охранно-противоугонная система для транспортного средства с автозапуском двигателя

Формула изобретения

1. Охранно-противоугонная система для транспортного средства с автозапуском двигателя, содержащая установленные на транспортном средстве центральный блок управления, к входам которого подключены концевые выключатели дверей, концевые выключатели капота и багажника, датчик удара, датчик объема, датчик температуры, приемник пейджинговой связи и антенна, выполненная с возможностью приема сигналов идентификации пользователя и управления транспортным средством от находящихся у пользователей транспортного средства радиобрелоков, а к соответствующим выходам центрального блока управления подключены блоки управления электроприводами дверей, блоки световой и звуковой сигнализации, узлы блокирования движения транспортного средства и радиопередатчик тревожного оповещения, а также программатор-индикатор, таймер и блоки, обеспечивающие дистанционный запуск и остановку двигателя, подключенные к центральному блоку управления, отличающаяся тем, что в нее введены последовательно соединенные датчик оксида углерода и микроконтроллер, выход которого подключен к дополнительному входу центрального блока управления, при этом микроконтроллер выполнен c возможностью многоуровневой пороговой обработки и формирования управляющих сигналов, зависящих от уровня концентрации оксида углерода в атмосфере, а центральный блок управления - с возможностью приема от микроконтроллера указанных управляющих сигналов и формирования управляющих воздействий, подаваемых на блоки световой и звуковой сигнализации и на блоки, обеспечивающие запуск и остановку двигателя.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что датчик оксида углерода выполнен в виде электрохимического газоанализатора.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что электрохимический газоанализатор выполнен в виде связанных друг с другом чувствительного элемента, реагирующего на изменения концентрации оксида углерода в атмосфере, и операционного усилителя с встроенным потенциометром для установки "нуля" шкалы измерений, чувствительный элемент включает в себя чувствительный, измерительный и опорный электроды, помещенные в электролит и имеющие выводы для подключения к внешним электрическим цепям, при этом вывод чувствительного электрода, являющийся выходом электрохимического газоанализатора, через резистор подключен к общей шине “Земля”, которая подключена к подвижному элементу потенциометра и к плюсовому входу операционного усилителя, минусовой вход которого подключен к выводу опорного электрода, а выход операционного усилителя - к выводу измерительного электрода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиоэлектронной технике защиты транспортных средств (ТС) от несанкционированного использования (угона, кражи, захвата), обеспечения безопасности и высокого уровня комфорта для пользователя ТС.

В последнее время широкое распространение получили охранно-противоугонные системы для ТС, построенные на основе дистанционного (беспроводного) диалога "вопрос-ответ" между находящимися у пользователя ТС одной или несколькими метками или радиопередающими устройствами (радиобрелоками) и расположенным на ТС узлом считывания информации. В результате этого диалога обеспечиваются распознавание пользователя и нормальная эксплуатация ТС (DE 19809624, В 60 R 25/00, 27.05.99; DE 19818263, В 60 R 25/00, 28.10.99; US 5905444, H 04 Q 1/00, 18.05.99 и др.). Недостатки указанных систем связаны с их ограниченными функциональными возможностями, проявляющимися в некомплексном характере защиты ТС, а именно в отдельно реализуемых в разных конструкциях разрешении/запрещении доступа в ТС, блокировании/разблокировании двигателя, пуске/снятии тревожной сигнализации, оповещении владельца ТС о попытках угона и т.д., а также в отсутствии сервисных возможностей.

Значительно большими возможностями по комплексированию охранных, противоугонных и сервисных функций обладает система по патенту ЕР 1170181, В 60 R 25/10, В 60 R 25/04, 09.01.2002, относящаяся к классу охранно-противоугонных систем с автозапуском двигателя. Принципы работы таких систем изложены, в частности, в журнале "12 Вольт", 2 (45), 2003, с.18-25. Системы данного класса содержат стартер, электронный блок управления запуском двигателя, первый выход которого подключен параллельно к стартеру и к подсистеме зажигания двигателя, а второй выход - к блоку управления противоугонной подсистемой, включающему в себя процессор, постоянное и оперативное запоминающие устройства и связанную с аккумулятором цепь бортового питания, блок датчиков несанкционированного воздействия на ТС, включающий в себя концевые выключатели дверей, концевые выключатели капота и багажника, датчик объема и датчик движения ТС, выходы которых подключены параллельно к соответствующим входам электронного блока управления запуском двигателя и блока управления противоугонной подсистемой, блок задания режимов, связанный с блоком управления противоугонной системой, блок звуковой и световой сигнализации, входы которого подключены к соответствующим выходам блока управления противоугонной системой, а также приемник, первый выход которого подключен к электронному блоку управления запуском двигателя, а второй выход - к блоку управления противоугонной подсистемой, а вход приемника связан по радиоэфиру с носимым передатчиком пользователя ТС.

