一种校车停车指示牌控制装置及其控制方法

一种校车停车指示牌控制装置及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种校车停车指示牌控制装置及其控制方法。一种校车停车指示牌控制装置包括微控制器、控制电机、控制电机驱动单元、位置信号单元、门控信号单元、制动信号单元、控制信号单元、车速信号单元和声光信号单元。首先微控制器获取各信号单元采集信息，对信息分析判断并发送控制信号使控制电机驱动单元驱动控制电机工作。其次根据接收的控制信号，控制电机带动停车指示牌伸出或收起到指定位置。再次位置信号单元将停车指示牌位置信息发送给微控制器，微控制器对控制电机和声光信号单元的工作状态进行控制。本发明不仅可对校车停车指示牌进行自动精确控制，还可锁定位置，减少了驾驶员的负担，提高了行车安全。
【专利说明】一种校车停车指示牌控制装置及其控制方法【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车动力控制及检测【技术领域】，具体涉及一种校车停车指示牌控制装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]校车是用于接收学生往返学校的交通工具，根据中华人民共和国国家标准GB24407-2012明确规定，专用校车必须安装停车指示牌，用以保证学生的交通安全。当校车在各种路况临时停靠上、下学生时，停车指示牌向车辆的前方90度翻转伸出，同时警示灯闪烁，蜂鸣器同步蜂鸣，以提醒后方车辆保持安全车距，停车等候；当校车向前行驶时，停车指示牌向车辆的后方收起，避免存在安全隐患。停车指示牌控制装置常由大功率电动机驱动，配备涡轮蜗杆减速器，驱动减速机构，带动停车牌转动到相应的位置。由于驱动机构的间隙存在，长时间工作后，停车指示牌会形成晃动间隙，或遇外力阻止时发生转动位置偏移，需要驾驶员人为调整。在频繁停车时，需要驾驶员不断的去控制停车牌伸出或收起，会影响驾驶员正常驾车，有时会因为驾驶员疏忽，不能保证停车牌可靠的伸出或收起，给安全行车带来隐患。

【发明内容】

[0003]本发明的目的在于提供一种校车停车指示牌控制装置及其控制方法，该控制装置及其控制方法不仅可对校车停车指示牌进行自动、精确的控制，还能对停车指示牌的位置进行锁定，减少了驾驶员的负担，提高了校车行车安全。
[0004]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种校车停车指示牌控制装置，包括微控制器、用于带动停车指示牌伸出或收起的控制电机、控制电机驱动单元、位置信号单元、门控信号单元、制动信号单元、控制信号单元、车速信号单元和声光信号单元。所述的控制信号单元、声光信号单元、位置信号单元、门控信号单元、制动信号单元和车速信号单元的输出端均与微控制器的输入端相连，所述的微控制器的输出端与控制电机驱动单兀的输入端相连，所述的控制电机驱动单元的输出端与用于带动停车指示牌运动的控制电机的输入端相连。所述的控制电机驱动单元和电源相连。
[0005]所述的控制电机驱动单元与电源相连。
[0006]所述的控制电机为步进电机。
[0007]所述的控制电机为直流无刷电机。
[0008]所述的控制电机驱动单元包括驱动电路和H驱动桥，所述的驱动电路用于隔离、转换微控制器信号并驱动H驱动桥工作，所述的驱动电路和微控制器相连，所述的H驱动桥的输入端和驱动电路相连，所述的H驱动桥的输出端和步进电机相连。
[0009]所述的控制电机驱动单元为功率半导体器件换向电路。优选的，所述的功率半导体器件为IGBT绝缘栅双极 型晶体管。
[0010]本发明还涉及一种上述的校车停车指示牌控制装置的控制方法，该控制方法包括以下步骤:
(1)微控制器实时获取门控信号单元、制动信号单元、控制信号单元和车速信号单元采集的数据；
(2)微控制器对获取的数据进行分析判断，并发送控制信号给控制电机驱动单元，控制电机驱动单元驱动控制电机工作，控制电机带动停车指示牌伸出或收起到指定位置；
