CN2814342Y - 一种车载设备lcd屏的位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种车载设备LCD屏的位置检测装置，所述车载设备中包括一LCD屏体以及对应播放电路，该LCD屏体可从一车体的空间中向外伸展或收合，其还包括一光电感应器以及一光路阻断装置，分别固连所述LCD屏体和所述车体；所述光电感应器包括一发光器件以及一感应器件，并在所述发光器件与所述感应器件之间设置有间隙，所述光路阻断装置穿越该间隙用于在所述LCD屏体的不同位置阻断或保持所述发光器件与所述感应器件的光线传播。本实用新型装置在抗震动、抗异物积累的能力以及对温度环境的适应性上较现有设计有较大的进步，大大提高了使用寿命以及稳定性、准确性和可靠性。

Description

一种车载设备LCD屏的位置检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种车载设备，尤其涉及的是一种车载设备的LCD屏的位置检测装置。

背景技术

随着科学技术的发展，越来越多的电子设备应用在汽车上。与以往的车载电子设备不同的是，目前的车载电子设备被赋予了更多的功能，其中包括：通信，导航，娱乐，视听，网络，数据采集记录和统计，移动办公，语音控制，故障诊断等，并且要求使用者能够更直接、更直观的进行观察和操作。

为了能够满足上述要求，目前的车载设备大多采用了较大尺寸的LCD液晶屏作为显示器件，用以进行各种界面的显示和输入操作的实现，以及用于收看视频节目等。

由于车载设备使用的特殊性，如：车内空间狭小、使用时须考虑行车安全等因素，上述的车载设备大多选择了在不用时可以收藏起来的的“In-Dash”伸缩LCD屏方式，使LCD屏可以自动或手动的进行伸缩翻转，切换于工作与非工作状态。其工作方式的切换可见图1a、图1b和图1c所示的，在工作状态时，LCD显示屏将在按键控制下伸出展开，在不用时收进车体内的一定空间内。

由以上示意图可以看出，使用伸缩式LCD屏方式的车载设备有“LCD屏打开”和“LCD屏关闭”两种工作状态。车载设备必须准确获取当前LCD屏的状态及位置，以对LCD屏显示的开关、LCD屏背光灯的开关甚至驱动LCD屏的开合动作的机电装置进行控制。

现有的车载设备LCD屏的位置检测装置使用机电式微触开关，通过机电式微触开关的开/合状态对应LCD屏屏体的“LCD屏打开”和“LCD屏关闭”的状态，具体结构如图2a和图2b所示的，LCD屏屏体1在关闭收回到车载设备中的时候，其沿车载设备中的LCD屏运动限位机构2滑入收回到车载终端设备中，在LCD屏屏体1收回的动作到位后，其底端触动机电式微触开关3，则该机电式微触开关的开合变化，其送出的表示LCD屏的开合位置的电平信号变化，则车载设备通过检测该电平信号以确定LCD屏的位置。

但由于车载设备安装到车辆上后，在使用的过程中，其工作环境是十分恶劣的：如灰尘，油等物质都可能侵蚀车载设备；持续的强烈颠簸震动；车载环境中有较强烈的电磁干扰，如由火花塞打火等因素产生的；车载设备所在位置的温度环境苛刻等。在上述的恶劣的工作环境中工作，现有的使用机电式微触开关的车载设备LCD屏的位置检测装置并不能有较好的表现，其表现在：

机电式微触开关由于有机械部分，其在多灰尘、油污的环境中容易由于积累异物而影响动作的稳定性和准确性，并且由于机械部分受温度环境的影响很大，其在车辆上的苛刻的温度环境中容易失效。持续的强烈颠簸震动会很大的影响影响机电式微触开关的使用寿命，并且容易产生状态的误报，其可靠性较低。

现有技术未采用有效的抗干扰、抗误报的措施，其在较强烈的电磁干扰的工作环境中工作不稳定。从上述分析可见，现有技术的器件失效率较高，使用寿命较低，状态的误报率高，并且其稳定性、准确性和可靠性都较低。

因此现有技术存在缺陷，还有待于改进和发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种车载设备LCD屏的位置检测装置，通过使用光电传感器进行LCD屏位置的检测，同时结合特定的抗干扰、防误报的配套电路设计，用以提高LCD屏位置检测的准确性，减少状态的误报，并且该检测装置的使用寿命、稳定性、可靠性都得以提高。