Еще более совершенной в плане многофункциональности является система с автозапуском двигателя по патенту RU 2160675, В 60 R 25/00, 20.12.00, которая содержит установленные на ТС узел управления и подключенные к нему узел дистанционного считывания команд, узел ввода кода, пейджер, узел памяти, датчики состояния, узлы звуковой и световой тревожной сигнализации, узлы блокирования и разблокирования иммобилайзера и других функциональных органов, таймер и индикатор режимов, а также находящуюся у пользователя ТС транспондерную карточку, выполненную с возможностью задания для системы режимов снятия с охраны, полной охраны, охраны с работающим двигателем, тревоги, автопостановки на охрану, дистанционного радиооповещения, технического обслуживания или программирования при поднесении ее в зону опознавания.

Узел управления может быть выполнен с возможностью постановки системы на полную охрану после закрывания двери или по истечении заданного промежутка времени, а также постановки на охрану с работающим двигателем только после закрывания двери с кратковременным включением в обоих случаях световой и звуковой сигнализации и формированием сигналов управления для запирания замков дверей и соответствующих сигналов управления пейджером.

Узел управления может быть выполнен также с возможностью контроля в режиме охраны системы датчиков состояния, формирования при срабатывании предупредительного уровня датчика однократных светового и звукового сигналов, перевода системы в режим тревоги при срабатывании тревожного уровня датчика удара или объема, при открывании капота или багажника, при открывании двери, при включении зажигания в режиме полной охраны, при выключении зажигания в режиме охраны с включенным двигателем, после временного отключения питания системы, формирования тревожных световых и звуковых сигналов, а также включения узлов блокирования двигателя и запуска передатчика пейджера при тревоге, возвращения системы в режим полной охраны по истечении заданного времени тревоги.

Узел управления может быть выполнен с возможностью формирования сигнала постановки системы на охрану, сигнала контроля радиоканала пейджера, сигнала снятия с охраны, сигнала предупреждения при срабатывании предупредительного уровня датчика удара, первого сигнала тревоги при срабатывании тревожного уровня датчика удара, а также при открывании дверей, багажника или капота и второго сигнала тревоги по остальным причинам.

Узел управления может быть выполнен с возможностью выбора при вводе кода программирования непрерывного или прерывистого типов сигналов сирены, определения функций ее включения и выключения при постановке на охрану, при снятии с охраны, при тревоге и предупреждении, задания длительности режима тревоги, задержки предупредительного сигнала, состояния иммобилайзера и цепей управления замками от зажигания, состояния и длительности сигнала таймера при постановке на охрану и снятии с охраны, длительности сигнала управления замками, разрешения пользования секретным кодом и записи транспондеров.

Указанные выше функциональные возможности реализованы в охранно-противоугонных системах элитного класса BLACK BUG SUPER (модели ВТ-85 и BT-85W) и GUARD RF-344, серийно выпускаемых предприятием-заявителем (см. "Каталог 2002", Автомобильные охранные системы. Техническая информация, ООО "Альтоника", с. 10-13).

Использованная в указанных системах гибкая схема управления электронными узлами ТС, базирующаяся на применении одного центрального процессора (блока управления) и множества периферийных микропроцессорных блоков, позволяет наращивать функциональные возможности системы за счет подключения к центральному блоку управления дополнительных датчиков, работающих на различных физических принципах, без нарушения структуры системы и усложнения процедуры установки на ТС нештатного электронного оборудования.

Указанное техническое решение, описанное в вышеупомянутых "Каталоге" и патенте RU 2160675, выбрано в качестве прототипа предлагаемого изобретения.

