Область техники
Изобретение относится к технике индикации рабочих характеристик транспортных средств.
Изобретение может быть использовано для качественной и, в ряде случаев, количественной оценки параметров, характеризующих движение транспортного средства и/или состояние его систем, а также при их регулировании. Речь идет о контроле над помехами бортовой сети транспортного средства, а также над определяемым по ним скоростью движения, расходом топлива, режимами работы системы зажигания, коробки передач, сцепления, двигателя, в частности, над числом оборотов вала двигателя, над запасом мощности и проч.
Уровень техники
Известно устройство для отображения числа оборотов вала двигателя, выполненное с использованием двух цепей измерительной информации, в одну из которых входят воспринимающий акустические сигналы двигателя микрофон, полосовой фильтр и усилитель, а в другую - реагирующий на изменение напряжения аккумуляторной батареи датчик пульсаций, полосовой фильтр и усилитель. Такое устройство также включает последовательно подключенные к указанным цепям мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, процессор и дисплей (ЕР 0701134).
Важным в прототипе является то, что устройство для отображения как минимум одного параметра из характеризующих движение транспортного средства и/или состояние его систем (число оборотов вала двигателя) выполнено подключенным к бортовой сети электропитания. И при этом оно включает расположенный на транспортном средстве источник управляющего электрического сигнала (микрофон, датчик пульсаций), отображающий указанный параметр индикатор (дисплей), а также задающий режимы работы индикатора преобразователь управляющего сигнала (полосовой фильтр, усилитель, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, процессор), электрически связанный с источником сигнала и индикатором.
Существенные недостатки такого устройства-прототипа связаны с его значительной конструктивной сложностью (для отображения только числа оборотов устройство включает две измерительные цепи).
Прототип сложен в установке на транспортное средство (необходимо размещение микрофона с возможностью восприятия им акустических сигналов двигателя при нечувствительности к акустическим сигналам помех, сопровождающих движение).
У прототипа отсутствует система "самоотключения" (предполагается принудительное отключение устройства).
Другим недостатком прототипа является влияние на его показания мощности нагрузок, подключенных к аккумулятору (полосовой фильтр стоит между датчиком и усилителем).
Еще одним недостатком прототипа является невозможность без отвлечения от дорожной обстановки контролировать динамику изменения числа оборотов и неудобство снятия показаний с индикатора (дисплей работает таким образом, что отображаемая им информация может быть воспринята только при переводе на дисплей зрительного внимания).
Прототип не позволяет отображать интегральную оценку параметров, характеризующих движение транспортного средства и/или состояние его систем, - динамику движения транспортного средства. Прототип не позволяет отображать другие параметры, кроме числа оборотов, такие как, например, режим работы системы зажигания, помехи бортовой сети, вышедшие за предельно допустимые (или предельные установленные) значения скорости движения, расхода топлива, зарядного тока аккумулятора и проч.
Основным недостатком прототипа является невозможность его использования на произвольном транспортном средстве (информация о числе оборотов вала двигателя в различных автомобилях представлена помехами с различным спектром), например, на автомобилях различных марок, предопределенная зависимостью его работы от типов, используемых на транспортном средстве узлов и агрегатов. В прототипе не предусмотрена возможность калибровки закономерности отображения числа оборотов (в частности, в соответствии с индивидуальными предпочтениями пользователя или автоматической под тип двигателя).
Еще одним важным недостатком прототипа является непрерывное (последовательное с установленной дискретностью) изменение показаний индикатора при непрерывном изменении отображаемого параметра. Прототип является измерительным прибором, отображающим число оборотов вала двигателя, а не "алармистским" прибором-сигнализатором оптимальности выбора режимов управления транспортным средством.
Современные тенденции развития указанной области техники (ЕР 0379762, US 5040480) свидетельствуют о все более активном использовании цветового кодирования для отображения параметров, характеризующих движение транспортных средств и/или состояние их систем. Настоящее изобретение также ориентировано на цветовое кодирование.
Ранее автором настоящего изобретения был получен ряд Патентов РФ (№2172959, 2178889, 2180757, 2182314, 2183163, 2183345, 2187820, 2192644, 2193497, 2194282), отличительные признаки которых связаны с цветовым кодированием при отображении параметров, в частности, характеризующих движение транспортного средства и/или состояние его систем. Данные патенты, открывающие плавную цветовую индикацию и произвольное задание зависимости отображения цветом параметров, также могут быть учтены при оценке уровня техники.