(3)位置信号单元将停车指示牌的位置信息发送给微控制器，微控制器发送控制信号到控制电机和声光信号单元，对控制电机和声光信号单元的状态进行控制。
[0011]进一步的，根据步骤(2)和步骤(3)所述，当微控制器接收到控制信号单元发送的伸出停车指示牌的信息时，或者当微控制器相继接收到制动信号单元发送的制动踏板踩下的制动信号和门控开关单元发送的打开信号时，微控制器将发送控制信号给控制电机驱动单元，使控制电机驱动单元驱动控制电机工作，控制电机带动停车指示牌伸出到指定位置；
当微控制器发送控制信号驱动停车指示牌伸出到达指定位置时，微控制器同时发送控制信号驱动声光信号单元进行声光报警；
当停车指示牌伸出到达指定位置后，位置信号单元将停车指示牌的伸出到达的位置信息发送到微控制器，微控制器根据位置信号单元发送的信息，可判断出停车指示牌已伸出到指定位置，微控制器便发送控制信号给控制电机加上锁紧力矩，使其在停转时锁定位置，从而保证停车指示牌不晃动。
[0012]进一步的，根据步骤(2)和步骤(3)所述，当微控制器接收到控制信号单元发送的收起停车指示牌的信息和门控开关单元发送的关闭信号时，或者当微控制器接收到车速信号单元发送的车速大于设定值时，微控制器将发送控制信号给控制电机驱动单元，使控制电机驱动单元驱动控制电机工作，控制电机带动停车指示牌收起到指定位置；
当微控制器发送控制信号驱动停车指示牌收起到达指定位置时，微控制器同时发送控制信号驱动声光信号单元停止声光报警；
当停车指示牌收起到达指定位置后，位置信号单元将停车指示牌收起到达的位置信息发送到微控制器，微控制器根据位置信号单元发送的信息，可判断出停车指示牌已收起到指定位置，微控制器便发送控制信号给控制电机驱动单元，使其驱动控制电机停止工作。
[0013]更进一步的，当所述的控制电机为步进电机时，微控制器发送控制信号给驱动电路，驱动电路将隔离、转换后的控制信号发送给H驱动桥，使其产生步进脉冲，并按指定的步进数带动步进电机工作；
当所述的控制电机为直流无刷电机时，微控制器发送控制信号给功率半导体器件换向电路，使功率半导体器件换向电路控制直流无刷电机的转矩和转速，带动直流无刷电机工作。
[0014]本发明的优点:
(I)本发明通过设置与微控制器相连的位置信号单元、门控信号单元、制动信号单元、控制信号单元和车速信号单元，可对停车指示牌进行精确自动控制，不仅给驾驶员带来便利，还能提高行车的安全性。通过设置位置信号单元，可将停车指示牌的位置信息及时反馈给微控制器，使微控制器通过给控制电机发送控制信号，来带动停车指示牌伸出或收回到指定位置。通过设置门控信号单元，可对车门的开关状态进行采集并上传至微控制器；通过设置制动信号单元，可对校车的制动踏板状态进行采集并上传至微控制器；通过控制信号单元，可对驾驶员对控制开关的操作过程进行采集并上传至微控制器；通过设置车速信号单元，可对校车的车速进行检测并上传至微控制器；通过各个信号单元采集的信息，并通过合理的判断标准，对校车的行驶状态信息进行综合、准确的判断，从而使停车指示牌可根据实际情况在合适的时间、地点自动进行伸出或收起，提高行车安全性。
[0015](2)本发明的微控制器通过对位置信号单元采集的停车指示牌的位置信息进行分析判断，当判断出停车指示牌已伸出到指定位置时，微控制器便发送控制信号给控制电机加上锁紧力矩，使其在停转时锁定位置，杜绝了晃动间隙，从而使停车指示牌位置锁定不晃动。
[0016](3)本发明通过采用双极性细分驱动步进电机或直流无刷电机进行控制，双极性细分驱动步进电机可以在驱动器信号输入端输入脉冲数量和频率来实现控制电机的角度和速度控制，可实现很小的步进角，实现精确位置控制。直流无刷电机具有转动惯量小、响应速度快、结构可靠性高、调速性能好、工作效率高的特点，可迅速对微控制器发送的控制信号做出响应，并能对停车指示牌的移动位置进行精确的控制。
[0017]综上所述，本发明不仅可对校车停车指示牌进行自动、精确的控制，还能对停车指示牌的位置进行锁定，减少了驾驶员的负担，提高了校车行车安全。
