一种非接触式手、脚一体化防水电子油门的制作方法

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一种非接触式手、脚一体化防水电子油门的制造方法与工艺

本发明涉及一种用于汽车、拖拉机上的一种非接触手、脚一体化防水电子油门。



背景技术:

目前用于汽车或拖拉机上的非接触式电子油门,主要采用光电、电磁或霍尔原理,通过踩踏加速踏板带动传感器信号源移动,由对应的传感器感应体产生相应的踏板位置信号,经传感器控制电路处理向外输出油门踏板位置信号。现有的非接触式电子油门,由于采用油门踏板通过转轴带动传感器信号源移动,因此长期使用导致转轴副磨损,并且传感器信号源与传感器感应体之间无隔离密封,在恶劣环境下,特别是拖拉机田间作业时,极易进水、进尘导致油门性能变差、故障率增高。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是提供一种非接触式手、脚一体化防水电子油门,该电子油门不仅能够克服现有技术因磨损而导致的使用寿命短的问题,而且同时具有手油门功能,并且能够防水和防尘,从而特别适应拖拉机水田野外恶劣的作业环境。

为解决上述技术问题,本发明一种非接触式手、脚一体化防水电子油门,含有底座、踏板,踏板的一端与底座的一端构成铰接,还含有位置摇臂、密封电路盒、弹簧、位置检测输入电路和传感器控制电路,位置检测输入电路包括磁钢和霍尔元件阵列,所述踏板的中部设有限位钩,该限位钩穿装在底座上设有的与限位钩相配的通孔中,位置摇臂为L形结构,含有长臂和短臂,长臂的一端与底座的一端构成铰接、短臂的一端位于踏板的下方,弹簧的一端设置在底座上、弹簧的另一端设置在位置摇臂长臂上设有的弹簧座上,霍尔元件阵列和传感器控制电路通过电路板设置在密封电路盒内,该霍尔元件阵列与传感器控制电路相连,密封电路盒设置在底座上,霍尔元件阵列位于密封电路盒内部的一端,霍尔元件阵列成弧线状,所述磁钢设置在位置摇臂的短臂上,磁钢与霍尔元件阵列相对应,霍尔元件阵列的弧线与位置摇臂上的磁钢摆动轨迹一致;当踏板在初始位置时,在弹簧和踏板限位钩的共同作用下,位置摇臂的短臂处在最高位置,位置摇臂短臂上的磁钢与密封电路盒中霍尔元件阵列上端第一个霍尔元件正对应,该霍尔元件向传感器控制电路输入踏板位置信号,由传感器控制电路处理后,向外输出怠速时油门信号;当踩踏踏板时,踏板压动位置摇臂的短臂克服弹簧的弹力,使位置摇臂短臂上的磁钢随踏板的位置与密封电路盒中相对应位置上的霍尔元件正对,传感器控制电路采集霍尔元件阵列的数据,经处理后向外输出踏板位置的油门信号。

所述位置检测输入电路的霍尔元件阵列为16位置霍尔模块;所述传感器控制电路含有油门控制电路、中央处理器、信号解码转换输出电路、输入端插针;输入端插针包括OUT1插针、VCC插针、OUT2插针和GND插针;

油门控制电路含有锁存器U2、锁存器U3、电阻R1、手油门开关K1,锁存器U2的VCC脚与输入端插针11的VCC插针和电阻R1的一端相连,锁存器U2的GND脚和/OE脚接地,锁存器U2的G端和电阻R1的另一端均连接在手油门开关K1的一端;锁存器U3的VCC脚与输入端插针的VCC插针相连、GND脚和/OE脚接地,锁存器U3的G端与手油门开关K1的一端相连,手油门开关K1的另一端接地;

中央处理器含有微处理器U1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3、晶振Y1,微处理器U1的VCC脚与电容C3的一端和电阻R3的一端均连接在输入端插针的VCC插针上,电阻R2的一端与电容C3的另一端连接在微处理器U1的RST端,电阻R2的另一端接地,微处理器U1的/EA/VPP脚与电阻R3的另一端相连,微处理器U1的XTAL1与晶振的一端和电容C1的一端相连,微处理器U1的XTAL2与晶振的另一端和电容C2一端相连,电容C1和电容C2的另一端均接地,微处理器U1的GND脚接地;