Сущность изобретений
Изобретение призвано устранить недостатки прототипа и развить решения, представляемые указанными патентами, касающимися цветовой индикации.
Цель изобретения - разработка А) на дешевой и распространенной радиоэлементной базе Б) универсальных с точки зрения установки на различные транспортные средства и В) не требующих подключения к их электронным цепям Г) конструктивно простых Д) автономных или Е) штатных устройств Ж) интегрального указателя 3) "алармистского" прибора-сигнализатора для И) качественного отображения параметров, характеризующих движение транспортного средства и/или состояние его систем, К) посредством цветовой индикации с Л) обеспечением возможности их оценки в статике и динамике М) периферийным зрением без перевода на индикатор зрительного внимания и без отвлечения внимания от дорожной обстановки, Н) предполагающих простую установку на транспортные средства, в частности, О) заключающуюся в подключении к бортовой сети электропитания, П) с системой "самоотключения" и Р) высокой помехозащищенностью.
Указанная цель изобретения отражает достигаемый при его реализации технический результат. Для ее достижения заявляемые отличительные признаки позволяют:
- проектировать конструктивно простые, дешевые электронные блоки универсальных цветовых указателей;
- проектировать архитектуру устройств цветовых указателей с универсальными источниками управляющих электрических сигналов, в частности, не зависящих от мощности нагрузок, подключенных к бортовой сети электропитания;
- проектировать конструктивно простые органы управления цветовыми указателями, предназначенными для калибровки и настройки последних (под тип двигателя, устройств и агрегатов транспортного средства, а также в соответствии с индивидуальными предпочтениями пользователя);
- упростить сертификацию разрабатываемых цветовых указателей.
Помимо прочего, заявляемое изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в предоставлении возможности:
- интегральной индикации параметров, характеризующих движение транспортного средства и/или состояние его систем - важной является возможность отображения большого числа параметров: помех бортовой сети, скорости движения, расхода топлива, зарядного тока аккумулятора, режима работы системы зажигания, двигателя, сцепления и проч. (отображаемый параметр выбирается пользователем либо автоматически в случае превышения его предельно допустимого или предельного установленного значения) посредством изменения цвета только одного информационного поля индикатора;
- постоянно придерживаться такой манеры управления автомобилем, при которой более чем на 20% уменьшается расход топлива и более чем на 30% увеличивается ресурс двигателя при уменьшении числа и продолжительности ремонтных простоев;
- повысить безопасность движения;
- минимизировать информационную и зрительную нагрузку на водителя;
- повысить комфортность управления транспортным средством;
- ускорить приобретение водительских навыков.
В основном изобретение предназначено для реализации в "алармистском" цветовом приборе-сигнализаторе оптимальности выбора режимов управления транспортным средством, например, с дискретно-непрерывным характером представления информации, когда при плавном изменении цвета индикатора в случае непрерывного изменения отображаемого параметра имеет место отсутствие зрительного восприятия изменения цвета в выбранных диапазонах параметра,
Отличительные признаки изобретения могут быть также использованы при построении устройств с цифровой и шкальной индикацией.
Особенностью изобретения является предоставляемая им возможность оперативной диагностики согласованности работы узлов и агрегатов транспортного средства.
Изобретение позволяет при уменьшении числа функциональных блоков устройства в сравнении с прототипом расширить количество выполняемых устройством функций.
Заявляемый технический результат достигается за счет следующего.
В устройство для отображения как минимум одного параметра из характеризующих движение транспортного средства и/или состояние его систем, подключенное к бортовой сети электропитания упомянутого средства, включающее расположенный на нем источник управляющего электрического сигнала и отображающий указанный параметр индикатора, а также задающий режимы работы индикатора преобразователь управляющего сигнала электрически связанный с источником и индикатором, введены следующие главные отличительные признаки: индикатор выполнен с возможностью оценки изменения представляемой им информации во время его восприятия периферийным зрением (без сосредоточения на нем зрительного внимания) при изменении яркости свечения как минимум одного объекта индикатора, сопровождающем изменение электрического сигнала, поступающего от преобразователя, тогда как такое изменение сигнала обусловлено изменением управляющего сигнала, при том что в качестве источника сигнала устройство включает электрическую, в частности индуктивную и/или емкостную, связь с упомянутой сетью и такая связь выполнена с возможностью выделения помех переменного характера, наводимых в сети работой узлов и агрегатов упомянутого средства, с частотой, не превышающей 100 МГц, а также с возможностью обеспечения требуемого для упомянутой оценки динамического диапазона управляющего сигнала, соответствующего динамическому диапазону отображаемого параметра и предопределяющего динамический диапазон упомянутого изменения яркости,
Также заявляемый технический результат достигается при реализации следующих частных отличительных признаков.
