具有电阻阶梯的自适应电压电平检测的制作方法
【专利摘要】本申请提供了一种开关驱动检测单元。该单元包括开关驱动电压接收端和逻辑电路，其中，逻辑电路包括第一端口、第二端口、齐纳二极管和信号端口。开关驱动电压接收端设置用于接收开关驱动电压。第一端口与开关驱动电压接收端连接。齐纳二极管的第一端与开关驱动电压接收端连接，而齐纳二极管的第二端与第二端口连接。信号端口提供多个预定开关状态信号。
【专利说明】具有电阻阶梯的自适应电压电平检测
【技术领域】
[0001]本申请涉及具有按钮的远程控制器。特别地，本申请涉及用于车辆的方向盘远程控制器。
【背景技术】
[0002]US4096435公开了一种具有可靠性高、寿命长的电平指示装置。该装置包括用于接收信号的第一和第二端。
[0003]JP61093964(A)公开了一种具有LED(发光二极管)和齐纳二极管的串联电路，该齐纳二极管与另一个LED的另一个串联电路和电阻器并联，用于逐步显示输入电压电平。
【发明内容】
[0004]本申请的目的在于提供改进的方向盘远程控制器。
[0005]可通过扩大按钮驱动检测的电压范围而改进方向盘远程控制器。
[0006]方向盘远程控制单元具有电阻阶梯配置，该配置具有多个控制按钮。电阻阶梯配置与具有电压电平检测接口的电子模块连接。
[0007]相比，电子模块包括具有至少两个模拟至数字的端口的微处理器。模拟至数字的端口的至少其中之一包括电压电平偏移器，该电压电平偏移器包括具有对应的无源部件的齐纳二极管。
[0008]在使用中，用户通过驱动方向盘远程控制器的其中一个按钮而对电子模块指示预期的命令。该驱动改变了电阻阶梯配置的电阻。
[0009]电阻阶梯结构随后将与改变的电阻对应的按钮驱动电压传送给电子模块的电压电平检测接口。
[0010]电压电平检测接口随后接收该按钮驱动的电压，并将该按钮驱动的电压传送给模拟至数字的端口。至少一个模拟至数字端口通过其电压电平偏移器接收该按钮驱动的电压，其中，电压电平偏移器的齐纳二极管将接收的按钮驱动电压降低或偏移一个预定量。此处的齐纳二极管起压降器的作用。换句话说，端口中的一个接收按钮驱动的电压，而其它端口接收降低的按钮驱动电压。由于电压钳位二极管的电压钳制作用，按钮驱动电压可具有最大电压。
[0011 ] 模拟至数字的端口具有一个相同输入工作电压范围，并且随后将接收的电压电平转换为其数字值。电子模块随后检测或确定来自模拟至数字的端口的数字值驱动了哪个按钮，并且电子模块根据确定的驱动的按钮做出响应。
[0012]电压电平偏移器的优点在于:由于使用至少两个端口进行测量，而不是一个端口，模拟至数字的端口可测量更大范围的按钮驱动电压。
[0013]较大的按钮驱动电压范围是有利的。在一个示例中，较大的按钮驱动电压范围允许设计者能为方向盘远程控制单元提供更多控制按钮。可对每个按钮赋予该按钮驱动电压范围内的一个特定电压范围。由于零件偏差、电压变化或电气接地偏移，该按钮电压范围具有预定最小范围值。如果对按钮赋予低于该预定最小范围值的电压范围，可能无法可靠地识别驱动的按钮。在另一个示例中，较大的按钮驱动电压范围使得设计可通过对每个按钮赋予较大的电压范围而增加驱动的按钮的检测可靠性。
[0014]由于通常可在不进行过多调整的情况下使用未用的现有端口实施本申请，实施本申请的成本一般很低。
[0015]该按钮驱动电压范围并没有受到电子模块的电源电压电平的限制。这与其它实施方式不同，在其它实施方式中，其按钮驱动电压范围与其电子模块电源电压电平相关联。由于电路目前朝向对电路提供较低工作电压的趋势发展，这一点特别重要。
[0016]通常，选择齐纳二极管使得其提供与电子模块的电源电压的一倍或多倍，或与模拟至数字的端口的工作电压的一倍或多倍对应的电压偏移或电压降。电子模块的电源电压通常与模拟至数字的端口的工作电压相关。