本实用新型的技术方案如下：

一种车载设备LCD屏的位置检测装置，所述车载设备中包括一LCD屏体以及对应播放电路，该LCD屏体可从一车体的空间中向外伸展或收合，其中，所述位置检测装置包括一光电感应器以及一光路阻断装置，分别固连所述LCD屏体和所述车体；所述光电感应器包括一发光器件以及一感应器件，并在所述发光器件与所述感应器件之间设置有间隙，所述光路阻断装置穿越该间隙用于在所述LCD屏体的不同位置阻断或保持所述发光器件与所述感应器件的光线传播。

所述的位置检测装置，其中，其还包括一配套电路，所述配套电路中设置有一施密特触发器，利用其滞回电压曲线的特性用于定时。

所述的位置检测装置，其中，所述施密特触发器电路前还连接有一由电阻和电容组成的RC电路，所述电阻串联入电路，所述电容一端连接在所述电阻与所述施密特触发器中间，另一端接地，用于对所述电压滞回时长进行预先设定，其设定公式为：时长T＝R*C*ln3＝1.1R*C，其中，R为所述电阻的阻值，C为所述电容的电容值。

所述的位置检测装置，其中，所述施密特触发器电路中还设置有反向并接的两二极管，串接入所述光电感应器与所述电阻之间，以及一稳压二极管，其正极连接在所述电阻与所述施密特触发器中间，负极接地，用以将电压限定到施密特触发器所需的特定电压区间。

所述的位置检测装置，其中，所述施密特触发器电路的最终输出作为电平信号送往***中的CPU进行状态检测。

所述的位置检测装置，其中，所述施密特触发器电路的最终输出直接作为***中电动运动机构的开关量信号。

本实用新型所提供的一种车载设备LCD屏的位置检测装置，由于采用光电传感器检测LCD屏体的位置，与被检测的LCD屏体不存在物理上的接触，故其在抗震动、抗异物积累的能力以及对温度环境的适应性上较现有设计有较大的进步，大大提高了使用寿命以及稳定性、准确性和可靠性等；并采用配套电路对光电传感器的输出进行处理，通过将其时长设置为较长的防抖时间，则除了由车辆电磁干扰造成的瞬态的短时间的干扰可以被过滤掉以外，由于车辆震动而引起的偶然状态误报也可以被该电路滤除，从而实现了稳定的准确的LCD屏位置的检测。

附图说明

图1a是现有技术的LCD屏展开的工作状态示意图；

图1b是现有技术的LCD屏闭合的工作状态示意图；

图1c是现有技术的LCD屏闭合的工作状态的立体视图；

图2a和图2b是现有技术的车载设备LCD屏的位置检测装置的工作原理示意图；

图3是本实用新型的车载设备LCD屏的位置检测装置的电路原理图；

图4a和图4b分别是本实用新型的所述车载设备LCD屏的位置检测装置的LCD屏体在不同位置时的检测示意图；

图4c是本实用新型的所述光电传感器的电路原理图；

图5是本实用新型的车载设备LCD屏的位置检测装置的使用NE555芯片组成施密特触发器的原理图；

图5a是本实用新型的所述施密特触发器的电压传输特性曲线示意图。

具体实施方式

以下结合附图，将对本实用新型的具体实施例加以详细描述。

本实用新型所述的车载设备LCD屏的位置检测装置，如图4a、图4b和图4c所示的，其与所述LCD屏体连动设置有一突片110，通过所述LCD屏体连动在所述突片110的行程上设置有一光电传感器120，在所述LCD屏体的前后移动过程中，通过所述突片110对所述光电传感器120的发射端和接收端之间的遮挡从而在所述光电传感器120上产生电平信号的变化，然后通过一配套电路的处理，完成对LCD屏的位置检测。由于本光电传感器安装于车载设备内部，而车载设备内部空间有限，所以要求该光电传感器的器件体积较小，并且要求该光电传感器将发射与接受端集成在一个器件上，以便于安装。同时，要求该光电传感器的工作温度满足车载设备的工作温度范围。如图4c所示的，脚U2-1和脚U2-4分别对应了图3所示电路中U2的第1、4脚。

按照上述的要求，在本实用新型装置中选用了非接触式检测光耦，如MOC70P1，作为光电传感器来检测LCD屏体的位置。该MOC70P1是专用于宽间隙、非接触式检测的器件，该器件通过注塑模分别将一个红外发光二极管和一个光敏晶体管置于两端，中间的空间用以进行非接触式的检测。该器件体积小，一体化封装，并且其工作温度范围为：-55～100摄氏度，完全能够满足车载使用的要求。