Преобразователь может включать как минимум один фильтр, обеспечивающий преимущественное пропускание электрического сигнала заданного интервала частот, входящего в диапазон 0...100 МГц и определяемого параметрами fmin, fmax, такими, что
где fmax - частота, соответствующая максимальному пропусканию и входящая в упомянутый интервал,
fmin - частота, соответствующая пропусканию, вдвое меньшему максимального.
Преобразователь может быть выполнен с возможностью выбора интервала частот, которому соответствует преимущественное пропускание электрического сигнала как минимум одного из фильтров.
Фильтр может быть выполнен низкочастотным и обеспечивать преимущественное пропускание электрического сигнала с частотой, входящей в интервал 30...900 Гц (здесь и далее предполагается, что fmax входит в указанный интервал).
Фильтр может быть выполнен среднечастотным и обеспечивать преимущественное пропускание электрического сигнала с частотой, входящей в интервал 900...9000 Гц.
Фильтр может быть выполнен высокочастотным и обеспечивать преимущественное пропускание электрического сигнала с частотой, превышающей 9000 Гц.
Преобразователь может включать предпочтительно установленный после источника сигнала усилитель последнего с коэффициентом усиления, превышающим 3.
Преобразователь может быть выполнен с возможностью изменения электрического сигнала (изменения среднего за интервал времени менее 0,2 с тока или напряжения, в том числе изменения скважности или действующего значения), задающего режим работы индикатора (поступающего на индикатор), при изменении параметров управляющего сигнала (нормированного частотного спектра и/или действующего значения).
Устройство может быть выполнено с возможностью определения частоты доминирующей гармоники частотного спектра управляющего сигнала или ее амплитуды с точностью не хуже ±30% от абсолютного значения соответственно частоты гармоники и ее амплитуды, при этом преобразователь может включать микропроцессор и энергонезависимую память, которая может быть выполнена с возможностью хранения информации об определяемых частоте и амплитуде.
Устройство может включать прерыватель, блокирующий отображение параметров индикатором при изменении частоты и/или амплитуды доминирующей гармоники частотного спектра управляющего сигнала более чем на ±20% от максимальных значений, которые те могут принимать.
Преобразователь может включать детектор.
Преобразователь может быть выполнен с возможностью определения средних значений параметров управляющего сигнала за интервал времени, меньший 2 с.
Устройство может быть выполнено с возможностью подключения к нему как минимум одного установленного в салоне упомянутого средства датчика преимущественно вибрации.
Преобразователь может включать блок сравнения, формирующий сигнал, функционально связанный с управляющим сигналом и сигналом датчика.
Устройство может включать орган управления, обеспечивающий возможность задания зависимости изменения режима работы индикатора от изменения управляющего сигнала.
Индикатор может быть выполнен с возможностью плавного и/или дискретного изменения цвета свечения как минимум одного своего объекта при изменении параметров электрического(их) сигнала(ов), поступающего(их) от преобразователя и задающего(их) режим работы индикатора.
Индикатор может включать как минимум два источника света различного цвета свечения, при том что преобразователь может быть выполнен с возможностью формирования как минимум одного электрического сигнала, связывающего изменение параметров управляющего сигнала с изменением яркости свечения как минимум одного из источников света.
Устройство может включать блок согласования, связывающий упомянутое изменение яркости с изменением яркости свечения как минимум одного другого из источников света, цвет свечения которого отличен от цвета свечения источника света, изменение яркости которого упомянуто первым.
Индикатор может включать как минимум два кристалла со светоизлучающими р-n переходами различного цвета свечения.
Индикатор может включать кристаллы синего, зеленого и красного цветов свечения, при этом устройство может включать два органа управления, один из которых определяет зависимость изменения яркости свечения "синего" кристалла от изменения параметров управляющего сигнала, а другой - "красного".
Устройство может включать основание корпуса, плату с радиоэлементами и/или радиодеталями и крышку корпуса, при этом крышка может быть выполнена из прозрачного материала с коэффициентом пропускания (света) при толщине 1 мм менее 90% и с разнотолщинными участками, обеспечивающими различие пропускания (света) более чем в 5 раз, при том что участок крышки с наименьшей толщиной может быть расположен напротив индикатора (между индикатором и глазом пользователя).