[0017]本申请提供一种车辆控制单元的开关驱动检测单元。车辆一般指汽车。
[0018]车辆控制单元还包括与开关驱动检测单元连接的方向盘远程控制器(SWRC)。SffRC具有多个按钮。开关驱动检测单元包括开关驱动电压接收端和逻辑电路。
[0019]逻辑电路具有第一模拟至数字的端口、第二模拟至数字的端口、齐纳二极管和信号端口。该信号端口也称为输入输出端口。具体地，第一模拟至数字的端口与开关驱动电压接收端电连接。齐纳二极管的第一端与开关驱动电压接收端电连接，而齐纳二极管的第二端与第二模拟至数字的端口电连接。此处的第一端称为阴极，而此处的第二端称为阳极。
[0020]在使用中，按钮用于启动车辆的多个功能的其中之一。通常，按钮用于控制车辆的音频系统的功能。用户可按下一个按钮来指示用户所需的功能。
[0021]开关驱动电压接收端然后从方向盘远程控制器(SWRC)接收开关驱动电压。开关驱动电压根据用户驱动的按钮而生成。接收的开关驱动电压也由第一模拟至数字的端口和齐纳二极管的第一端接收。
[0022]开关驱动检测单元提供两种模式，即，正常模式和饱和模式。
[0023]当开关驱动电压小于或等于预定端口饱和电压时，提供正常模式。逻辑电路随后根据第一模拟至数字的端口上的开关驱动电压提供一个预定开关状态信号。
[0024]相比而言，当开关驱动电压超过预定端口饱和电压时，提供饱和模式。在该模式下，齐纳二极管的第二端将偏移电压传送给第二模拟至数字的端口，其中，偏移电压根据开关驱动电压和齐纳二极管的预定齐纳击穿电压而生成。逻辑电路随后根据第一模拟至数字的端口上的预定端口饱和电压和第二模拟至数字的端口上的偏移电压提供预定开关状态信号。
[0025]信号端口随后将逻辑电路提供的预定开关状态信号传送给外部电路。
[0026]开关驱动检测单元有利地提供两种模式，这样允许检测扩展数量的按钮。这与仅提供正常模式的其它检测单元不同。在实践中，由于部件容差和电气接地偏移的原因，应对每个按钮赋予大于最小范围值的电压范围。但这限制了按钮检测的数量。在本申请中不存在该限制，本申请通过提供扩展按钮检测的数量的饱和模式，解决了这个限制。
[0027]开关驱动检测单元通常包括具有上拉电阻器的上拉电源，上拉电阻器与开关驱动电压接收端连接。具有上拉电阻器的上拉电源增加了开关驱动电压接收端的电压值。
[0028]第一输入电阻器可连接在开关驱动电压接收端与第一模拟至数字的端口之间，用于限制第一模拟至数字的端口接收的电流。过大的电流可损坏第一模拟至数字的端口。
[0029]为了提供额外保护，第一钳位齐纳二极管可连接在第一模拟至数字的端口与电气接地之间，其中，第一钳位齐纳二极管将第一模拟至数字的端口的过压电流传输给电气接地。
[0030]同样地，第二输入电阻器也可连接在开关驱动电压接收端与模拟至数字的端口之间。第二钳位齐纳二极管可连接在第二模拟至数字的端口与电气接地之间。
[0031]开关驱动检测单元可包括处理器，处理器包括第一模拟至数字的端口和第二模拟至数字的端口。处理器通常设有模拟至数字的端口，并通常置于电路板内。
[0032]为了提供额外保护，静电放电(ESD)电容器可将开关驱动电压接收端与电气接地连接。
[0033]本申请还提供了一种车辆控制单元，包括上述的开关驱动检测单元、方向盘远程控制器(SWRC)和将开关驱动检测单元与方向盘远程控制器连接的有线网络。
[0034]在使用中，SWRC接收用户的按钮驱动，并根据按钮驱动提供电压。该按钮驱动电压随后通过有线网络传送给开关驱动检测单元，该开关驱动检测单元随后根据按钮驱动电压提供预定开关状态信号。开关状态信号随后用于向用户提供开关状态信号所指示的功能。
