诊断电路、照明装置和机动车辆的制作方法

本发明涉及一种与旋转设备相关联的诊断电路，所述旋转设备例如是在机动车辆的照明装置中使用的风扇。本发明还涉及一种包括这样的诊断电路的照明装置，以及涉及一种机动车辆。

背景技术：

实际上，风扇可与产生热的设备(诸如照明设备)相关联，其增强设备和其周围环境之间的对流热传递，以便限制设备的温度。

但是，风扇的故障可导致设备温度的增加，且因此导致设备的停止运行。在一些情况下，甚至不能排除起火的风险。

出于安全的原因，因此重要的是能够检测风扇的故障，但是现有技术中的诊断电路不能以可靠的方式检测风扇的故障。

因此，本发明的目的是提供一种的诊断电路，其允许可靠的检测旋转设备的故障，该旋转设备诸如风扇。

技术实现要素：

本发明由此涉及一种诊断电路，其被构造为检测旋转装置的故障，该旋转装置包括定子和转子，诊断电路包括：

-传感器，位于定子上且构造为输出脉冲信号，两个相继的脉冲信号之间的时长反映转子的旋转速度，

-处理电路，用于处理传感器输出的脉冲信号，其中，处理电路包括可复位计时器，该可复位计时器具有时间延迟，当旋转装置正常工作时，所述时间延迟长于传感器产生的脉冲信号周期，使得当旋转装置的旋转速度下降到预先确定阈值以下时，可复位计时器输出的信号从第一状态切换到不同于第一状态的第二状态。

根据本发明的另一方面，传感器产生的脉冲信号的周期对应于脉冲信号的两个连续上升或下降边缘之间的时长。

根据本发明的另一方面，处理电路还包括滤波电路，其包括：

-联接至传感器的输入端，和输出端，

-第一npn晶体管，其基极联接至滤波电路的输入端，其发射极联接至接地端，其集电极经由第一电容器联接至接地端并联接至滤波电路的输出端。

根据本发明的另一方面，处理电路包括信号整形电路，其构造为用于检测由传感器产生的且通过滤波电路传送的脉冲信号的上升或下降边缘，且构造为用于产生复位脉冲，所述复位脉冲用于在检测到上升或下降边缘时复位可复位计时器。