【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1是本发明的控制装置的结构示意图；
图2是本发明的控制方法的流程图；
图3是实施例1中的控制驱动单元原理图；
图4是实施例2中的控制驱动单元原理图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明做进一步说明:
实施例1
如图1所示的一种校车停车指示牌控制装置，包括微控制器、用于带动停车指示牌伸出或收起的控制电机、控制电机驱动单元、位置信号单元、门控信号单元、制动信号单元、控制信号单元、车速信号单元和声光信号单元。所述的控制信号单元、声光信号单元、位置信号单元、门控信号单元、制动信号单元和车速信号单元的输出端均与微控制器的输入端相连，所述的微控制器的输出端与控制电机驱动单元的输入端相连，所述的控制电机驱动单元的输出端与用于带动停车指示牌运动的控制电机的输入端相连。所述的控制电机驱动单元和电源相连。
[0020]通过在停车指示牌控制装置中设置各个信号单元，可以对校车的停车指示牌位置信息、制动踏板制动状态信息、车门开关状态信息、控制开关控制信息和车速信息进行信号采集，然后进行综合全面的分析，从而可以提高停车指示牌伸出或收起的时间准确性。通过设置控制电机驱动单元和控制电机，使控制电机在微控制器的控制下，实现灵敏度高的转动，从而可以提高停车指示牌伸出或收起位置的精确性。
[0021]通过设置位置信号单元，可将停车指示牌的位置信息及时反馈给微控制器，使微控制器通过给控制电机发送控制信号，来带动停车指示牌伸出或收回到指定位置。通过设置门控信号单元，可对车门的开关状态进行采集并上传至微控制器；通过设置制动信号单元，可对校车的制动踏板状态进行采集并上传至微控制器；通过控制信号单元，可对驾驶员对控制开关的操作过程进行采集并上传至微控制器；通过设置车速信号单元，可对校车的车速进行检测并上传至微控制器；通过各个信号单元采集的信息，并通过合理的判断标准，对校车的行驶状态信息进行综合、准确的判断，从而使停车指示牌可根据实际情况在合适的时间、地点自动进行伸出或收起，提高行车安全性。
[0022]进一步的，所述的控制电机为步进电机。当所述的控制电机为步进电机时，所述的控制电机驱动单元包括驱动电路和H驱动桥，所述的驱动电路用于隔离、转换微控制器信号并驱动H驱动桥工作，所述的驱动电路和微控制器相连，所述的H驱动桥的输入端和驱动电路相连，所述的H驱动桥的输出端和步进电机相连。优选的，所述的步进电机为双极性细分驱动步进电机，双极性细分驱动步进电机可以在驱动器信号输入端输入脉冲数量和频率来实现控制电机的角度和速度控制，可实现很小的步进角，实现精确位置控制。
[0023]如图3所示的控制电机驱动单元的原理图，其中，Ul为驱动电路的控制芯片，U2为H桥驱动芯片，D1-D8为用于防止电机在运行或停止时出现的反峰电压过高的保护电路，Jl和步进电机的控制绕组相连。驱动电路控制芯片Ul的CLK、EA、CW分别为电机的运行速度、使能控制、运行方向控制引脚。当引脚EA为低电平时，电机停止运行；当引脚EA为高电平时，引脚CLK可以控制电机的运行，通过调节输入CLK的脉冲数量和频率就可对步进电机的角度和速度变化进行控制。引脚CW用来控制电机的运行方向，当引脚CW的电平发生变化时，电机的运行方向就随之发生改变。
[0024]本发明还涉及一种上述的校车停车指示牌控制装置的控制方法，如图2所示，该控制方法包括以下步骤:
(1)微控制器实时获取门控信号单元、制动信号单元、控制信号单元和车速信号单元采集的数据；
(2)微控制器对获取的数据进行分析判断，并发送控制信号给控制电机驱动单元，控制电机驱动单元驱动控制电机工作，控制电机带动停车指示牌伸出或收起到指定位置；
(3)位置信号单元将停车指示牌的位置信息发送给微控制器，微控制器发送控制信号到控制电机和声光信号单元，对控制电机和声光信号单元的状态进行控制。