[0035]例如，用户可驱动按钮以指示更大的汽车音频系统的音量。SWRC接收该按钮驱动，并然后将与按钮驱动对应的电压提供给开关驱动检测单元。开关驱动检测单元随后将与按钮驱动电压对应的状态信号提供给汽车音频系统。汽车音频系统随后向用户提供状态信号所指示的所需音量。
[0036]有线网络可包括用于传输电信号的一条或多条线路。
[0037]SWRC通常包括具有多个开关的电阻网络，其中，开关的驱动通过连接或断开连接部分电阻网络而改变电阻网络的电阻。
[0038]本申请提供了一种确定车辆控制单元的方向盘远程控制器的开关状态的方法。
[0039]本方法包括端子接收开关驱动电压的步骤。第一端口和齐纳二极管随后分别从端子接收开关驱动电压。
[0040]当开关驱动电压小于预定饱和电压时，本方法还包括在正常模式下运行的步骤，其中逻辑电路根据第一端口的开关驱动电压提供预定开关状态信号。
[0041]当开关驱动电压超过预定端口饱和电压时，本方法还包括在饱和模式下运行的步骤，其中齐纳二极管向第二端口传送偏移电压。该偏移电压根据开关驱动电压和齐纳二极管的预定齐纳击穿电压而生成。逻辑电路随后根据第一端口的预定端口饱和电压和第二端口的偏移电压提供预定开关状态信号。
[0042]为了便于逻辑电路进行计算，本方法通常还包括第一端口将开关驱动电压转换成其数字值，第二端口将偏移电压转换成其数字值的步骤。
[0043]本申请提供一种对车辆控制单元进行操作的方法。本方法包括用户驱动开关的步骤。驱动的开关按如上所述随后确定。之后根据驱动的开关执行功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]图1示出车辆控制单元；
[0045]图2示出图1的车辆控制单元的第一实施方式的端口表格的第一部分，该车辆控制单元具有可每个检测6个按钮的端口，
[0046]图3示出图2的表格的第二部分，
[0047]图4示出图1的车辆控制单元的第二实施方式的端口表格，该端口改进了按钮驱动检测的可靠性，以及
[0048]图5示出另一个车辆控制单元，其是图1的车辆控制单元的变形。
【具体实施方式】
[0049]下文对本申请的实施例进行了详细说明。但是，对于本领域技术人员明显的是，可在没有这些细节情况下实施该实施例。
[0050]下文的附图所示的实施例的某些部分具有相似零件。相似零件可具有相同名称或相似零件编号。在适当的情况下，这些相似零件的说明也通过引用而适用于其它相似零件，因此减少了文本重复，但不会限制发明的公开。
[0051]图1示出车辆控制单元10，包括通过一对导线12和13与电子控制模块(ECM)电连接的方向盘远程控制器(SWRC)。
[0052]参考SWRC，其包括与接口端口 16电连接的电阻阶梯结构15。该接口端口 16包括一对接口终端RC_IN和RC_GND。
[0053]电阻阶梯结构15包括具有多个控制按钮B1、B2、B3、B4、B5和B6的多个按钮电阻器 R_B1、R_B2、R_B3、R_B4、R_B5 和 R_B6。
[0054]特别地，电阻器R_B1、R_B2、R_B3、R_B4、R_B5和R_B6串联在一起。电阻器R_B1的第一端与SWRC的终端RC_IN连接。
[0055]电阻器R_B1的第二端与电阻器R_B2的第一端和按钮BI的第一端连接。按钮BI的第二端与SWRC的终端RC_GND连接。
