述信号转接板还包括故障检测电路，故障检测电路通过接插件P403连接控制器主板的单片机。

其中所述抱闸驱动电路包括继电器及控制电路，来自控制器主板的抱闸控制信号输入至控制电路，控制继电器的通断，从而控制抱闸机构的通电或断电。

其中所述输出隔离模块包括三组并联且分别用以传输控制器主板输出的电机正转控制信号、电机反转控制信号、抱闸控制信号的输出隔离电路。

其中所述单片机采用C51系列单片机芯片，信号调理电路的芯片采用LM358，ADC模块的芯片采用TLC1549，DAC模块的芯片采用TLV5615，输出隔离电路主要包括光电藕合器件。

其中所述控制器还包括机体，所述控制器主板、显示电路、键盘电路位于机体内，机体的前端设置有操作面板，操作面板上设置有数字显示屏和控制按键，机体的后端固定有三个航空接插件，分别是电源输入接口、控制电源输出接口、七芯控制信号接口。

其中所述显示电路安装在车载天线倒伏装置控制器机体内并靠近前面的操作面板，显示电路主要包括数码管及显示驱动电路，数码管包括用于显示当前角度值和设定角度值的两组三位数码管，两组三位数码管在机体的操作面板开窗露出。

其中所述键盘电路由16只轻触按键组成4×4矩阵键盘电路，键盘电路安装在车载天线倒伏装置控制器机体内并在操作面板开窗露出16只按键，16只按键并分别定义为：0~9数字按键、0°按键、90°按键、设定按键、确定按键、点升按键、点降按键。

本发明车载天线倒伏装置控制器具有如下有益效果：

1、能实现按需求控制天线处于任意角度、并能实时显示天线的角度值、当天线倒伏装置发生故障时能显示故障代码并发出警告

本发明车载天线倒伏装置控制器由于包括控制器主板、显示电路、键盘电路及信号转接板，信号转接板包括接插件及抱闸驱动电路，接插件连接在控制器主板和车载天线倒伏装置的角度传感器或受控器件之间，受控器件包括电机控制器、抱闸驱动电路，信号转接板将安装在车载天线倒伏装置上的角度传感器的角度信号传送给控制器主板，由控制器主板根据车载天线倒伏装置当前角度值及设定的角度值，控制车载天线倒伏装置的运动方向及速度，并由显示电路实时显示车载天线倒伏装置的角度值，当车载天线倒伏装置被卡住时，显示电路可以显示故障代码，控制器主板的故障报警电路能发出报警，因此，能实现按需求控制天线处于任意角度、并能实时显示天线的角度值、当天线倒伏装置发生故障时能显示故障代码并发出警告。

2、控制精度和稳定性高

本发明车载天线倒伏装置控制器的控制器主板包括单片机、信号调理电路、ADC模块、DAC模块、输出隔离模块等，采集到的信号经过信号调理电路、ADC模块传输至单片机，单片机输出的控制信号经DAC模块、输出隔离模块传输至受控器件，结合控制程序控制，经试验证明，控制精度高，误差小于0.5⁰，主要元器件均采用军工级，稳定性极高，在-40~+55℃均能正常稳定工作，平均故障间隔大于2400小时。

3、安全可靠、方便升级扩展

本发明车载天线倒伏装置控制器由于采用单片机控制，安全可靠，同时可很方便地根据用户需求，进行功能升级扩展。

4、结构简单、操作方便

本发明车载天线倒伏装置控制器整体结构简单，可通过控制器机体前端的操作面板来控制车载天线倒伏装置的转停，进而控制天线的位置，操作非常方便。

下面结合附图和实施例对本发明车载天线倒伏装置控制器作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明车载天线倒伏装置控制器的原理框图；

图2是本发明车载天线倒伏装置控制器的控制器主板电路原理图；

图3是本发明车载天线倒伏装置控制器的显示电路的电路原理图；

图4是本发明车载天线倒伏装置控制器的键盘电路的电路原理图；

图5是本发明车载天线倒伏装置控制器的信号转接板的电路原理图；

图6是本发明车载天线倒伏装置控制器的机体前端操作面板的结构示图；

图7是本发明车载天线倒伏装置控制器的机体后端的结构示图。

具体实施方式

如图1至图7所示，本发明车载天线倒伏装置控制器(下面简称“控制器”)，该控制器包括控制器主板1、显示电路、键盘电路及信号转接板2。控制器还包括机体，所述控制器主板、显示电路、键盘电路均位于机体内，信号转接板位于与本发明控制器配套使用的车载天线倒伏装置(下面简称“倒伏装置”)中。

