用于工程机械的计时装置、监测系统及工程机械的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械领域，更具体而言，本实用新型涉及一种用于工程机械的计时装置、包括该计时装置的监测系统、以及包括该监测系统的工程机械。


背景技术：

2.对于挖掘机、起重机、推土机、装载机等工程机械，通常利用电气式小时计来记录工程机械、特别是记录工程机械的发动机的运行时长。这种电气式小时计需要配备专门的供电电源，其在工程机械发动机启动时可通过接收发电机r端口产生的方波或正弦波等电压信号来激活内部计时钟进行计时。
3.此外，随着电子技术的发展，电子式小时计在工程机械中的应用也逐渐普及。这种电子式小时计经由can报文从工程机械ecm(引擎控制模块)中读取发动机的运行时长。
4.现有的电子式或电气式小时计不仅功能单一，而且存在易损坏和不易维护的缺点。特别是，现有的小时计需要设置额外的供电电源，不仅造价昂贵，而且会增加电路复杂性。此外，电子式小时计和电气式小时计内部的设计端口无法彼此兼容，这为产品的升级、更新和维修带来了挑战。


技术实现要素：

5.本实用新型提出了一种用于工程机械的计时装置，包括用于连接至工程机械的发电机以从其接收发电机信号的第一输入端口，该计时装置还包括：
6.第二输入端口，其连接至工程机械的引擎控制模块以从其接收工程机械的工作时长；
7.激活转换电路，其连接至所述第一输入端口并且配置为将从所述第一输入端口接收的发电机信号转换为用于激活所述计时装置的第一激活信号；
8.供电转换电路，其连接至所述第一输入端口并且配置为将从所述第一输入端口接收的发电机信号转换为用于向所述计时装置供电的电源信号；以及
9.处理芯片，其包括连接至所述激活转换电路的输出端的输入接口和连接至所述供电转换电路的输出端的电源接口，并且所述处理芯片配置为在接收到所述第一激活信号时启动所述计时装置的计时功能，或者经由所述第二输入端口从所述引擎控制模块读取工程机械的工作时长。
10.其中，所述计时装置还包括：
11.通讯电路，所述通讯电路的电源端连接至所述供电转换电路的输出端，并且所述通讯电路配置为经由所述第二输入端口从所述引擎控制模块读取工程机械的工作时长，并且将读取结果发送至所述处理芯片。
12.其中，所述计时装置还包括用于实时显示工程机械的工作时长的显示单元，并且所述处理芯片还配置为根据从所述通讯电路获取的读取结果和从所述激活转换电路获取的第一激活信号中的任一者控制所述显示单元的显示内容。
13.其中，所述激活转换电路包括比较器，所述比较器的电源引脚和同相输入引脚均连接至所述供电转换电路的输出端，所述比较器的反向输入引脚连接至所述计时装置的第一输入端口，所述比较器的输出引脚连接至所述处理芯片的输入接口。
14.其中，所述激活转换电路还包括：
15.第一分压电路，其连接在所述比较器的反向输入引脚与所述计时装置的第一输入端口之间；和
16.第二分压电路，其连接在所述比较器的同相输入引脚与所述供电转换电路的输出端之间。
17.其中，所述供电转换电路包括：
18.整流器，所述整流器的交流端连接至所述计时装置的第一输入端口；和
19.dc/dc转换器，所述dc/dc转换器的输入端连接至所述整流器的直流端，所述dc/dc转换器的输出端连接至所述处理芯片的电源接口。
20.其中，所述供电转换电路还包括一个或多个稳压电容和一个或多个滤波电容。
21.其中，所述第二输入端口经由can总线连接至工程机械的引擎控制模块。
22.本实用新型还提出了一种工程机械的监测系统，该监测系统包括如上所述的用于工程机械的计时装置。
23.本实用新型还提出了一种工程机械，该工程机械包括如上所述的监测系统。
24.根据本实用新型的计时装置取消了单独的电源接口，其通过对单个发电机r端口进行复用，使得该发电机r端口既可以实现激活计时功能，也可以进行系统供电。此外，根据本实用新型的计时装置还合并了市面上现有的两种小时计方案，其可根据客户需求选择不同的接线方式来实现工程机械的计时功能。该计时装置具备结构简单、兼容性强的优点，能够通过统一的电路设计满足市面上大部分客户的需求，解决了常规的小时计产品单一、生产成本大的问题。
附图说明
25.图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的用于工程机械的计时装置的结构图。