信号解码转换输出电路含有解码转换模块U4、解码转换模块U5、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C4、电容C5、稳压芯片D1、稳压芯片D2,

解码转换模块U4的VDD端连接在输入端插针的VCC插针上、OUT端连接在输入端插针的OUT1插针上、REFIN端与电容C4的一端和电阻R4的一端相连,电容C4的另一端接地,电阻R4的另一端与电阻R5的一端相连,电阻R5的另一端与输入端插针的VCC插针相连,稳压芯片D1的端子1与端子3连接在电阻R4和电阻R5之间、端子2接地,解码转换模块U4的AGND端接地;解码转换模块U5的VDD端连接在输入端插针的VCC插针上、OUT端连接在输入端插针的OUT2插针上、REFIN端与电容C5的一端和电阻R6的一端相连,电容C5的另一端接地,电阻R6的另一端与电阻R7的一端相连,电阻R7的另一端与输入端插针的VCC插针相连,稳压芯片D2的端子1与端子3连接在电阻R6和电阻R7之间、端子2接地,解码转换模块U5的AGND端接地;

16位置霍尔模块的VCC脚与输入端插针的VCC插针相连,16位置霍尔模块的B1端与锁存器U2的1D端相连、16位置霍尔模块的B2端与锁存器U2的2D端相连、16位置霍尔模块的B3端与锁存器U2的3D端相连、16位置霍尔模块的B4端与锁存器U2的4D端相连、16位置霍尔模块的B5端与锁存器U2的5D端相连、16位置霍尔模块的B6端与锁存器U2的6D端相连、16位置霍尔模块的B7与锁存器U2的7D端相连、16位置霍尔模块的B8与锁存器U2的8D端相连,16位置霍尔模块的B9与锁存器U3的1D端相连、16位置霍尔模块的B10与锁存器U3的2D端相连、16位置霍尔模块的B11与锁存器U3的3D端相连、16位置霍尔模块的B12与锁存器U3的4D端相连、16位置霍尔模块的B13与锁存器U3的5D端相连、16位置霍尔模块的B14与锁存器U3的6D端相连、16位置霍尔模块的B15与锁存器U3的7D端相连、16位置霍尔模块的B16与锁存器U3的8D端相连;

油门控制电路的锁存器U2的1Q与中央处理器的微处理器U1的P2.0连接、锁存器U2的2Q与微处理器U1的P2.1连接、锁存器U2的3Q与微处理器U1的P2.2连接、锁存器U2的4Q与微处理器U1的P2.3连接、锁存器U2的5Q与微处理器U1的P2.4连接、锁存器U2的6Q与微处理器U1的P2.5连接、锁存器U2的7Q与微处理器U1的P2.6连接、锁存器U2的8Q与微处理器U1的P2.7连接;锁存器U3的1Q与中央处理器的微处理器U1的P0.7连接、锁存器U3的2Q与微处理器U1的P0.6连接、锁存器U3的3Q与微处理器U1的P0.5连接、锁存器U3的4Q与微处理器U1的P0.4连接、锁存器U3的5Q与微处理器U1的P0.3连接、锁存器U3的6Q与微处理器U1的P0.2连接、锁存器U3的7Q与微处理器U1的P0.1连接、锁存器U3的8Q与微处理器U1的P0.0连接;

中央处理器的微处理器U1的P1.0脚与解码转换模块U5的/CS端连接,中央处理器的微处理器U1的P1.1脚与解码转换模块U4的/CS端连接,中央处理器的微处理器U1的P1.2脚与解码转换模块U4的SCLK端和解码转换模块U5的SCLK端相连,中央处理器的微处理器U1的P1.3脚与解码转换模块U4的DEN端和解码转换模块U5的DEN端相连;