Устройство может включать нейтральный светофильтр с коэффициентом пропускания менее 50%, выполненный с возможностью его перемещения и расположения напротив индикатора (между индикатором и глазом пользователя).
Устройство может быть выполнено с возможностью установки в салоне транспортного средства и подключения к штатному разъему упомянутой сети, при этом оно может включать удлинитель с разъемом, соответствующим штатному.
Большинство радиодеталей и/или радиоэлементов устройства (т.е. источник управляющего сигнала и основная часть преобразователя) может быть размещено в его разъеме (соответствующем штатному), тогда как индикатор может быть соединен с таким разъемом посредством переходника длиной более 10 мм.
Переходник может быть выполнен с возможностью его пластической деформации.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретений
Работу устройства, в котором реализованы заявляемые отличительные признаки, рассмотрим на примере работы цветового "алармистского" тахометра автомобиля.
Под помехами бортовой сети будем понимать переменные составляющие напряжения электропитания автомобиля, например переменные составляющие, присутствующие в напряжении, которое можно снять с разъема прикуривателя. Такие составляющие наводятся в сети в результате работы узлов и агрегатов автомобиля. Мощными источниками помех являются генератор, система зажигания, бензонасос, процессор и проч. Анализ "нужной" помехи позволяет судить об оптимальности выбранных режимов работы автомобиля. Так, например, анализ помехи, наводимой генератором или системой зажигания, позволяет судить о числе оборотов вала двигателя и об исправности системы зажигания, генератора и бензонасоса - об экономичности работы двигателя (расходе топлива) и т.д. Проблема заключается в выделении "нужных" помех.
Для выделения помех тахометр должен быть подключен к бортовой сети электропитания. При этом он должен включать расположенный на автомобиле, например в корпусе самого тахометра, источник управляющего электрического сигнала.
В качестве источника сигнала может выступать индуктивная и/или емкостная связь с упомянутой сетью. Так, например, последовательно с устройством к одному из проводов бортовой сети может быть подключен конденсатор. В ином исполнении параллельно с тахометром может быть подключена катушка индуктивности, индуктивно связанная с катушкой индуктивности, по которой течет переменная составляющая напряжения бортовой сети, пропущенная конденсатором, составляющим с такой катушкой последовательную цепь, либо с катушкой индуктивности, подключенной последовательно с тахометром к бортовой сети.
Источник сигнала может быть установлен как до преобразователя напряжения бортовой сети в напряжение питания электронной схемы тахометра, так и после такого преобразователя. Вообще, питание электронной схемы тахометра здесь не рассматривается.
Важным является то, что упомянутая связь должна быть выполнена с возможностью выделения помех переменного характера, наводимых в сети - работой узлов и агрегатов автомобиля, с частотой, не превышающей 100 МГц, а также с возможностью обеспечения требуемого для оценки изменения числа оборотов в заданном диапазоне динамического диапазона управляющего сигнала. Для этого желательно, чтобы конденсатор, упомянутый первым, имел емкость не более 5000 мкФ, а катушки - индуктивность, не превышающую 100 Гн.
Предпочтительно использование в качестве источника сигнала конденсатора с емкостью от 0,01 до 100 мкФ. Хороший результат достигается при использовании конденсатора с емкостью 1 мкФ. В ряде случаев параллельно с таким источником желательно установить конденсатор с емкостью до 2 мкФ с целью снижения уровня высокочастотных помех.
Использование катушек также позволяет обеспечить предварительную фильтрацию управляющего сигнала, для чего выходная катушка должна образовать с шунтирующим ее конденсатором колебательный контур. В данном случае шунтирующий конденсатор должен иметь емкость до 200 мкФ.
При необходимости минимизации количества элементов источника можно ограничиться использованием одного конденсатора с емкостью порядка нескольких сотен нФ. Оптимальным является подключение такого конденсатора к положительному полюсу бортовой сети.
Следует отметить, что в ряде описанных реализации источника бортовая сеть используется в качестве антенны для приема электромагнитных волн, генерируемых при работе узлов и агрегатов автомобиля, вызывающих появление искр.
В поле зрения пользователя должен быть расположен отображающий число оборотов индикатор, выполненный с возможностью оценки изменения представляемой им информации во время его восприятия периферийным зрением (без сосредоточения на нем зрительного внимания).
Для этого индикатор должен быть выполнен с возможностью изменения яркости свечения как минимум одного своего объекта, обусловленного изменением управляющего сигнала. Причем такое изменение яркости должно соответствовать динамическому диапазону отображаемого параметра и составлять более 10% от максимальной яркости.