根据本发明的另一方面，信号整形电路包括：

-联接至滤波电路输出端的输入端，和输出端，

-第一电阻器，联接至信号整形电路的输入端，且构造为联接至电压发生器，

-微分器，具有联接至信号整形电路输入端的输入端、和输出端，

-第二npn晶体管，其：

-具有联接至微分器的输出端的基极，

-具有联接至接地端的发射极，和

-具有联接至可复位计时器的输入端且联接至第二电阻器二者的集电极，该第二电阻器构造为联接至电压发生器。

根据本发明的另一方面，微分器包括：

-第二电容器，联接至微分器的输入端，

-第三电阻器，在一侧联接至第二电容器，在另一侧联接至微分器的输出端，和

-第四电阻器，在一侧联接至接地端，在另一侧联接至微分器的输出端，

根据本发明的另一方面，可复位计时器包括：

-联接至信号整形电路输出端的输入端，和输出端，

-ne555集成电路。

根据本发明的另一方面，可复位计时器还包括：

-pnp晶体管，其：

-具有联接至接地端的集电极，

-具有联接至以下两者的发射极：

-联接至ne555集成电路的阈值引脚和放电引脚，和

-经由第三电容器联接至接地端，和

-第五电阻器，其构造为联接至电压发生器，

并且其中，ne555集成电路还具有：

-联接至可复位计时器输入端的触发引脚，

-经由第四电容器联接至接地端的控制引脚，

-联接至接地端的接地引脚，

-其vcc和复位引脚构造为联接至电压发生器，

-其输出引脚连接至可复位计时器的输出端和至第五电阻器两者，该第五电阻器构造为联接至电压发生器。

根据本发明的另一方面，电压发生器是5v电压源。

根据本发明的另一方面，旋转装置是风扇，用于防止另一设备温度的增加。

本发明还涉及一种照明装置，包括至少一个发光二极管“led”、用于防止所述至少一个led温度增加的风扇，和诊断电路。

本发明还涉及一种包括照明装置的机动车辆。

附图说明

本发明的其他特征和优势将在以下描述中更清楚地显现。所述描述基于以非限制性方式展示可行实施例的附图获得。

在这些图中：

图1是控制单元的图，控制单元包括车体控制器模块和与机动车辆的设备相关联的驱动模块；

图2a至2e展示了在诊断电路不同位置处测量的电压信号沿时间的图；

图3是旋转装置的示意图。

在这些图中，相同的附图标记指向具有相同功能的元件。

具体实施方式

术语“led”是指发光二极管的首字母缩写。

术语“npn”和“pnp”是指晶体管的类型，特别是在晶体管中使用的结的类型。npn晶体管包括具有共用的p层的两个p-n结，pnp晶体管包括具有共用的n层的两个p-n结。n层是指具有电子多的层，p层是指具有空穴多的层。

术语“igbt”是指绝缘栅双极型晶体管的首字母缩写。

术语“mosfet”是指金属氧化物半导体场效应晶体管的首字母缩写。

术语“联接至”是指直接联接(例如经由电线)而没有中间元件。

术语“vcc”是指在普通npn电路中与正电源线相对应的供电电压。

以下实施例仅是例子。尽管说明书涉及一个或多个实施例，但不是必需意味着每个附图标记涉及同一实施例，或特征仅应用于单个实施例。不同实施例的简单特征也可组合以提供其他实施方式。

在以下说明书中使用的索引术语“第一”、“第二”...必须仅理解为区分和命名具有共同特征但不相同的不同元件或参数的索引术语。该索引并不暗示一元件或参数相对于另一元件或参数的优先级，且这样的命名可转换，而没有超出本发明的范围。索引也不暗示时间顺序。

本发明涉及诊断电路1，其在图1中示出且构造为用于检测诸如风扇的旋转装置3的故障。

如图3所示，旋转装置3包括定子3a和转子3b，转子3b构造为绕轴线r旋转，如箭头a所显示的。定子3a装备有传感器5，传感器5被构造为检测转子3b的旋转。传感器5例如是霍尔传感器，其被构造为，在转子3b的每次旋转时检测位于转子上的磁体6(当磁体6在传感器5前方通过时)。

诊断电路1包括位于旋转装置3中的传感器5，和用于处理通过旋转装置3的传感器5输出的信号的处理电路2。传感器5被构造为输出脉冲信号，所述脉冲信号根据转子3b的旋转速度而变化。在通过传感器5输出的脉冲信号中，脉冲宽度和两个相继脉冲之间的时长根据转子的旋转速度而变化。

诊断电路1被构造为检测转子的旋转速度由于旋转装置3的故障而下降到预先确定的阈值以下。诊断电路1包括处理单元2，处理单元2构造为通过使用可复位计时器15而处理通过传感器5输出的脉冲信号，当旋转装置3正常工作(也就是说，以预限定的旋转速度旋转)时，所述可复位计时器15具有比传感器5产生的脉冲信号的周期更长的时间延迟。脉冲信号的周期对应于脉冲信号的两个连续上升或下降边缘之间的时长。在旋转装置3的异常运行(导致转子的旋转速度下降)的情况下，传感器5输出的脉冲信号之间的时长变得比可复位计时器15的时间延迟更长，使得由可复位计时器15输出的信号从第一状态切换到与第一状态不同的第二状态。

处理电路2可分为三个子电路：滤波电路7、信号整形电路13和可复位计时器15。

滤波电路7构造为用于将传感器5输出的脉冲信号进行滤波，以便使通过信号整形电路13获得的信号处理更容易。

信号整形电路13构造为用于检测由传感器5产生且经由滤波电路7传送的脉冲信号的上升或下降边缘，且用于产生复位脉冲，所述复位脉冲适于在检测到上升或下降边缘时复位所述计时器15。