Настоящее изобретение направлено на дальнейшее повышение безопасности эксплуатации и технического обслуживания ТС без существенного усложнения электронной системы управления и защиты ТС и при сохранении присущих прототипу высоких сервисных возможностей.

Известно, что весьма важной и актуальной задачей с точки зрения комплексной безопасности ТС является обеспечение эффективного контроля за уровнем концентрации оксида углерода (СО). Существует большое количество датчиков концентрации СО в атмосфере, например измерители уровня СО в выхлопных газах ТС.

Как привило, эти датчики используются для контроля степени негативного влияния данного ТС на экологию окружающей среды. При превышении предельно допустимого уровня (ПДУ) СО в выхлопных газах ТС к нарушителям применяются меры административного воздействия, например, в виде наложения штрафа.

Однако в ряде случаев, например при прогреве двигателя в гараже, тестовом "прогоне" двигателя в сервисном центре, концентрация СО может достичь столь высоких уровней, что под угрозой могут оказаться здоровье и жизнь пользователей ТС или персонала сервисного центра.

В этих случаях должны приниматься экстренные меры по предупреждению людей об опасности и блокированию работы двигателя. Решение указанной задачи и положено в основу данного изобретения.

Его техническая идея заключается в использовании технических возможностей, предоставляемых существующими охранно-противоугонными системами элитного класса (см. выше), для оперативного реагирования на превышение заданных уровней концентрации СО в салоне ТС и в помещении, в котором оно находится (гараже, сервисном центре).

Задачей изобретения является повышение безопасности эксплуатации ТС в помещениях (гаражах, сервисных центрах) за счет контроля уровня СО и оперативного реагирования на превышение заданных значений ПДУ в реальном масштабе времени.

Указанная задача решается благодаря тому, что в известную охранно-противоугонную систему для ТС с автозапуском двигателя, содержащую установленные на ТС центральный блок управления, к входам которого подключены концевые выключатели дверей, концевые выключатели капота и багажника, датчик удара, датчик объема, датчик температуры, приемник пейджинговой связи и антенна, выполненная с возможностью приема сигналов идентификации пользователя и управления ТС от находящихся у пользователей ТС радиобрелоков, а к соответствующим выходам центрального блока управления подключены блоки управления электроприводами дверей, блоки световой и звуковой сигнализации, узлы блокирования движения ТС и радиопередатчик тревожного оповещения, а также программатор-индикатор, таймер и блоки, обеспечивающие дистанционный запуск и остановку двигателя, подключенные к центральному блоку управления, - введены последовательно соединенные датчик оксида углерода и микроконтроллер, выход которого подключен к дополнительному входу центрального блока управления, при этом микроконтроллер выполнен с возможностью многоуровневой пороговой обработки и формирования управляющих сигналов, зависящих от уровня концентрации оксида углерода в атмосфере, а центральный блок управления - с возможностью приема от микроконтроллера указанных управляющих сигналов и формирования управляющих воздействий, подаваемых на блоки световой и звуковой сигнализации и на блоки, обеспечивающие запуск и остановку двигателя.

Решению поставленной задачи способствуют следующие частные существенные признаки.

Датчик оксида углерода выполнен в виде электрохимического газоанализатора.

Электрохимический газоанализатор выполнен в виде связанных друг с другом чувствительного элемента, реагирующего на изменения концентрации оксида углерода в атмосфере, и операционного усилителя с встроенным потенциометром для установки "нуля" шкалы измерений, чувствительный элемент включает в себя чувствительный, измерительный и опорный электроды, помещенные в электролит и имеющие выводы для подключение к внешним электрическим цепям, при этом вывод чувствительного электрода, являющийся выходом электрохимического анализатора, через резистор подключен к общей шине "земля", которая подключена к подвижному элементу потенциометра и к плюсовому входу операционного усилителя, минусовой вход которого подключен к выводу опорного электрода, а выход операционного усилителя - к выводу измерительного электрода.

Идея изобретения поясняется структурной схемой, представленной на фиг.1.