Так, например, индикатор может быть выполнен с возможностью плавного и/или дискретного изменения цвета свечения как минимум одного своего объекта при изменении параметров электрического(их) сигнала(ов), поступающего(их) от преобразователя и задающего(их) режим работы индикатора.
Для этого индикатор должен включать как минимум два источника света различного цвета свечения.
Индикатор может включать как минимум два кристалла со светоизлучающими р-n переходами различного цвета свечения, например, кристаллы синего, зеленого и красного цветов свечения.
Индикатор может быть выполнен с возможностью смешения света различных его источников, например, в виде полноцветного светоизлучающего диода.
В качестве индикатора может быть использован и цветной дисплей.
Электронная часть тахометра (предпочтительно выполненная на базе микропроцессора) представляет собой преобразователь управляющего сигнала, задающий режимы работы индикатора, с которым преобразователь электрически связан, например, посредством двух-, трех- или четырехпроводного жгута.
Преобразователь в зависимости от изменения управляющего сигнала задает изменение яркости свечения как минимум одного объекта индикатора.
Так, например, при увеличении частоты помехи, наводимой генератором или системой зажигания, за счет работы преобразователя может увеличиваться яркость свечения красного кристалла, тогда как яркость свечения зеленого может оставаться неизменной, в результате чего будет иметь место изменение цвета индикатора от зеленого к красному с переходом через оттенки желто-зеленого, желтого и оранжевого.
Важным является то, что сигнал на выходе преобразователя должен зависеть от параметров помех и, следовательно, от управляющего сигнала.
Для этого преобразователь может включать как минимум один фильтр, обеспечивающий преимущественное пропускание электрического сигнала заданного интервала частот, входящего в диапазон 0...100 МГц и определяемого параметрами fmin, fmax, такими, что
где fmax- частота, соответствующая максимальному пропусканию и входящая в упомянутый интервал,
fmin- частота, соответствующая пропусканию вдвое меньшему максимального.
Таким фильтром может являться полосовой фильтр, выполненный на базе операционного усилителя с емкостной обратной связью. Предпочтительно в такой связи использовать конденсатор с емкостью много меньше 1 мкФ. Хороший результат достигается при использовании конденсатора с переменной емкостью от 10 до 200 пФ.
Преобразователь может быть выполнен с возможностью выбора интервала частот, которому соответствует преимущественное пропускание электрического сигнала как минимум одного из фильтров. Для этого, например, в цепи обратной связи операционного усилителя фильтра может быть использован переменный резистор с номиналом, большим 100 Ом.
Фильтр может быть выполнен низкочастотным и обеспечивать преимущественное пропускание электрического сигнала с частотой, входящей в интервал 30...900 Гц (здесь и далее предполагается, что fmax входит в указанный интервал).
Вообще, в случае низкочастотного фильтра пропускаемая им частота должна удовлетворять условию
где f - частота, соответствующая максимальному пропусканию при максимальном значении n и v,
n - частота оборотов вала двигателя,
р - количество цилиндров в двигателе внутреннего сгорания или число пар магнитов в электродвигателе,
t - число тактов двигателя внутреннего сгорания или число катушек электродвигателя,
v - скорость движения транспортного средства,
l - длина окружности колеса или шаг гребного/воздушного винта.
Хороший результат достигается, когда максимальное пропускание низкочастотного фильтра приходится на диапазон 120...300 Гц,
Фильтр может быть выполнен среднечастотным и обеспечивать преимущественное пропускание электрического сигнала с частотой, входящей в интервал 900...9000 Гц.
Хороший результат достигается, когда максимальное пропускание среднечастотного фильтра приходится на диапазон 4...6 кГц.
Фильтр может быть выполнен высокочастотным и обеспечивать преимущественное пропускание электрического сигнала с частотой, превышающей 9000 Гц.
Возможно использование нескольких фильтров. Так, например, тахометр может включать низко- и среднечастотный фильтры для отображения числа оборотов и индикации неисправности системы зажигания. Тахометр может включать и все три фильтра одновременно. Тогда он позволит отображать и расход топлива.
Преобразователь может включать предпочтительно установленный после источника сигнала усилитель последнего с коэффициентом усиления, превышающим 3.
Хороший результат достигается при использовании пары операционных усилителей с коэффициентом усиления порядка 30...50 каждый. Такие усилители позволяют преобразовать управляющий сигнал в последовательность прямоугольных импульсов с заданной постоянной амплитудой, не зависящей от амплитуды управляющего сигнала.