在本实用新型装置中，MOC70P1的使用方法如图3所示，该图中的元器件U2即为MOC70P1。在使用时，需要结构配合进行相应设计，在LCD屏体上设置相应的光路隔断装置，即一突片，可在LCD屏底部设置一突出的薄片；在LCD屏到达检测位时，该光路隔断装置***MOC70P1上发光二极管和光敏晶体管之间的间隙时，即阻断光路，如此则光电感应器MOC70P1的输出为低。在所述LCD屏体未到达检测位时，LCD屏体上的光路隔断装置并未***MOC70P1的间隙中，光路此时是通的，所以光电传感器MOC70P1的输出为高。这样通过所述光电感应器的输出就可以正确的判断出LCD屏体的位置。

在本实用新型中，由于通过10K欧姆的电阻对光电传感器MOC70P1的输出进行了3.3V的上拉，所以LCD屏开/合时对应的MOC70P1的输出电压信号分别为0.2V和3.3V。

本实用新型所述的车载设备LCD屏的位置检测装置还使用了的抗干扰、防误报的配套电路，其结构如图5所示，对光电传感器的输出进行处理，滤除干扰信号以及滤除可能由于车辆的震动引起的偶然状态误报。

该配套电路实现包括：只有当光电传感器的输出有变化并且其在变化后在一段时间内保持该状态时，该配套电路的输出才会相应的产生变化。并且，作为该电路的重要性能以及设计的目的--即前面所描述的：要求光电传感器在状态变化后保持其新状态的时长，是可以通过调整电路的参数进行精确的设定的。该电路对光电传感器送出的信号进行特定的可调整时长的防抖处理。通过将该时长设置为较长的防抖时间，例如0.5秒，则除了由车辆电磁干扰造成的瞬态的短时间的干扰可以被过滤掉以外，由于车辆震动而引起的偶然状态误报也可以被该电路滤除，从而实现了稳定的准确的LCD屏位置的检测。

针对上述的只有当光电传感器的输出有变化并且其在变化后在一段时间内保持该状态时该配套电路的输出才会相应的产生变化，以及可通过调整电路的参数对时长进行精确的设置的要求，本实用新型利用NE555芯片组成了施密特触发器利用其施密特触发器的滞回的电压传输特性曲线的特点，并结合RC电路，如图5和图5a所示的，将NE555芯片U1的脚4和8接3.3V的电源VCC，将输入的电压接脚2和6，并且将脚1接地以及将脚5通过10nF的电容C2接地以滤波抗干扰，7脚悬空，由此组成了施密特触发器，脚3为其输出端。

由于施密特触发器有其独特的电压传输特性曲线，即滞回的特性，本实用新型电路中就是利用了该滞回的特性；在本实用新型中VCC为3.3V，当该施密特触发器的输入端的电压上升达到2.2V时，该施密特触发器的输出为0V，当该施密特触发器的输入端的电压下降到1.1V时，该施密特触发器的输出为3.3V。

所述施密特触发器配合由R1和C1组成的RC电路，则该电路可以实现将光电传感器U2的输出进行延时抗抖，并且该时长可以精确控制和调整。该时长是由施密特触发器电路的特性决定的：施密特触发器配合RC电路使用时，其输入端的电压从其负向阈值电压，即2/3VCC，在本实用新型实施例中具体为2.2V，变化到其正向阈值电压，即1/3VCC，在本实用新型实施例中具体为1.1V，之间的所需的时间是固定的，反向亦然，并且其可以精确的使用公式T＝R*C*ln3＝1.1R*C进行计算。利用此特性，选择恰当的R1和C1的组合就可以设定该时长。在本实用新型中，R1选用了510K欧姆的电阻，C1选用了1uF的漏电小的电容，从而实现了0.56S的特定时长。

但由于施密特触发器的该时间特性只适用于其负向阈值电压即2/3VCC和正向阈值电压即1/3VCC的电压区间之间，所以在本实用新型中必须保持输送到施密特触发器的输入端的电压在这个电压区间中，而光电传感器U2输出的电压为0.2V～3.3V。为了将该电压限定到施密特触发器所需的特定电压区间，在本实用新型中使用了二极管D1、D2和稳压二极管D3。

其中：

所述稳压二极管D3选用了MMBZ5221BLT1，其稳压值为2.2V，其对施密特触发器的输入端的电压进行稳压，使其电压不超过2.2V。

所述二极管D1，D2选用了导通阀值电压为1.1V的二极管，其在两端的电压低于1.1V时截断，用于保证施密特触发器的输入端的电压不低于1.1V。

所述光电传感器的输出经过上述电路处理后，对应LCD屏的位置的关系为：

当LCD屏在检测位置上，本电路的最终输出为0V；

当LCD屏不在检测位置上，本电路的最终输出为3.3V。

本电路的最终输出已经经过了防抖、防误报的处理，即可以作为电平信号送往***中的CPU进行状态检测，也可直接作为***中电动运动机构的开关量信号等信号，无需再经CPU对该信号处理，即同样适用于有/无CPU进行控制的***中。并且使用者可以通过调整R1和C1的组合以实现不同时长的防抖、防误报处理以适应不同的应用环境和场合，降低了产品成本。