下面对倒伏装置做简单介绍，倒伏装置由其转轴带动其转动，天线固定连接在倒伏装置上，因此倒伏装置转动天线也跟着转动，倒伏装置的转轴由电机带动其转停，电机由连接在电机上的电机控制器控制其动作（如正转、反转或停），倒伏装置的转轴一端设有能检测转轴转动角度的角度传感器，转轴转动的角度与倒伏装置（或天线）转动的角度相等，倒伏装置的转轴一端还连接有在转轴停止转动时锁紧或抱紧转轴的抱闸机构，在倒伏装置的转轴停止转动时，抱闸机构锁紧或抱紧转轴而防止转轴摆动或晃动，倒伏装置的转轴一侧设置有行程开关，转轴带动天线转至0°或90°时，固定在转轴一端的限位机构会碰到行程开关，行程开关打开使电机控制器的电源断电，这时转轴停止转动。

所述控制器主板包括单片机（MCU）、信号调理电路、ADC模块、DAC模块、输出隔离模块及故障报警电路，控制器主板还包括电源控制电路及与电源控制电路连接的电源转换电路。显示电路、键盘电路及故障报警电路分别与控制器主板的单片机连接，ADC模块的输入端与信号调理电路的输出端连接，ADC模块的输出端与单片机连接，DAC模块和输出隔离模块的输入端分别与单片机连接，DAC模块和输出隔离模块的输出端及信号调理电路的输入端分别通过线缆与信号转接板连接。所述输出隔离模块包括包括三组并联且分别用以传输控制器主板输出的电机正转控制信号、电机反转控制信号、抱闸控制信号的输出隔离电路。

所述单片机采用C51系列单片机芯片，在本实例中选用AT89S52，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K***可编程Flash 存储器，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。所述信号调理电路的芯片采用LM358，由电源高增益运算放大器LM358D芯片及其***电路组成，主要完成电流/电压转换作用，即将角度传感器经信号转接板送来的标准电流信号转换成0~5V的电压信号。所述ADC模块的芯片采用10位模数转换芯片TLC1549，ADC模块用于将经过信号调理电路处理后0~5V的电压值角度信号转换为10位串行数字信号，输出送至单片机内处理。所述DAC模块的芯片采用低功耗12位电压输出的串行数模转换芯片TLV5615，DAC模块用于将单片机（MCU）输出的数字速度控制信号转换为0~5V的模拟电压信号，送往电机控制器，控制电机的转速。输出隔离电路主要包括光电藕合器件，起到对控制信号的藕合与隔离作用，提高控制器的抗干扰性能。

所述机体的前端设置有操作面板，操作面板上设置有数字显示屏和控制按键，显示电路安装在控制器机体内并靠近前面的操作面板，显示电路主要包括数码管及显示驱动电路，数码管包括用于显示当前角度值和设定角度值的两组三位数码管，两组三位数码管在机体的操作面板开窗露出，显示驱动电路由3线—8线译码器/解调器54LS138，及Q201~Q206六只三极管组成，分别用于驱动两组三位数码管的6只数码管。键盘电路由16只轻触按键组成4×4矩阵键盘电路，键盘电路安装在控制器机体内并在操作面板开窗露出16只按键，16只按键并分别定义为：0~9数字按键、0°按键、90°按键、设定按键、确定按键、点升按键、点降按键，键盘电路主要用于天线角度的设置与操作控制。机体的后端固定有三个航空接插件，分别是三芯电源输入接口3、三芯控制电源输出接口4、七芯控制信号接口5，电源输入接口3是车载24V直流电源与控制器连接之接口；控制电源输出接口4是24V直流电源经控制器控制后输出至倒伏装置之接口；七芯控制信号接口5，内有角度传感器检测到的角度值信号，行程开关检测到的行程保护信号，控制器主板输出的电机正转、电机反转、速度控制、抱闸驱动信号，这些信号通过倒伏装置内部的信号转接板分别与电机控制器、抱闸驱动电路、角度传感器、行程开关连接。