Преобразователь может быть выполнен с возможностью изменения электрического сигнала (изменения среднего за интервал времени менее 0,2 с тока или напряжения, в том числе изменения скважности или действующего значения), задающего режим работы индикатора (поступающего на индикатор), при изменении параметров управляющего сигнала (нормированного частотного спектра и/или действующего значения).
Так, например, после фильтра сигнал может поступать на детектор и параллельно соединенные накопительный конденсатор с емкостью большей 1 мкФ и разрядный резистор с сопротивлением, большим 10 Ом, а далее - на усилитель, выход которого соединен с источником света.
Такой канал может быть один или их может быть столько, сколько разноцветных источников света включает индикатор.
Хороший результат достигается, когда для всех каналов используется только один детектор, заряжающий конденсатор.
С точки зрения оптимального согласования свечения источников света различного цвета (в частности, для исключения появления оттенков серого) предпочтительным является использование блока согласования, связывающего изменение яркости свечения одного из источников света с изменением яркости свечения как минимум одного другого с отличным цветом свечения.
Такой блок согласования может быть выполнен на операционном усилителе.
Так, например, увеличение яркости синего и/или красного источников, может приводить к уменьшению яркости зеленого. Одновременно увеличение яркости синего или красного источников может приводить к уменьшению яркости красного или синего.
Устройство может быть выполнено с возможностью определения частоты доминирующей гармоники частотного спектра управляющего сигнала или ее амплитуды с точностью не хуже ±30% от абсолютного значения соответственно частоты гармоники и ее амплитуды, при этом преобразователь может включать микропроцессор и энергонезависимую память, которая может быть выполнена с возможностью хранения информации об определяемых частоте и амплитуде.
Это необходимо, в частности, для калибровки тахометра - пользователь задает максимальное число оборотов, а микропроцессор вычисляет соответствующую такому числу оборотов частоту управляющего сигнала, осуществляя привязку к ней, например, красного цвета свечения индикатора.
Устройство может включать прерыватель, блокирующий отображение параметров индикатором при изменении частоты и/или амплитуды доминирующей гармоники частотного спектра управляющего сигнала более чем на ±20% от максимальных значений, которые те могут принимать.
Такой прерыватель может быть выполнен на базе операционного усилителя, блокирующего включение, например, синего и зеленого источников света.
С целью повышения плавности работы индикатора преобразователь может быть выполнен с возможностью определения средних значений параметров управляющего сигнала за интервал времени меньше 2 с. Для этого может использоваться микропроцессор или накопительный конденсатор.
Устройство может быть выполнено с возможностью подключения к нему как минимум одного установленного в салоне упомянутого средства датчика преимущественно вибрации. Так, например, в корпусе тахометра может быть предусмотрено место для установки резонаторной пластины с собственной частотой порядка 100...300 Гц, размещения на такой пластине гофрированного резинового стакана с такой же собственной частотой, выходное отверстие которого закрыто микрофоном, обращенным чувствительным элементом внутрь стакана.
Преобразователь может включать блок сравнения, формирующий сигнал, функционально связанный с управляющим сигналом и сигналом датчика.
Сравнение сигнала от датчика вибрации с помехой, наводимой генератором позволяет благодаря учету вибрации у вызываемой работой двигателя, судить о скорости движения автомобиля.
Блок сравнения может формировать и сигнал, функционально связанный с сигналами, поступающими от различных фильтров.
Так, например, могут сравниваться низко- и среднечастотный сигналы для оценки качества работы системы зажигания.
Устройство может включать орган управления, обеспечивающий возможность задания зависимости изменения режима работы индикатора от изменения управляющего сигнала.
Таким органом может являться переменный резистор, стоящий в цепи обратной связи операционного усилителя, выход которого соединен с источником света, или потенциометр, стоящий на входе этого усилителя, таким органом может являться и кнопка, соединенная с микропроцессором и т.д.
Хороший результат достигается при использовании пары таких органов управления, Так, например, при использовании индикатора с источниками света синего, зеленого и красного цветов, независимо управляя моментами отключения синего и включения красного при равномерном увеличении числа оборотов, можно задать время непрерывного свечения зеленого.
Устройство может включать основание корпуса, плату с радиоэлементами и/или радиодеталями и крышку корпуса, при этом крышка может быть выполнена из прозрачного материала с коэффициентом пропускания (света) при толщине 1 мм менее 90% и с разнотолщинными участками, обеспечивающими различие пропускания (света) более чем в 5 раз, при том что участок крышки с наименьшей толщиной может быть расположен напротив индикатора (между индикатором и глазом пользователя).