手油门开关K1打开时,当踩踏踏板时,位置摇臂上的磁钢随之与16位置霍尔模块相应位置感应面正对,16位置霍尔模块输出相应的位置信号,油门控制电路中锁存器U2和锁存器U3锁存允许端G为高电平,输出数据随输入数据的不同而变化,踏板位置信号通过16位置霍尔模块经锁存器U2和锁存器U3传送给微处理器U1,微处理器U1将锁存器U2和锁存器U3传来的数据,根据踏板位置与主信号OUT1、从信号OUT2对应关系进行编码形成串行数据与微处理器U1的P1.2脚产生的同步时钟配合,经P1.3传送给信号解码转换输出电路,当微处理器U1的P1.1脚为低电平时,解码转换模块U4选片有效,串行数据由解码转换模块U4解码转换成主信号OUT1;当微处理器U1的P1.0脚为低电平时,解码转换模块U5选片有效,串行数据由解码转换模块U5解码转换成从信号OUT2;当踏板2踩到一定位置,闭合手油门开关K1,油门控制电路中锁存器U2和锁存器U3锁存允许端G为低电平,16位霍尔模块输出的数据被锁存不随输入数据而变化,此时微处理器U1从锁存器U2和锁存器U3输入的数据不变,进行编码形成串行数据也不变、解码转换模块U4解码转换的主信号OUT1不变、解码转换模块U5解码转换的从信号OUT2也不变。

所述密封电路盒在霍尔元件阵列处的盒板厚度不厚于3mm。

所述底座上设有凸部,与所述限位钩相配的通孔设置在该凸部的顶部上。

所述底座上设有的凸部的一端为弧形结构,所述位于密封电路盒内部一端的霍尔元件阵列位于所述弧形结构的一侧面。

在上述非接触式手、脚一体化防水电子油门中,由于采用了磁钢与霍尔元件阵列为非接触方式进行传感,因此克服了现有技术因磨损而导致的使用寿命短的问题。并且由于能锁存数据,因此具有手油门功能。同时由于霍尔元件阵列和传感器控制电路完全密封在密封电路盒中,因此不仅使用寿命长,而且防水和防尘。从而特别适应拖拉机水田野外恶劣的作业环境。

附图说明

图1是发明一种非接触密封防水电子油门的结构示意图;

图2是发明一种非接触密封防水电子油门在去除密封电路盒后的结构示意图;

图3是本发明一种非接触式手、脚一体化防水电子油门的电气原理图。

图中1.底座, 2.踏板, 3.位置摇臂, 4.弹簧, 5.踏板轴, 6.摇臂轴, 7.限位钩,8.密封电路盒, 9.磁钢, 10.霍尔元件阵列,11.输入端插针,12. 信号解码转换输出电路,13. 中央处理器,14. 位置检测输入电路,15. 油门控制电路。

具体实施方式

图1、图2和图3中,一种非接触式手、脚一体化防水电子油门,含有底座1、踏板2,踏板2的一端与底座1的一端构成铰接,还含有位置摇臂3、密封电路盒8、弹簧4、位置检测输入电路14和传感器控制电路。位置检测输入14电路包括磁钢9和霍尔元件阵列10。所述踏板2的中部设有限位钩7,该限位钩7穿装在底座1上设有的与限位钩7相配的通孔中。位置摇臂3为L形结构,含有长臂和短臂,长臂的一端与底座1的一端构成铰接、短臂的一端位于踏板2的下方,弹簧4的一端设置在底座1上、弹簧4的另一端设置在位置摇臂3长臂上设有的弹簧座上。霍尔元件阵列10和传感器控制电路通过电路板设置在密封电路盒8内,该霍尔元件阵列10与传感器控制电路相连,密封电路盒8设置在底座1上,霍尔元件阵列10位于密封电路盒8内部的一端,霍尔元件阵列10成弧线状。所述磁钢9设置在位置摇臂3的短臂上,磁钢9与霍尔元件阵列10相对应,霍尔元件阵列10的弧线与位置摇臂3上的磁钢9摆动轨迹一致。当踏板2在初始位置时,在弹簧4和踏板限位钩7的共同作用下,位置摇臂3的短臂处在最高位置,位置摇臂3短臂上的磁钢9与密封电路盒8中霍尔元件阵列10上端第一个霍尔元件正对应,该霍尔元件向传感器控制电路输入踏板2位置信号,由传感器控制电路处理后,向外输出怠速时油门信号;当踩踏踏板2时,踏板2压动位置摇臂3的短臂克服弹簧4的弹力,使位置摇臂3短臂上的磁钢9随踏板2的位置与密封电路盒8中相对应位置上的霍尔元件正对,传感器控制电路采集霍尔元件阵列的数据,经处理后向外输出踏板2位置的油门信号。