所述信号转接板包括多个接插件及抱闸驱动电路，接插件连接在控制器主板和倒伏装置的角度传感器或受控器件之间，受控器件包括电机控制器、抱闸驱动电路。信号转接板上接的插件包括：与车载天线倒伏装置电机控制器的电源连接的接插件P401，与控制器主板的电源控制电路连接的接插件P402，通过线缆分别与DAC模块的输出端、输出隔离模块的输出端及信号调理电路的输入端连接的接插件P403，与车载天线倒伏装置电机控制器连接的接插件P404，与车载天线倒伏装置的角度传感器连接的接插件P405，与抱闸机构连接的接插件P406。接插件P401再通过电路及常闭的行程开关与接插件P402连接，接插件P404也通过电路与接插件P403连接，接插件P405也通过电路与接插件P403连接，抱闸驱动电路分别通过电路连接于接插件P403、接插件P405及接插件P406间。其中P101~P103、P401~P406选用2EDG系列插接件，P104~P106、P201、P202、P301选用XH2.54系列插接件。

接插件P401通过常闭行程开关K401、K402与接插件P402连接，来自控制器的24V直流控制电源由接插件P402经0⁰、90⁰行程开关K401、K402，由接插件P401接到电机控制器的电源。接插件P404与接插件P403连接，分别将控制器主板输出的电机速度控制信号（UIN）、电机正转控制信号（CW）、电机反转控制信号（CCW）送至倒伏装置的电机控制器。角度传感器通过三芯电缆与接插件P405连接，三芯电缆线分别为+24V电源、地线、角度值信号（IOUT）线，角度值信号（IOUT）通过接插件P403、航空插头、线缆、P103、信号调理电路、ADC模块送回控制器主板单片机中。

抱闸驱动电路分别通过电路连接于接插件P403、接插件P405、接插件P406之间，抱闸驱动电路包括24V继电器及其控制电路，来自控制器主板的抱闸控制信号输入至控制电路，控制继电器的通断，从而控制抱闸机构的通电或断电，来自控制器主板的抱闸控制信号（CUT）经接插件P403输入至抱闸驱动电路的控制电路，控制继电器的通断，再通过接插件P406与抱闸机构相连接，控制抱闸机构通电与断电，从而达到对天线的松开与制动。所述信号转接板还包括故障检测电路，故障检测电路通过接插件P403连接控制器主板的单片机，R402、R403、R404组成故障检测取样电路，正常情况下，+24V电源经R402、R403分压后约为5V电压经R404送至P403的第3脚，返回到控制器主板，当由于某种意外故障导致天线运行超过90⁰或者小于0⁰时，倒伏装置的限位机构将碰触行程开关K401或K402，使K401或K402断开，从而使电机控制器失电，电机停转，以保护电机，同时R402、R403、R404取样电路检测到低电位由P403送至控制器主板，由单片机（MCU）检测到故障并输出错误代码在数码管显示，并通过故障报警电路发出报警。

本发明控制器的工作过程：将操作面板的电源开关拔向“开”位置，通电开机，操作面板的电源指示灯亮，单片机（MCU）加电复位后通过角度传感器检测到当前天线角度，并在操作面板显示当前角度值。当用户需要更改天线角度时，根据需要先选择电机速度“快”或“慢”，再按操作面板上的“设定”键，此时单片机（MCU）开启角度设定功能，操作面板上显示的设定角度值闪烁，允许输入设定角度值，用户可根据需要通过键盘输入0~90⁰之间的任意角度值，如果输入的角度值大于90⁰，***将自动修改为90⁰，如果输入的角度值有误，用户可重新输入，确认设定值无误后，用户按下“确定”键，单片机（MCU）接收到确定指令后，立即送出开锁指令，抱闸驱动电路驱动抱闸机构动作，松开抱闸，单片机（MCU）再根据当前角度与设置角度的比较值，送出电机驱动（正转或反转）指令，经电机控制器驱动电机，再经机械减速机构减速后驱动转轴带动天线正转或反转，同时在操作面板上实时显示当前角度值。当单片机（MCU）检测到当前角度值与设定角度值小于5⁰时，输出减速控制信号，使电机减速运转，直到当前角度值等于设定角度值时，发出指令停止电机转动，同时发出指令使抱闸机构锁紧转轴，关闭电源后，抱闸机构仍处在锁定转轴，天线保持在当前状态不动。在天线角度调整过程中，单片机（MCU）实时监测角度值的变化，如果出现2秒内角度值无变化，则判定为倒伏装置卡死（天线停止转动），单片机（MCU）将发出指令，使电机停止转动，同时操作面板上的故障指示灯亮；如果角度传感器或控制器主板出现故障等意外情况导致天线运行超过90⁰或者小于0⁰时，倒伏装置的限位机构将碰触行程开关断开，从而使电机停转，以保护电机，同时发出报警。 