Такая крышка может быть изготовлена по стандартным технологиям литья пластмассы в холодные или горячеканальные пресс-формы.
Устройство может включать светофильтр, выполненный с возможностью его перемещения и расположения напротив индикатора (между индикатором и глазом пользователя). Светофильтр должен быть нейтральным. Его коэффициент пропускания должен быть меньше 50%.
Хороший результат достигается при использовании светофильтра с коэффициентом пропускания 1%. Такой светофильтр позволяет легко изменять яркость свечения индикатора, не нарушая цветопередачу.
Устройство может быть выполнено с возможностью установки в салоне транспортного средства и подключения к штатному разъему упомянутой сети, при этом оно может включать удлинитель с разъемом, соответствующим штатному.
Большинство радиодеталей и/или радиоэлементов устройства (т.е. источник управляющего сигнала и основная часть преобразователя) может быть размещено в его разъеме (соответствующем штатному), тогда как индикатор может быть соединен с таким разъемом посредством переходника длиной более 10 мм.
В непосредственной близости от размещенного таким образом индикатора могут располагаться органы управления тахометром (отключением "синего" и включением "красного" источников света).
Переходник может быть выполнен с возможностью его пластической деформации для удобного расположения индикатора относительно пользователя.
Тахометр работает следующим образом.
Пользователь вставляет в разъем прикуривателя электронный блок тахометра и включает двигатель. Помехи, наводимые генератором, отключают прерыватель, разрешая загорание синего и зеленого источников света.
Нажав на педаль газа, пользователь доводит обороты двигателя до максимально допустимых и включает режим калибровки тахометра, например, осуществив два кратковременных нажатия на кнопку, расположенную вблизи индикатора, удаленного от электронного блока при помощи гибкого переходника. Тахометр осуществляет автоматическую настройку на тип используемых на автомобиле узлов и агрегатов, например, автоматически настраивая пропускание фильтра на доминирующую гармонику управляющего сигнала. Такую настройку пользователь может выполнить и самостоятельно, например, изменив сопротивление резистора, установленного в цепи обратной связи операционного усилителя фильтра, или изменив емкость, установленную в колебательном контуре, или иным образом, Такая настройка может быть предусмотрена и изготовителем. Тогда пользователь, например, перед установкой тахометра может поставить имеющийся на нем переключатель в положение, соответствующее марке автомобиля.
Пусть, например, максимальному числу оборотов вала двигателя соответствует красный цвет свечения индикатора. Уменьшив число оборотов до верхней границы оптимального диапазона, пользователь обращается к органу управления работой индикатора и отключает "красный" источник света. Затем, уменьшив число оборотов до нижней границы оптимального диапазона, пользователь вновь обращается к органу управления работой индикатора и включает "синий" источник света. Так, например, отключая "красный", пользователь после одного длительного нажатия на упомянутую кнопку может последовательными нажатиями, уменьшая яркость свечения "красного", свести ее к нулю, а после двух длительных нажатий аналогичным образом увеличить до требуемой яркость "синего".
Пластически деформируя переходник, пользователь устанавливает индикатор оптимальным для его восприятия образом.
Тахометр настроен.
Теперь при увеличении числа оборотов от режима холостого хода до нижней границы оптимального диапазона цвет индикатора плавно изменится от синего к зеленому, проходя оттенки голубого и цвета морской волны. В пределах оптимального диапазона цвет индикатора будет оставаться зеленым, а при увеличении числа оборотов от верхней границы оптимального диапазона до максимально допустимых цвет индикатора плавно изменится от зеленого к красному, проходя оттенки желто-зеленого, желтого и оранжевого. При уменьшения числа оборотов цвет индикатора будет меняться в обратном порядке.
Изменению числа оборотов двигателя соответствует изменение частоты помех бортовой сети. Фильтр, например, может быть настроен так, что в большей степени он пропускает сигнал, с частотой, соответствующей максимальным оборотам, и в сравнительно меньшей степени - сигнал соответствующий "холостым" оборотам (может быть и наоборот - все зависит от последующей схемы). В результате при различном числе оборотов до различного напряжения будет заряжен накопительный конденсатор, соединенный с входом усилителей, управляющих свечением "синего" и "красного" источников света.