[0056]相似地，电阻器R_B2的第二端与电阻器R_B3的第一端和按钮B2的第一端连接。按钮B2的第二端与SWRC的终端RC_GND连接。电阻器R_B3的第二端与电阻器R_B4的第一端和按钮B3的第一端连接。按钮B3的第二端与SWRC的终端RC_GND连接。电阻器R_B4的第二端与电阻器R_B5的第一端和按钮B4的第一端连接。按钮B4的第二端与SWRC的终端RC_GND连接。电阻器R_B5的第二端与电阻器R_B6的第一端和按钮B5的第一端连接。按钮B5的第二端与SWRC的终端RC_GND连接。电阻器R_B6的第二端与按钮B6的第一端连接。按钮B6的第二端与SWRC的终端RC_GND连接。
[0057]参考ECM，其包括电源单元17和具有与接口端口 20连接的多个电压偏移器的微处理器19。所述接口端口 20包括一对接口终端RC_IN和RC_GND。ECM的终端RC_GND与电气接地连接。
[0058]电源单元17包括与上拉电阻器R_ECM的第一端连接的上拉电源V_ECM。电阻器R.ECM的第二端与ECM的终端RC_IN、静电保护电容器C_ESD的第一端和电阻器RD的第一端连接。电容器C_ESD的第二端和电阻器RD的第二端与电气接地连接。
[0059]微处理器19与电源VS连接,其包括多个模拟至数字的端口 port 1、port2、port3和 port40
[0060]端口 portl与电压钳位齐纳二极管DCl的阴极和输入电阻器R_IN1的第一端连接。电阻器R_IN1的第二端与ECM的终端RC_IN连接，而齐纳二极管DCl的阳极与电气接地连接。
[0061]端口 Port2与电压钳位齐纳二极管DC2的阴极和输入电阻器R_IN2的第一端连接。电阻器R_IN2的第二端与压降齐纳二极管Dl的阴极连接，而齐纳二极管Dl的阳极与ECM的终端RC_IN连接。齐纳二极管DC2的阳极与电气接地连接。
[0062]相似地，端口 port3与电压钳位齐纳二极管DC3的阴极和输入电阻器R_IN3的第一端连接。电阻器R_IN3的第二端与压降齐纳二极管D2的阴极连接，而齐纳二极管D2的阳极与ECM的终端RC_IN连接。齐纳二极管DC3的阳极与电气接地连接。
[0063]端口 port4与电压钳位齐纳二极管DC4的阴极和输入电阻器R_IN4的第一端连接。电阻器R_IN4的第二端与压降齐纳二极管D3的阴极连接，而齐纳二极管D3的阳极与ECM的终端RC_IN连接。齐纳二极管DC4的阳极与电气接地连接。
[0064]参考SWRC和ECM，导线12将SWRC的接口终端RC_IN与ECM的接口终端RC_IN连接。另一导线13将SWRC的接口终端RC_GND与ECM的接口终端RC_GND连接。
[0065]一般来说，可使用一条线路将SWRC与ECM连接，而不是两条。
[0066]在应用中，SWRC通常安装在车辆的方向盘上。具体地，电阻阶梯结构15通常嵌入方向盘内，而按钮B1、B2、B3、B4、B5和B6通常位于方向盘的外表面。相反，ECM通常安装在车辆的另一个部分上。
[0067]参考电压供应 单元17，电源V_ECM提供恒定电压，其中，电源V_ECM的电流经过上拉电阻器R_ECM流向ECM的接口端口 20的终端RC_IN和SWRC的接口端口 16的终端RC_IN。
[0068]电容器C_ESD用于通过将任何ESD的电荷经由电容器C_ESD传输给电气接地而防止ECM的接口端口 20发生静电放电(ESD)。
[0069]按钮B1、B2、B3、B4、B5和B6被赋予了功能，并由用户驱动，用于指示用户的功能选择和驱动。所述功能的一个示例是，增加汽车的音频系统的音量，该功能可由用户选择和驱动。用户可驱动按钮則、82、83、84、85和86的其中之一，用于指示用户对预期功能的选择。
[0070]按钮的驱动还改变了电阻阶梯结构15的在SWRC的接口 16的终端RC_IN和RC_GND上测量或观测的电阻。
[0071]例如，如果用户仅驱动按钮BI，由SWRC的电阻阶梯结构15的电阻和电阻器RD的电阻构成的复合电阻R_P则表示为，