以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明的结构并不限于上述实施例列举的形式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车载天线倒伏装置控制器，其特征在于，该控制器包括控制器主板、显示电路、键盘电路及信号转接板，控制器主板包括单片机、信号调理电路、ADC模块、DAC模块、输出隔离模块及故障报警电路，显示电路、键盘电路及故障报警电路分别与控制器主板的单片机连接，ADC模块的输入端与信号调理电路的输出端连接，ADC模块的输出端与单片机连接，DAC模块和输出隔离模块的输入端分别与单片机连接，DAC模块和输出隔离模块的输出端及信号调理电路的输入端分别通过线缆与信号转接板连接，信号转接板包括多个接插件及抱闸驱动电路，所述输出隔离模块包括三组并联且分别用以传输控制器主板输出的电机正转控制信号、电机反转控制信号、抱闸控制信号的输出隔离电路。

2.如权利要求1所述的车载天线倒伏装置控制器，其特征在于，所述控制器主板还包括电源控制电路及与电源控制电路连接的电源转换电路。

3.如权利要求2所述的车载天线倒伏装置控制器，其特征在于，所述信号转接板的接插件包括：与车载天线倒伏装置电机控制器的电源连接的接插件P401，与控制器主板的电源控制电路连接的接插件P402，通过线缆分别与DAC模块的输出端、输出隔离模块的输出端及信号调理电路的输入端连接的接插件P403，与车载天线倒伏装置电机控制器连接的接插件P404，与车载天线倒伏装置的角度传感器连接的接插件P405，与抱闸机构连接的接插件P406；接插件P401再通过电路及常闭的行程开关与接插件P402连接，接插件P404也通过电路与接插件P403连接，接插件P405也通过电路与接插件P403连接，抱闸驱动电路分别通过电路连接于接插件P403、接插件P405及接插件P406间。

4.如权利要求3所述的车载天线倒伏装置控制器，其特征在于，所述信号转接板还包括故障检测电路，故障检测电路通过接插件P403连接控制器主板的单片机。

5.如权利要求3所述的车载天线倒伏装置控制器，其特征在于，所述抱闸驱动电路包括继电器及其控制电路，来自控制器主板的抱闸控制信号输入至控制电路，控制继电器的通断，从而控制抱闸机构的通电或断电。

6.如权利要求1所述的车载天线倒伏装置控制器，其特征在于，所述单片机采用C51系列单片机芯片，信号调理电路的芯片采用LM358，ADC模块的芯片采用TLC1549，DAC模块的芯片采用TLV5615，输出隔离电路主要包括光电藕合器件。

7.如权利要求1所述的车载天线倒伏装置控制器，其特征在于，所述控制器还包括机体，所述控制器主板、显示电路、键盘电路位于机体内，机体的前端设置有操作面板，操作面板上设置有数字显示屏和控制按键，机体的后端固定连接有电源输入接口、控制电源输出接口、控制信号接口。

8.如权利要求7所述的车载天线倒伏装置控制器，其特征在于，所述显示电路安装在车载天线倒伏装置控制器机体内并靠近前面的操作面板，显示电路主要包括数码管及显示驱动电路，数码管包括用于显示当前角度值和设定角度值的两组三位数码管，两组三位数码管在机体的操作面板开窗露出。

9.如权利要求7所述的车载天线倒伏装置控制器，其特征在于，所述键盘电路由16只轻触按键组成4×4矩阵键盘电路，键盘电路安装在车载天线倒伏装置控制器机体内并在操作面板开窗露出16只按键，16只按键并分别定义为：0~9数字按键、0°按键、90°按键、设定按键、确定按键、点升按键、点降按键。

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