[0025]进一步的，当微控制器接收到控制信号单元发送的伸出停车指示牌的信息时，或者当微控制器相继接收到制动信号单元发送的制动踏板踩下的制动信号和门控开关单元发送的打开信号时，微控制器将发送控制信号给控制电机驱动单元，使控制电机驱动单元驱动控制电机工作，控制电机带动停车指示牌伸出到指定位置；
当微控制器发送控制信号驱动停车指示牌伸出到指定位置时，微控制器同时发送控制信号驱动声光信号单元进行声光报警；
当停车指示牌伸出到达指定位置后，位置信号单元将停车指示牌的伸出到达的位置信息发送到微控制器，微控制器根据位置信号单元发送的信息，可判断出停车指示牌已伸出到指定位置，微控制器便发送控制信号给控制电机加上锁紧力矩，使其在停转时锁定位置，从而保证停车指示牌不晃动。
[0026]进一步的，当微控制器接收到控制信号单元发送的收起停车指示牌的信息和门控开关单元发送的关闭信号时，或者当微控制器接收到车速信号单元发送的车速大于设定值时，微控制器将发送控制信号给控制电机驱动单元，使控制电机驱动单元驱动控制电机工作，控制电机带动停车指示牌收起到指定位置；
当微控制器发送控制信号驱动停车指示牌收起到指定位置时，微控制器同时发送控制信号驱动声光信号单元停止声光报警；
当停车指示牌收起到达指定位置后，位置信号单元将停车指示牌收起到达的位置信息发送到微控制器，微控制器根据位置信号单元发送的信息，可判断出停车指示牌已收起到指定位置，微控制器便发送控制信号给控制电机驱动单元，使其驱动控制电机停止工作。
[0027]更进一步的，当所述的控制电机为步进电机时，微控制器发送控制信号给驱动电路，驱动电路将隔离、转换后的控制信号发送给H驱动桥，使其产生步进脉冲，并按指定的步进数带动步进电机工作；
实施例2
一种校车停车指示牌控制装置，所述的控制电机为直流无刷电机。当所述的控制电机为直流无刷电机时，所述的控制电机驱动单元为功率半导体器件换向电路。优选的，所述的功率半导体器件为IGBT绝缘栅双极型晶体管，IGBT具有热稳定性好、安全工作区大等特点。
[0028]一种上述的校车停车指示牌控制装置的控制方法，当所述的控制电机为直流无刷电机时，微控制器发送控制信号给功率半导体器件换向电路，使功率半导体器件换向电路控制直流无刷电机的转矩和转速，带动直流无刷电机工作。
[0029]如图4所示的控制驱动单元，即功率半导体器件换向电路的原理图。通过采用功率半导体器件换向电路代替电刷与换向器使直流电机工作。微控制器接受位置传感器信号和正反转信号，产生控制脉冲，通过控制电路，施加到逆变桥各功率管，使之导通或截止，产生连续转矩，使电机实现控制和调整转速。
[0030]其它同实施例1。
[0031]综上所述，本发明所述的校车停车指示牌控制装置及其控制方法既可以通过手动模式控制停车指示牌的伸出及收起，又可以通过自动模式控制停车指示牌的伸出及收起。首先，通过设置与微控制器相连的位置信号单元、门控信号单元、制动信号单元、控制信号单元和车速信号单元，可对停车指示牌进行精确自动控制，不仅给驾驶员带来便利，还能提高行车的安全性。其次，微控制器通过对位置信号单元采集的停车指示牌的位置信息进行分析判断，当判断出停车指示牌已伸出到指定位置时，微控制器便发送控制信号给控制电机加上锁紧力矩，使其在停转时锁定位置，杜绝了晃动间隙，从而使停车指示牌位置锁定不晃动。再次，通过采用双极性细分驱动步进电机或直流无刷电机进行控制，双极性细分驱动步进电机可以在驱动器信号输入端输入脉冲数量和频率来实现控制电机的角度和速度控制，可实现很小的步进角，实现精确位置控制。直流无刷电机具有转动惯量小、响应速度快、结构可靠性高、调速性能好、工作效率高的特点，可迅速对微控制器发送的控制信号做出响应，并能对停车指示牌的移动位置进行精确的控制。