所述位置检测输入电路14的霍尔元件阵列10为16位置霍尔模块;所述传感器控制电路含有油门控制电路15、中央处理器13、信号解码转换输出电路12、输入端插针11;输入端插针11包括OUT1插针、VCC插针、OUT2插针和GND插针。

油门控制电路15含有锁存器U2、锁存器U3、电阻R1、手油门开关K1,锁存器U2的VCC脚与输入端插针11的VCC插针和电阻R1的一端相连,锁存器U2的GND脚和/OE脚接地,锁存器U2的G端和电阻R1的另一端均连接在手油门开关K1的一端;锁存器U3的VCC脚与输入端插针的VCC插针相连、GND脚和/OE脚接地,锁存器U3的G端与手油门开关K1的一端相连,手油门开关K1的另一端接地。

中央处理器13含有微处理器U1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3、晶振Y1,微处理器U1的VCC脚与电容C3的一端和电阻R3的一端均连接在输入端插针的VCC插针上,电阻R2的一端与电容C3的另一端连接在微处理器U1的RST端,电阻R2的另一端接地,微处理器U1的/EA/VPP脚与电阻R3的另一端相连,微处理器U1的XTAL1与晶振的一端和电容C1的一端相连,微处理器U1的XTAL2与晶振的另一端和电容C2一端相连,电容C1和电容C2的另一端均接地,微处理器U1的GND脚接地。

信号解码转换输出电路12含有解码转换模块U4、解码转换模块U5、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C4、电容C5、稳压芯片D1、稳压芯片D2,解码转换模块U4的VDD端连接在输入端插针的VCC插针上、OUT端连接在输入端插针的OUT1插针上、REFIN端与电容C4的一端和电阻R4的一端相连,电容C4的另一端接地,电阻R4的另一端与电阻R5的一端相连,电阻R5的另一端与输入端插针的VCC插针相连,稳压芯片D1的端子1与端子3连接在电阻R4和电阻R5之间、端子2接地,解码转换模块U4的AGND端接地;解码转换模块U5的VDD端连接在输入端插针的VCC插针上、OUT端连接在输入端插针的OUT2插针上、REFIN端与电容C5的一端和电阻R6的一端相连,电容C5的另一端接地,电阻R6的另一端与电阻R7的一端相连,电阻R7的另一端与输入端插针的VCC插针相连,稳压芯片D2的端子1与端子3连接在电阻R6和电阻R7之间、端子2接地,解码转换模块U5的AGND端接地。

16位置霍尔模块的VCC脚与输入端插针的VCC插针相连,16位置霍尔模块的B1端与锁存器U2的1D端相连、16位置霍尔模块的B2端与锁存器U2的2D端相连、16位置霍尔模块的B3端与锁存器U2的3D端相连、16位置霍尔模块的B4端与锁存器U2的4D端相连、16位置霍尔模块的B5端与锁存器U2的5D端相连、16位置霍尔模块的B6端与锁存器U2的6D端相连、16位置霍尔模块的B7与锁存器U2的7D端相连、16位置霍尔模块的B8与锁存器U2的8D端相连,16位置霍尔模块的B9与锁存器U3的1D端相连、16位置霍尔模块的B10与锁存器U3的2D端相连、16位置霍尔模块的B11与锁存器U3的3D端相连、16位置霍尔模块的B12与锁存器U3的4D端相连、16位置霍尔模块的B13与锁存器U3的5D端相连、16位置霍尔模块的B14与锁存器U3的6D端相连、16位置霍尔模块的B15与锁存器U3的7D端相连、16位置霍尔模块的B16与锁存器U3的8D端相连。