【权利要求】
1.一种开关驱动检测单元，包括 用于接收开关驱动电压的开关驱动电压接收端，以及 逻辑电路，该逻辑电路具有 -连接至所述开关驱动电压接收端的第一端口， -第二端口， -齐纳二极管，其中，该齐纳二极管的第一端连接至所述开关驱动电压接收端，并且该齐纳二极管的第二端连接至所述第二端口，以及-用于提供多个预定开关状态信号的信号端口， 其中，所述开关驱动检测单元提供 -当开关驱动电压小于预定端口饱和电压时的正常模式，以及 -当所述开关驱动电压超过所述预定端口饱和电压时的饱和模式， 使得 -所述逻辑电路在所述正常模式下根据所述第一端口的所述开关驱动电压提供所述预定开关状态信号，并且 -所述齐纳二极管 在所述饱和模式下将偏移电压传送给所述第二端口，根据所述开关驱动电压和预定的齐纳击穿电压生成所述偏移电压，并且所述逻辑电路根据所述第一端口的所述预定端口饱和电压和所述第二端口的所述偏移电压提供所述预定开关状态信号。
2.根据权利要求1所述的开关驱动检测单元，还包括与所述开关驱动电压接收端连接的上拉电源。
3.根据权利要求1所述的开关驱动检测单元，还包括连接在所述开关驱动电压接收端与所述第一端口之间的第一输入电阻器。
4.根据权利要求1所述的开关驱动检测单元，还包括连接在所述开关驱动电压接收端与端口之间的第二输入电阻器。
5.根据权利要求1所述的开关驱动检测单元，还包括与所述第一端口连接的第一钳位二极管。
6.根据权利要求1所述的开关驱动检测单元，还包括与所述第二端口连接的第二钳位二极管。
7.根据权利要求1所述的开关驱动检测单元，还包括处理器，该处理器包括所述第一端口和所述第二端口。
8.根据权利要求1所述的开关驱动检测单元，其中，电容器将所述开关驱动电压接收端连接至电气接地。
9.一种车辆控制单元，包括: 用于提供按钮驱动电压的方向盘远程控制器， 根据上述其中一项所述的开关驱动检测单元，以及 将所述开关驱动检测单元连接至所述方向盘远程控制器的有线网络，其中，所述开关驱动检测单元接收所述按钮驱动电压，以根据所述按钮驱动电压提供预定开关状态信号。
10.根据权利要求9所述的车辆控制单元，其中，所述方向盘远程控制器包括具有多个开关的电阻网络，其中，该开关的驱动改变所述电阻网络的电阻。
11.一种[用于开关驱动检测单元的]开关状态确定方法，包括接收开关驱动电压的端子， 从所述端子接收所述开关驱动电压的第一端口， 从所述端子接收所述开关驱动电压的齐纳二极管， 当所述开关驱动电压小于预定饱和电压时在正常模式下运行，其中逻辑电路根据所述第一端口上的所述开关驱动电压提供预定开关状态信号，并且 当所述开关驱动电压超过预定的端口饱和电压时在饱和模式下运行，其中-所述齐纳二极管将偏移电压传送至第二端口，所述偏移电压根据所述开关驱动电压和预定的齐纳击穿电压而生成，并且 -所述逻辑电路根据所述第一端口的所述预定的端口饱和电压和所述第二端口的所述偏移电压提供所述预定开关状态信号。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括 -所述第一端口将所述开关驱动电压转换为该开关驱动电压的数字值，以及 -所述第二端口将所述偏移电压转换为该偏移电压的数字值。
13.—种对车辆控制单元进行操作的方法，包括用户驱动开关，根据权利要求11确定驱动的开关，以及根 据驱动的开关执行功能。
【文档编号】G01R31/02GK103959077SQ201180075106
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2011年12月2日 优先权日:2011年12月2日
【发明者】谢潍名, 江美菁, 吴捷坤 申请人:大陆汽车有限责任公司