26.图2示出了图1中所示的计时装置的详细电路图。
27.图3示出了几种不同计时装置的接口界面的示意图。
具体实施方式
28.下面将参照附图并通过实施例来描述根据本实用新型的用于工程机械的计时装置。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本实用新型。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显可知的是，本实用新型的实现可不具有这些具体细节中的一些。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本实用新型，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的各个方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
29.图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的用于工程机械的计时装置10的结构图。该计时装置10取消了单独的电源接口，其通过对单个发电机r端口进行复用，使得
该发电机r端口既可以实现激活计时功能，也可以进行系统供电。
30.下面参照图1来描述该计时装置10的详细结构。如图1中所示，该计时装置10包括两个输入端口，其中，第一输入端口input1连接至工程机械的发电机——特别是发电机r端口——以从其接收发电机信号。
31.此外，该第一输入端口input1还充当供电端口。为此，计时装置10的内部处理电路被一分为二，其中一路通过比较器电路采集发电机信号来激活计时功能，另一路则通过整流器转换发电机信号来给整个系统供电。
32.具体而言，计时装置10包括连接至该第一输入端口input1的激活转换电路102和供电转换电路103，其中，激活转换电路102用于将从该第一输入端口input1接收的发电机信号转换为用于激活该计时装置的第一激活信号s1，供电转换电路103用于将从该第一输入端口input1接收的发电机信号转换为用于向该计时装置10供电的电源信号vout。
33.如图1中所示，该计时装置10还可包括处理芯片104，该处理芯片104包括连接至该激活转换电路102的输出端的输入接口i1和连接至该供电转换电路103的输出端的电源接口vin，并且该处理芯片104配置为在接收到该第一激活信号s1时启动计时装置10的计时功能。在计时装置10启动的情况下，对应工程机械的工作时长可借助显示单元101实时显示。
34.此外，根据本实用新型的计时装置10还合并了市面上现有的两种小时计方案，其可根据客户需求选择不同的接线方式来实现工程机械的计时功能。即，根据本实用新型的计时装置具备双端口输入特性：其既可以通过从发电机r端口接收发电机信号并经由比较器将其转换为方波信号来激活装置的计时功能，也可以通过can通讯端口从ecm读取工程机械的运行时长(其以can报文的形式被读取)并在显示屏中进行显示。
35.为此，如图1中所示，该计时装置10还包括第二输入端口input2和通讯电路105，该第二输入端口input2例如经由can总线连接至工程机械的引擎控制模块ecm(图中未示出)。
36.该通讯电路105同样可借助供电转换电路103供电，即，通讯电路105的电源端连接至供电转换电路103的输出端。该通讯电路105配置为经由第二输入端口input2从引擎控制模块ecm读取工程机械的工作时长s2(其以can报文的形式被读取)，并且将读取结果发送至处理芯片104。
37.在通过两种小时计方案分别提供输入信号的情况下，处理芯片104可根据从该通讯电路105获取的读取结果和从该激活转换电路102获取的第一激活信号s1中的任一者控制该显示单元101的显示内容。
38.例如，该计时装置10的处理芯片104能够自动识别出输入信号是来自发电机r端口的激活信号还是来自can总线的报文信息。可选地，该计时装置10可实现优先选择基于来自can总线的报文信息进行计时。
39.图2示出了图1中所示的计时装置10的电路图。下面参照图2来描述该计时装置10的详细电路构造。