油门控制电路15的锁存器U2的1Q与中央处理器13的微处理器U1的P2.0连接、锁存器U2的2Q与微处理器U1的P2.1连接、锁存器U2的3Q与微处理器U1的P2.2连接、锁存器U2的4Q与微处理器U1的P2.3连接、锁存器U2的5Q与微处理器U1的P2.4连接、锁存器U2的6Q与微处理器U1的P2.5连接、锁存器U2的7Q与微处理器U1的P2.6连接、锁存器U2的8Q与微处理器U1的P2.7连接;锁存器U3的1Q与中央处理器的微处理器U1的P0.7连接、锁存器U3的2Q与微处理器U1的P0.6连接、锁存器U3的3Q与微处理器U1的P0.5连接、锁存器U3的4Q与微处理器U1的P0.4连接、锁存器U3的5Q与微处理器U1的P0.3连接、锁存器U3的6Q与微处理器U1的P0.2连接、锁存器U3的7Q与微处理器U1的P0.1连接、锁存器U3的8Q与微处理器U1的P0.0连接。

中央处理器13的微处理器U1的P1.0脚与信号解码转换输出电路12的解码转换模块U5的/CS端连接,中央处理器的微处理器U1的P1.1脚与解码转换模块U4的/CS端连接,中央处理器的微处理器U1的P1.2脚与解码转换模块U4的SCLK端和解码转换模块U5的SCLK端相连,中央处理器的微处理器U1的P1.3脚与解码转换模块U4的DEN端和解码转换模块U5的DEN端相连。

手油门开关K1打开时,当踩踏踏板2时,位置摇臂3上的磁钢9随之与16位置霍尔模块相应位置感应面正对,16位置霍尔模块输出相应的位置信号,油门控制电路15中锁存器U2和锁存器U3锁存允许端G为高电平,输出数据随输入数据的不同而变化,踏板2位置信号通过16位置霍尔模块经锁存器U2和锁存器U3传送给微处理器U1,微处理器U1将锁存器U2和锁存器U3传来的数据,根据踏板2位置与主信号OUT1、从信号OUT2对应关系进行编码形成串行数据与微处理器U1的P1.2脚产生的同步时钟配合,经P1.3传送给信号解码转换输出电路,当微处理器U1的P1.1脚为低电平时,解码转换模块U4选片有效,串行数据由解码转换模块U4解码转换成主信号OUT1;当微处理器U1的P1.0脚为低电平时,解码转换模块U5选片有效,串行数据由解码转换模块U5解码转换成从信号OUT2。

当踏板2踩到一定位置,闭合手油门开关K1,油门控制电路15中锁存器U2和锁存器U3锁存允许端G为低电平,16位霍尔模块输出的数据被锁存不随输入数据而变化,此时微处理器U1从锁存器U2和锁存器U3输入的数据不变,进行编码形成串行数据也不变、解码转换模块U4解码转换的主信号OUT1不变、解码转换模块U5解码转换的从信号OUT2也不变。

为了保障传感性能,所述密封电路盒8在霍尔元件阵列处的盒板厚度不厚于3mm。

为减少降低成本,所述底座1上设有凸部,与所述限位钩7相配的通孔设置在该凸部的顶部上。

为了提高传感性能,所述底座1上设有的凸部的一端为弧形结构,所述位于密封电路盒8内部一端的霍尔元件阵列位于所述弧形结构的一侧面。

在上述非接触式手、脚一体化防水电子油门中,由于采用了磁钢9与霍尔元件阵列10为非接触方式进行传感,因此克服了现有技术因磨损而导致的使用寿命短的问题。同时由于霍尔元件阵列10和传感器控制电路完全密封在密封电路盒8中,因此不仅使用寿命长,而且防水和防尘。从而特别适应拖拉机水田野外恶劣的作业环境。同时,由于当踩踏踏板2时,16位置霍尔模块输出相应的位置信号经锁存器传送给微处理器,微处理器将锁存器传来的数据进行编码,形成串行数据传送给信号解码转换输出电路,当解码转换模块U4选片有效时,串行数据由解码转换模块U4解码转换成主信号OUT1;当解码转换模块U5选片有效时,串行数据由解码转换模块U5解码转换成从信号OUT2。当踏板2被踩踏到一定位置,闭合手油门开关K1,此时踏板2位置信号数据被锁存,从而保持微处理器编码、解码转换模块解码数据不变,因此转换的主信号和从信号电压不变,从而兼备了手油门功能。

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