На фиг.1 использованы следующие обозначения: 1 - датчик объема; 2 - датчик удара; 3 - концевые выключатели дверей; 4 - концевые выключатели капота/багажника; 5 - датчик температуры; 6 - таймер; 7 - центральный блок управления; 8 - блоки световой и звуковой сигнализации; 9 - программатор-индикатор; 10 - блоки управления электроприводами дверей; 11 - узлы блокирования движения ТС; 12 - радиопередатчик тревожного оповещения; 13 - радиобрелок; 14 - антенна; 15 - приемник пейджинговой связи; 16 - блоки, обеспечивающие запуск/остановку двигателя; 17 - датчик оксида углерода; 18 - микроконтроллер.

На фиг.2 представлена электрическая схема одного из возможных вариантов построения датчика оксида углерода (датчика СО) 17 - электрохимического газоанализатора.

На схеме фиг.2 использованы следующие обозначения: 19 - чувствительный элемент; 20 - чувствительный электрод; 20а - вывод чувствительного электрода; 21 - измерительный электрод; 21а - вывод измерительного электрода; 22 - опорный электрод; 22а - вывод опорного электрода; 23 - операционный усилитель; 24 - потенциометр; 25 - резистор; 26 - общая шина "земля".

Ключевым узлом заявленной охранно-противоугонной системы является центральный блок управления 7. К его входам подключены датчик 1 объема, датчик 2 удара, датчик 5 температуры и микроконтроллер 18, ко входу которого подключен датчик СО 17, а также концевые выключатели 3 дверей и 4 капота/багажника. К соответствующим входам центрального блока управления 7 подключены также приемник 15 пейджинговой связи и антенна 14, обеспечивающая прием от радиобрелока 13 сигналов идентификации пользователя и дистанционного управления, в том числе автозапуском двигателя.

Выходы центрального блока управления 7 подключены к блокам 8 световой и звуковой сигнализации, к блокам 10 управления электроприводами дверей, к узлам 11 блокирования движения ТС, к блокам 16, обеспечивающим запуск/остановку двигателя, а также к радиопередатчику 12 тревожного оповещения. Центральный блок управления 7 связан, кроме того, с таймером 6 и программатором-индикатором 9.

Представленный на фиг.2 электрохимический газоанализатор 17 представляет собой один из вариантов реализации известного технического решения, защищенного патентом US 5202637, G 01 N 27/00, 13.04.93.

Указанный электрохимический газоанализатор 17 включает в себя чувствительный элемент 19 с тремя погруженными в электролит электродами: 20 - чувствительным, 21 - измерительным и 22 - опорным, которые подключаются к внешним электрическим цепям с помощью выводов 20а, 21 а и 22а соответственно. К чувствительному элементу 19 подключены операционный усилитель 23 с встроенным потенциометром 24, подвижный элемент которого замкнут на общую шину 26 "земля". Минусовой вход операционного усилителя 23 подключен к выводу опорного электрода, плюсовой вход - к общей шине 26 "земля", а выход - к выводу измерительного электрода. Описанное выше изделие доступно на коммерческом рынке.

Микроконтроллер 18 является стандартным элементом вычислительной техники, широко применяемым в автомобильной электронике (см. , например, "Каталог 2002. Автомобильные охранные системы". ООО "Альтоника")

Рассматриваемая охранно-противоугонная система для ТС с автозапуском двигателя работает следующим образом.

Основной задачей указанной системы в режиме охраны является контроль датчика 1 объема и датчика 2 удара, концевых выключателей 3 дверей и концевых выключателей 4 капота/багажника. Датчик 5 температуры служит для обеспечения автоматического запуска двигателя по температуре и прогрева двигателя на морозе. В момент окончания запирания замков дверей ТС происходит запуск таймера 6 и постановка ТС на охрану. Через временной интервал порядка 1 с после окончания подачи в центральный блок управления 7 сигнала таймера 6 система начинает контролировать датчики 1, 2 и концевые выключатели 3, 4.

При срабатывании предупредительного уровня одного из указанных датчиков 1, 2 система переходит в режим предупреждения: включаются однократные световой и звуковой сигналы в блоках 8 световой и звуковой сигнализации. При срабатывании тревожных уровней датчика 1 объема или датчика 2 удара, при срабатывании концевых выключателей 3 дверей или концевых выключателей 4 капота/багажника система переходит в режим тревоги.