Число оборотов двигателя при правильной работе должно быть согласовано с частотой помех, наводимых в бортовой сети управляющими сигналами процессора и системы зажигания. Отклонение частоты последних от требуемой может быть вычислено микропроцессором, и отображено, например, миганием индикатора. Чем серьезней ошибки, тем меньше частота мигания.
Аналогично может быть представлен перерасход топлива, оцененный по помехам, наводимым бензонасосом с учетом числа оборотов вала двигателя.
При отключении двигателя и остановке транспортного средства уровень помех снижается, в результате чего срабатывает прерыватель, и индикация автоматически отключается,
Связь отличительных признаков с заявляемым техническим результатом отображена в Таблице, приведенной ниже.
1 - нумерация дана в соответствии с пп.1...25 Формулы изобретения
2 - классификация дана в соответствии с разделом
Сущность изобретения.
В том, что не нашло отражения в таблице, по мнению автора, связь отличительных признаков представляемого изобретения с заявляемым техническим результатом очевидна.
Так, например, отсутствие необходимости подключения к электронным цепям автомобиля и установки под его капот датчиков существенно упрощает задачу сертификации устройства.
Наличие "зеленой" зоны, соответствующей оптимальному режиму работы двигателя, позволяет более чем на 20% уменьшить расход топлива и более чем на 30% увеличить ресурс двигателя при уменьшения числа и продолжительности ремонтных простоев.
Цветовая индикация позволяет повысить комфортность и безопасность движения, минимизировать информационную и зрительную нагрузки на водителя, ускорить приобретение водительских навыков.
В целом изобретение позволяет при уменьшении числа функциональных блоков, например тахометра, в сравнении с прототипом расширить количество выполняемых тахометром функций.
Так, например, тахометр может быть устроен следующим образом.
Он может включать преобразователь напряжения бортовой сети в напряжение питания электронного блока и индикатора, выполненного на базе светоизлучающего диода; соединенный с положительным полюсом бортовой сети конденсатор и микросхему с восьмью операционными усилителями: пара для предварительного усиления, один - фильтр, один - усилитель напряжения накопительного конденсатора, пара - управление "синим" и "красным" кристаллами, один - управление зеленым и один - прерыватель.
При этом такой тахометр позволит задавать закон отображения числа оборотов цветом.
Никаких дополнительных датчиков для отображения числа оборотов такой тахометр не потребует. Причина этого заключается в согласованности цветового представления числа оборотов с динамическим диапазоном помех бортовой сети.
Для работы такого тахометра потребуется только подключить его к бортовой сети, и при необходимости выполнить калибровку.
При производстве устройств, основанных на заявляемом изобретении, будут применяться стандартные оборудование и техпроцессы.
Такие устройства не будут требовать технического обслуживания.
В основном заявляемый технический результат носит качественный характер, не поддающийся количественной оценке.
В материалах заявки под нормированным спектром подразумевается спектр, амплитуда доминирующей гармоники которого равна единице.
Изобретение относится к технике индикации рабочих характеристик транспортных средств (ТС) и предназначено для использования при отображении как минимум одного из параметров движения ТС и/или состояния его систем. Устройство подключено к бортовой сети электропитания ТС и включает в себя источник управляющего электрического сигнала, индикатор, отображающий указанный параметр, а также преобразователь управляющего сигнала, задающий режимы работы индикатора. Индикатор выполнен с возможностью оценки изменения представляемой им информации во время его восприятия водителем периферийным зрением при изменении яркости свечения как минимум одного объекта индикатора, сопровождающем изменение поступающего от преобразователя электрического сигнала. Источник управляющего электрического сигнала включает в себя электрическую, индуктивную и/или емкостную, связь с бортовой сетью электропитания, выполненную с возможностью выделения помех переменного характера, наводимых в упомянутой сети работой узлов и агрегатов ТС с частотой, не превышающей 100 МГц, а также с возможностью обеспечения требуемого для упомянутой оценки динамического диапазона упомянутого управляющего сигнала. Изобретение позволяет построить простой универсальный цветовой индикатор широкого назначения для ТС. 24 з.п. ф-лы.
| ЕР 0701134 А1, 13.03.1996 | |||
| УКАЗАТЕЛЬ | 2001 |
|
RU2194282C1 |
| УКАЗАТЕЛЬ | 2001 |
|
RU2193497C1 |
| СПИДОМЕТР С ЦВЕТОВОЙ ИНДИКАЦИЕЙ | 2000 |
|
RU2192644C2 |
| СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ | 2001 |
|
RU2187820C1 |