40.首先，激活转换电路102可包括比较器u1，该比较器u1的电源引脚和同相输入引脚均连接至供电转换电路103的输出端以从其接收电源信号vout，该比较器u1的反向输入引脚连接至该计时装置的第一输入端口input1，该比较器u1的输出引脚连接至处理芯片104的输入接口i1。
41.该激活转换电路102还可包括由电阻r1、r2构成的第一分压电路和由电阻r3、r4构
成的第二分压电路。第一分压电路连接在该比较器的反向输入引脚与计时装置10的第一输入端口input1之间，第二分压电路连接在该比较器u1的同相输入引脚与该供电转换电路103的输出端之间。
42.其次，供电转换电路103包括用于对从发电机r端口接收的发电机信号(例如正弦波信号)进行整流操作的整流器h1，和用于对经整流后的直流信号执行直流变压操作的dc/dc转换器t1。该整流器h1的交流端连接至计时装置10的第一输入端口input1，dc/dc转换器t1的输入端连接至整流器h1的直流端，dc/dc转换器t1的输出端连接至处理芯片104的电源接口vin。
43.此外，该供电转换电路103还可包括一个或多个稳压电容(例如电解电容c1、c2)和一个或多个滤波电容(例如，瓷片电容c3、c4)。
44.通讯电路105可包括通讯信号处理芯片m1和一个或多个滤波电容(例如，瓷片电容c5、c6)。通讯信号处理芯片m1用于将来自ecm的can报文转换为可由处理芯片104识别的工作时长s2。
45.根据本实用新型的计时装置可以是工程机械的监测系统的一部分，该监测系统除了监测工程机械的工作时长以外还可监测工程机械的其他运行参数，例如发动机转速、温度等。
46.图3示出了几种不同计时装置的接口界面的示意图。其中，图3中的(a)示出了典型的电气小时计的接口界面，该电气小时计包括接口“r”，其连接至工程机械的发电机。此外，由于需要借助专门的机器电源供电，因此该电气小时计还包括电源端口v+、v-。
47.图3中的(b)示出了典型的电子小时计的接口界面，该电子小时计包括接口can_l、can_h，其用于经由can总线连接至工程机械的引擎控制模块。此外，由于需要借助专门的电源供电，因此该电子小时计同样包括电源端口v+、v-。
48.图3中的(c)示出了根据本实用新型的计时装置的示例性接口界面，该计时装置同时包括连接至工程机械的发电机的r接口(即第一输入端口input1)和连接至工程机械的引擎控制模块的接口can_l、can_h(即第二输入端口input2)。因此，该计时装置既可以通过借助发电机产生的方波或正弦波等电压信号激活其自身的计时功能来进行计时，也可以通过can总线从引擎控制模块直接读取工程机械的工作时长。此外，该计时装置的特别之处还在于，r接口同时还充当电源端口v+，也就是说，通过单个接口r既可以实现激活计时装置的功能，也可以实现对计时装置进行供电的功能。
49.根据本实用新型的计时装置取消了单独的电源接口，其通过对单个发电机r端口进行复用，使得该发电机r端口既可以实现激活计时功能，也可以进行系统供电。此外，根据本实用新型的计时装置还合并了市面上现有的两种小时计方案，其可根据客户需求选择不同的接线方式来实现工程机械的计时功能。该计时装置具备结构简单、兼容性强的优点，能够通过统一的电路设计满足市面上大部分客户的需求，解决了常规的小时计产品单一、生产成本大的问题。
50.在本实用新型中，术语“连接”优选指“通信连接”或“电连接”。此外，术语“包括”表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元以外，本技术的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元的情形。
51.虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限于此。在不脱离
本实用新型的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本实用新型的保护范围内，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。再者，诸如“第一”、“第二”之类的用语并不表示单元或数值在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元或数值之用。