В режиме тревоги включаются световые и звуковые сигналы в блоках 8 световой и звуковой сигнализации. Путем программирования с помощью программатора-индикатора 9 можно отменить включение звуковой сигнализации, а также задать непрерывные или прерывистые звуковые сигналы. С помощью блоков 10 управления электроприводами дверей можно заблокировать двери, а с помощью узлов 11 блокирования движения ТС - воспрепятствовать возможности перемещения ТС.

При тревоге центральный блок управления 7 включает также радиопередатчик 12 тревожного оповещения, который начинает передавать сигналы тревоги на персональный приемник пользователя ТС.

Высокий уровень защиты ТС в рассматриваемых системах достигается использованием в узлах 11 блокирования движения ТС запатентованных (RU 2160196, В 60 R 25/00, 20.12.00) и серийно выпускаемых предприятием-заявителем дистанционно управляемых реле HOOK-UP и WAIT UP, устанавливаемых без прокладки дополнительных проводов и поэтому отличающихся повышенной скрытностью.

Управление реле HOOK-UP и реле WAIT UP осуществляется специальными кодированными сигналами по штатной проводке ТС. Количество устанавливаемых на ТС реле указанных типов практически не ограничено.

Реле WAIT UP имеет нормально замкнутые контакты. Оно блокирует двигатель в момент начала движения ТС. При попытке угона ТС реле разрешает завести двигатель, но как только ТС трогается с места, производит его блокировку. После остановки ТС блокировка снимается. При следующей попытке тронуться с места все повторяется. Реле обоих типов выполняются в корпусе обычного автомобильного реле и могут использоваться вместо штатных реле.

По окончании заданного времени тревоги система возвращается в режим полной охраны.

Если система три раза подряд выходила в режим тревоги по одной и той же причине (или три раза подряд срабатывал предупредительный уровень какого-либо из датчиков), то отключается соответствующий уровень этого датчика.

Для снятия ТС с охраны носимое устройство дистанционной идентификации пользователя - радиобрелок 13 - должно быть внесено в зону действия антенны 14. При нажатии соответствующей кнопки радиобрелок генерирует сигнал, содержащий уникальный код пользователя ТС. Этот сигнал принимается антенной 14 и передается в центральный блок управления 7.

В блоке 7 сигналы, принятые антенной 14, подвергаются цифровой обработке. Из каждого из указанных сигналов извлекается код пользователя ТС. Далее, этот код сравнивается с заданными кодами, хранящимися в памяти центрального блока управления 7, куда они заранее заносятся. При совпадении кода радиобрелока 13 с заданными кодами из центрального блока управления 7 в узлы 11 блокирования движения ТС подается команда, обеспечивающая разблокирование двигателя ТС.

В памяти центрального блока управления 7 могут быть записаны несколько кодов различных радиобрелоков 13. Радиобрелоки 13 обычно защищены от сканирования и перехвата кода использованием алгоритма динамического кодирования KeeLoQ (Microchip, США). Код радиобрелока 13 изменяется по случайному закону при каждом нажатии на кнопку. Количество комбинаций кодов -210¹⁹. Характерная дальность действия радиобрелоков, серийно выпускаемых предприятием-заявителем, составляет 30 м.

Одним и тем же радиобрелоком 13 можно управлять несколькими системами защиты, установленными на различных ТС.

Указанным образом можно запрограммировать также различные сервисные функции для конкретного радиобрелока 13. Например, можно дистанционно устанавливать кресло водителя, рулевую колонку и зеркало в положение, удобное для конкретного пользователя, как только он снимет ТС с охраны радиобрелоком 13. Эти установки заранее заносятся в память центрального блока управления 7.

Дистанционное управление системой защиты ТС с большого расстояния осуществляется по стандартному пейджинговому каналу связи с помощью приемника 15 пейджинговой связи, подключаемого к одному из входов центрального блока управления 7. Управление по сети пейджинговой связи реализовано в серийно выпускаемых предприятием-заявителем изделиях REEF SPACE S-300,-301,-302,-303. В частности, в состав охранно-противоугонной системы BLACK BUG SUPER BT-85 входит приемник 15 пейджинговой связи модели S-300R. Это так называемый "третий рубеж" защиты. Указанные изделия обеспечивают дистанционную блокировку работы двигателя при нахождении ТС в любой точке зоны действия пейджинговой сети связи. Блокировка двигателя снимается набором секретного кода с помощью кнопки программатора-индикатора 9. Приемник 15 пейджинговой связи - многофункциональное устройство, в частности, позволяющее осуществлять автозапуск двигателя. Автозапуск осуществляется по команде, получаемой из центра пейджинговой связи после обращения туда пользователя ТС.