本实用新型由于使用了非机械式光电传感器取代传统的机电式微触开关，该传感器与被检测的LCD屏体不存在物理上的接触，故其在抗震动、抗异物积累的能力以及对温度环境的适应性上较现有设计有较大的进步，提高了LCD屏位置检测的准确性，减少了状态的误报，并且该检测装置的使用寿命、稳定性、可靠性都得以大大提高。

本实用新型中设计的抗干扰、防误报的配套电路可以通过对电路参数的调整以实现不同的、精确的时长的防抖、防误报处理以适应不同的应用环境和场合。除了由车辆电磁干扰造成的瞬态的短时间的干扰可以被过滤掉以外，由于车辆震动而引起的偶然状态误报也可以被该电路滤除，从而实现稳定的准确的LCD屏位置的检测。

本实用新型除可应用于车载设备LCD屏的位置检测以外，也可用于车载设备的多种运动机构的位置检测，因其体积小，检测效果极佳。本实用新型也可以使用其他光电传感器进行替代上述实施例。

本实用新型所述的车载设备LCD屏的位置检测装置，配合车载设备在结构上的设计，在车载设备的LCD屏动作到检测位时，利用该光电传感器的光路被阻断，而当车载设备的LCD屏不在该检测位时，该光电传感器的光路是导通的，利用该光电传感器的输出用来表示LCD屏是否在检测位置。由于使用了非机械式的光电传感器，该传感器与被检测的LCD屏体不存在物理上的接触，故其在抗震动、抗异物积累的能力以及对温度环境的适应性上较现有设计有较大的进步，其使用寿命以及稳定性、准确性和可靠性有了较大的提高。

本实用新型所述车载设备LCD屏的位置检测装置由于使用了抗干扰、防误报的配套电路，该电路对所述光电传感器的输出进行处理，滤除干扰信号以及滤除可能由于车辆的震动引起的偶然状态误报，实现较长时间范围内的“防抖”功能。只有当光电传感器的输出有变化并且其在变化后在一段时间内保持该状态时，此配套电路的输出才会相应的产生变化。并且，作为该电路的重要性能以及设计的目的-即前面所描述的：要求光电传感器在状态变化后保持其新状态的“时长”，是可以通过调整电路的参数进行精确的设定的。也就是，该电路可以对光电传感器送出的信号进行特定的可调整时长的“防抖”处理。通过将该“时长”设置为较长的“防抖时间”，则除了由车辆电磁干扰造成的瞬态的短时间的干扰可以被过滤掉以外，由于车辆震动而引起的偶然状态误报也可以被该电路滤除，从而实现稳定的准确的LCD屏位置的检测。

应当理解的是，上述针对具体实施例的描述较为具体，并不能因此而理解为对本实用新型的专利保护范围的限制，本实用新型的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1、一种车载设备LCD屏的位置检测装置，所述车载设备中包括一LCD屏体以及对应播放电路，该LCD屏体可从一车体的空间中向外伸展或收合，其特征在于，所述位置检测装置包括一光电感应器以及一光路阻断装置，分别固连所述LCD屏体和所述车体；所述光电感应器包括一发光器件以及一感应器件，并在所述发光器件与所述感应器件之间设置有间隙，所述光路阻断装置穿越该间隙用于在所述LCD屏体的不同位置阻断或保持所述发光器件与所述感应器件的光线传播。

2、根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，其还包括一配套电路，所述配套电路中设置有一施密特触发器，利用其滞回电压曲线的特性用于定时。

3、根据权利要求2所述的位置检测装置，其特征在于，所述施密特触发器电路前还连接有一由电阻和电容组成的RC电路，所述电阻串联入电路，所述电容一端连接在所述电阻与所述施密特触发器中间，另一端接地，用于对所述电压滞回时长进行预先设定，其设定公式为：时长T＝R*C*ln3＝1.1R*C，其中，R为所述电阻的阻值，C为所述电容的电容值。

4、根据权利要求3所述的位置检测装置，其特征在于，所述施密特触发器电路中还设置有反向并接的两二极管，串接入所述光电感应器与所述电阻之间，以及一稳压二极管，其正极连接在所述电阻与所述施密特触发器中间，负极接地，用以将电压限定到施密特触发器所需的特定电压区间。

5、根据权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于，所述施密特触发器电路的最终输出作为电平信号送往***中的CPU进行状态检测。

6、根据权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于，所述施密特触发器电路的最终输出直接作为***中电动运动机构的开关量信号。

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