可复位计时器15构造为，每次从信号整形电路13接收到可复位脉冲时使计时器复位，以及如果没有可复位脉冲在预先确定的时间延迟δt已经逝去之前被接收到，则切换在其输出端15b上发出的信号的状态。当旋转装置以预先限定的旋转速度正常工作时，预先确定的时间延迟δt被选择为比旋转装置3的传感器5产生的脉冲信号的周期长。如果不同的旋转速度可在旋转装置3中被设定，当选择旋转装置3的最慢旋转速度时，预先确定的时间延迟δt被选择为比传感器5产生的脉冲信号的周期长。

由此，如果在预先确定的时间延迟δt已经逝去之前没有接收到复位脉冲，由计时器15输出的信号从第一状态切换到与第一状态不同的第二状态，使得警报信号可基于可复位计时器15输出的信号的状态而产生。

处理电路2被构造为联接至电压发生器或电压源17，其通常由电池提供，例如在旋转装置3用在机动车辆中的情况下的车辆电池。在当前情况下，电压源是5v电压源。替换地，处理电路2可包括电压源17。

现将详细地描述不同的子电路。

在图1所示的例子中，滤波电路7包括联接至传感器5的输入端7a、第一晶体管t1、第一电容器c1和输出端7b。第一晶体管t1可以是npn晶体管。第一晶体管t1的基极可联接至滤波电路7的输入端7a，第一晶体管t1的发射极可联接至接地端10，集电极可联接至滤波电路7的输出端7b。电容器11可在一侧联接至接地端10，在另一侧联接至滤波电路7的输出端7b。滤波电路7可以是旋转装置3内部的电子电路，如图1所示。

在图1所示的例子中，信号整形电路13包括联接至旋转装置3输出端的输入端13a，和联接至可复位计时器15输入端15a的输出端13b。

信号整形电路13的输入端13a可经由第一电阻器r1联接至电压发生器17，该第一电阻器r1是上拉(pull-up)电阻器。

信号整形电路13的输入端13a可还联接至微分器19的输入端19a。微分器19可包括电容器c1和第二电阻器r2，其串联联接在微分器19的输出端19b和输入端19a之间。微分器19可还包括第三电阻器r3，其联接至接地端10和微分器19的输出端19b。

信号整形电路13可还包括npn晶体管t1，其基极联接至微分器19的输出端19b、其发射极联接至接地端10且其集电极联接至第四电阻器r4(是上拉电阻器)和信号整形电路13的输出端13b。

在图1所示的例子中，可复位计时器15包括ne555集成电路21、pnp晶体管t2、联接至信号整形电路13输出端13b的输入端15a。ne555集成电路是在现有技术中熟知的集成电路，且在这里不详细描述。

可复位计时器15的输入端15a可联接至ne555集成电路21的触发引脚21b和晶体管t2的基极。晶体管t2的集电极可联接至接地端。晶体管t2的发射极可联接至集成电路21的阈值引脚21f、集成电路21的放电引脚21g二者，经由电容器c4联接至接地端，且经由上拉电阻器r6联接至电压发生器17。集成电路21的接地引脚21a可联接至接地端。集成电路21的控制引脚21e可经由电容器c3联接至接地端。集成电路的vcc引脚21h和复位引脚21d可联接至电压发生器17。集成电路21的输出引脚21c可联接至可复位计时器15的输出端15b和经由电阻器r5联接至电压发生器。例如，不同晶体管可以是mosfet或igbt晶体管。

现将基于图2a至图2e中展示的不同信号来描述诊断电路1的运行。

图2a至2e展示了在诊断电路1不同位置处测量的电压信号沿时间的图。表示时间t的横轴的标尺对于所有图2a至2e是相同的。对于纵轴，0表示低状态(其可与0伏不同)，1表示高状态(具有比低状态高的电压)。低和高状态被构造为使得，当晶体管在其基极接收到其中一个状态时，晶体管处于阻断状态，且使得，当晶体管在其基极接收到另一个状态时，晶体管处于导通状态。