Указанная команда обрабатывается в центральном блоке управления 7 и из нее формируется управляющее воздействие, подаваемое в блоки 16, обеспечивающие запуск/остановку двигателя.

Автозапуск и остановка двигателя могут производиться не только с помощью пейджингового канала связи, но и с помощью радиобрелока 13.

В частности, в охранно-противоугонной системе GUARD RF-344, серийно выпускаемой предприятием-заявителем, в комплект поставки входят два четырехкнопочных радиобрелока с радиусом действия порядка 30 м. Коммутатор дистанционного запуска встроен в центральный блок управления 7, а цифровой двухуровневый датчик 2 удара и датчик 5 температуры вынесены из указанного блока.

В системе GUARD RF-344 присутствуют такие установки автозапуска двигателя, как запуск по таймеру 6 (интервал времени устанавливается с точностью 10 мин), по температуре (можно установить запуск при температуре от минус 1 до минус 24^oС), от коробки переключения передач и др. Запуск идентифицируется по трем сигналам - от тахометра, датчика давления масла и от бортовой сети - на выбор или в любом сочетании.

Вновь введенными в систему элементами являются датчик СО 17 и микроконтроллер 18.

В рассматриваемом варианте построения охранно-противоугонной системы в качестве датчика СО 17 используется электрохимический газоанализатор по патенту US 5202637, G 01 N 27/00, 13.04.93. Схема построения датчика СО 17 в виде электрохимического газоанализатора показана на фиг.2.

Чувствительный элемент 19 электрохимического газоанализатора включает в себя три электрода: чувствительный 20, измерительный 21 и опорный 22, погруженные в электролит и имеющие внешние выводы 20а, 21 а и 22а соответственно, для подключения к внешним электрическим цепям. При появлении в атмосфере оксида углерода на чувствительном электроде 20 происходит электрохимическая реакция, в результате которой через чувствительный элемент 19 протекает электрический ток, создающий на резисторе 25, установленном между выводом чувствительного электрода 20а и шиной 26 "земля", перепад напряжения, величина которого пропорциональна концентрации оксида углерода.

Этот перепад напряжения прикладывается к входу микроконтроллера 18, который преобразует его в соответствующую команду, воспринимаемую центральным блоком управления 7. Микроконтроллер 18 выполнен с возможностью многоуровневой пороговой обработки и формирования управляющих сигналов, зависящих от уровня концентрации СО.

Так, при превышении первого порогового уровня, фиксируемого микроконтроллером 18, центральный блок управления 7 формирует управляющие воздействия на блоки 8 световой и звуковой сигнализации, которые реагируют соответствующими световыми и звуковыми предупредительными сигналами тревоги.

При превышении более высокого порогового уровня центральный блок управления 7 формирует управляющее воздействие на блоки 16, обеспечивающие запуск/остановку двигателя, которое приводит к принудительной остановке двигателя.

Работу газоанализатора регулирует операционный усилитель 23 со встроенным потенциометром 24, обеспечивающим установку "нуля" шкалы измерений концентрации оксида углерода.

Благодаря микроконтроллеру 18 центральный блок управления 7 воспринимает информацию электрохимического газоанализатора так же, как данные других датчиков (объема 1, удара 2, температуры 5), и формирует управляющие воздействия, которые воспринимаются блоками 8 световой и звуковой сигнализации и блоками 16, обеспечивающими запуск/остановку двигателя.

Таким образом, в предложенной системе имеет место сочетание противоугонных функций, свойств охранной сигнализации и решений по обеспечению комфорта и безопасности при эксплуатации автомобиля, в том числе при стоянке в закрытом помещении (гараже, сервисном центре). С учетом практической реализуемости и новизны предлагаемой совокупности элементов настоящее предложение может быть классифицировано как изобретение.