[0032]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种校车停车指示牌控制装置，其特征在于:包括微控制器、用于带动停车指示牌运动的控制电机、控制电机驱动单元、控制信号单元和声光信号单元；所述的控制信号单元和声光信号单元的输出端均与微控制器的输入端相连，所述的微控制器的输出端与控制电机驱动单元的输入端相连，所述的控制电机驱动单元的输出端与用于带动停车指示牌运动的控制电机的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种校车停车指示牌控制装置，其特征在于:所述的微控制器连接有位置信号单元、门控信号单元、制动信号单元和车速信号单元，所述的位置信号单元、门控信号单元、制动信号单元和车速信号单元的输出端均与所述的微控制器的输入端相连。
3.根据权利要求1所述的一种校车停车指示牌控制装置，其特征在于:所述的用于带动停车指示牌运动的控制电机为步进电机。
4.根据权利要求1所述的一种校车停车指示牌控制装置，其特征在于:所述的用于带动停车指示牌运动的控制电机为直流无刷电机。
5.根据权利要求3所述的一种校车停车指示牌控制装置，其特征在于:所述的控制电机驱动单元包括驱动电路和H驱动桥，所述的驱动电路用于隔离、转换微控制器信号并驱动H驱动桥工作，所述的驱动电路和微控制器相连，所述的H驱动桥的输入端和驱动电路相连，所述的H驱动桥的输出端和步进电机相连。
6.根据权利要求4所述的一种校车停车指示牌控制装置，其特征在于:所述的控制电机驱动单元为功率半导体器件换向电路。
7.根据权利要求1所述的一种校车停车指示牌控制装置的控制方法，其特征在于:该控制方法包括以下步骤: (1)微控制器实时获取门控信号单元、制动信号单元、控制信号单元和车速信号单元采集的数据；` (2)微控制器对获取的数据进行分析判断，并发送控制信号给控制电机驱动单元，控制电机驱动单元驱动控制电机工作，控制电机带动停车指示牌伸出或收起到指定位置； (3)位置信号单元将停车指示牌的位置信息发送给微控制器，微控制器发送控制信号到控制电机和声光信号单元，对控制电机和声光信号单元的状态进行控制。
8.根据权利要求7所述的一种校车停车指示牌控制装置的控制方法，其特征在于:步骤(2)所述的微控制器对获取的数据进行分析判断，并发送控制信号给控制电机驱动单元，控制电机驱动单元驱动控制电机工作，控制电机带动停车指示牌伸出或收起到指定位置的具体过程为: 若微控制器接收到控制信号单元发送的伸出停车指示牌的信息，或者收到制动信号单元发送的制动踏板踩下的制动信号和门控开关单元发送的打开信号，则发送控制信号给控制电机驱动单元，控制电机驱动单元驱动控制电机工作，控制电机带动停车指示牌伸出到指定位置； 若微控制器接收到控制信号单元发送的收起停车指示牌的信息和门控开关单元发送的关闭信号，或者接收到车速信号单元发送的车速大于设定值，则发送控制信号给控制电机驱动单元，控制电机驱动单元驱动控制电机工作，控制电机带动停车指示牌收起到指定位置。
9.根据权利要求7所述的一种校车停车指示牌控制装置的控制方法，其特征在于:步骤(3)所述的位置信号单元将停车指示牌的位置信息发送给微控制器，微控制器发送控制信号到控制电机和声光信号单元，对控制电机和声光信号单元的状态进行控制的具体过程为: 若停车指示牌伸出到达指定位置，则位置信号单元将停车指示牌的位置信息发送给微控制器，微控制器根据位置信号单元发送的信息，判断出停车指示牌已伸出到指定位置，微控制器发送控制信号给控制电机和声光信号单元，控制电机加上锁紧力矩，声光信号单元进行声光报警； 若停车指示牌收起到达指定位置，则位置信号单元将停车指示牌的位置信息发送到微控制器，微控制器根据位置信号单元发送的信息，判断出停车指示牌已收起到指定位置，微控制器发送控制信号给控制电机驱动单元和声光信号单元，控制电机驱动单元驱动控制电机停止工作，声光信号单元停止声光报警。
【文档编号】B60Q1/48GK103568937SQ201310558652
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】吴成加, 张海洋, 华中兰 申请人:安徽安凯汽车股份有限公司