图2a示出在旋转装置3运行期间由传感器5输出的脉冲信号的例子。从时间t1到时间t2，旋转装置3以预限定的旋转速度正常工作，从而脉冲信号具有周期t，其对应于脉冲信号的两个连续上升(替换地，下降)边缘之间的时长。从时间t2，旋转装置3中发生故障，从而旋转装置3不能正常工作，且信号的两个连续上升边缘之间的时长变为比周期t长。

图2b示出在滤波电路7的输出端7b处获得的信号，在当前情况下，该输出端7b也是旋转装置3的输出端。实际上，当传感器5所输出的脉冲信号——其是被第一晶体管t1的基极接收的信号——是高的时，晶体管t1处于导通状态，从而在滤波电路7的输出端7b处的信号是低的，当传感器5所输出的信号是低的时，第一晶体管t1处于阻断状态，且在滤波电路7的输出端7b处的信号是高的。

图2c展示了在微分器19的输出端19b处的信号。所述信号因此对应于图2b中展示的信号的导数。该信号然后被传送至第二晶体管t2.

图2d展示了在信号整形电路13的输出端13b处的信号。仅当图2c中的信号——其对应于在第二晶体管t2基极接收的信号——高于与高状态对应的阈值b1时，第二晶体管t2处于导通状态。仅在短时间期间，图2c的信号高于这样的阈值，这是由于图2c中的正脉冲的高斜率。由此，在图2c中的信号的与图2b中的信号上升边缘相对应的短正脉冲期间，除了当晶体管t1处于导通状态时，信号整形电路13的输出端13b处的信号是高的。

图2e展示了在可复位计时器15的输出端处的信号，箭头δt表示在可复位计时器15的输入端15a处接收的信号所触发的不同时间延迟的时长。

可复位计时器15的时间延迟δt被选择为比脉冲信号的周期t长，且因此比在图2d所示的信号整形电路13的输出端13b处产生的脉冲之间的时长更长。可复位计时器15在传感器5所产生的脉冲信号的每个下降边缘处复位，该下降边缘对应于在图2d所示的信号整形电路13的输出端13b处的信号的每个脉冲(对应于低状态)。

由此，可复位计时器15在每个脉冲处复位(对应于低状态)，且输出高信号，只要时间延迟δt的时长尚未逝去。

由此，当旋转装置3正常工作时，因为时间延长δt的时长长于传感器5输出的信号的两个下降边缘之间的时长，可复位计时器15的输出保持高状态，同时旋转装置3正常工作，在当前情况下，其对应于t1和t2之间的时间。

如果在信号整形电路的输出端13b处产生的脉冲之间的时长变为高于可复位计时器15的时间延迟δt(其由于旋转装置3的故障而发生在时间t2之后)，当时间延迟δt逝去(也就是说时间t2+δt)时，可复位计时器15在t2之后没有复位，且可复位计时器15的信号输出变低。因此，在可复位计时器15的输出端处的低信号的检测是旋转装置3中已经发生故障的可靠指示。

此外，通过图1所述的诊断电路1，也可以检测诊断电路1的其中一个部件上的故障。实际上，如果在微分器19的输出端19b处的信号保持为低的，则在信号整形电路13的输出端13b处的信号保持为高的，且可复位计时器15没有复位，从而检测到故障，且如果故障发生在集成电路21或电压发生器17中，在可复位计时器15的输出端处的信号将为低的，从而也可检测到故障。

由此，利用诊断电路1——其包括构造为检测旋转装置3的转子回转的传感器5和包括处理电路(具有当旋转装置正常工作时时间延迟δt长于传感器5产生的脉冲信号周期的可复位计时器15)——允许在旋转装置3故障的情况下，提供输出信号，该输出信号从第一状态切换到与第一状态不同的第二状态，该故障导致旋转装置3的旋转速度变为低于预先确定的阈值。这样的诊断电路还允许检测诊断电路1的一个部件的故障。