реле со встроенным средством санкционирования срабатывания (варианты)

Формула изобретения

1. Реле, в частности, для автомобиля, выполненное в виде сменного блока и имеющее переключательные средства для коммутации электрических цепей, управляющее средство для управления срабатыванием указанных переключательных средств и первое входное устройство, на которое подается управляющий ток для управляющего средства, отличающееся тем, что оно имеет средство санкционирования срабатывания, имеющее второе входное устройство, в которое поступает вводимый извне код, память, в которой хранится присвоенный реле код, и компаратор, предназначенный для сравнения введенного кода с хранящимся в памяти кодом, причем управляющее средство приводит в действие переключательные средства в ответ на подачу управляющего тока на первое входное устройство при условии, что сравниваемые компаратором введенный код и хранящийся в памяти код совпадают между собой, а электропитание на активные электрические цепи реле подается через по меньшей мере один мостовой выпрямитель, включенный для выпрямления тока, поступающего через один или несколько элементов из числа первого входного устройства, переключательных средств и доступного заземления на массу.

2. Реле по п.1, отличающееся тем, что электропитание на его активные электрические цепи подается через первое входное устройство.

3. Реле по п.1, отличающееся тем, что электропитание на его активные электрические цепи подается через переключательные средства.

4. Реле по п.1, отличающееся тем, что электропитание на его активные электрические цепи подается через первое входное устройство и переключательные средства.

5. Реле по любому из пп.2-4, отличающееся тем, что оно для подачи на него электропитания соединено также с заземлением на массу.

6. Реле по любому из пп.2-4, отличающееся тем, что код представляет собой последовательный двоичный код, поступающий во второе входное устройство от имеющегося в реле радиоприемника.

7. Реле по любому из пп.2-4, отличающееся тем, что код представляет собой последовательный двоичный код, который поступает во второе входное устройство из усилительной схемы, соединенной с первым входным устройством, и который передается в линию электропитания от съемного передатчика, запитываемого через предназначенный для этих целей соединитель.

8. Реле по любому из пп.2-4, отличающееся тем, что оно имеет схему запрета, которая не допускает срабатывание переключательных средств при отсутствии разности потенциалов на первом входном устройстве.

9. Реле по п.8, отличающееся тем, что схема запрета имеет оптрон, вход которого соединен с указанным первым входным устройством.

10. Реле, в частности, для автомобиля, выполненное в виде сменного блока, отличающееся тем, что оно снабжено средством санкционирования срабатывания, управляющим срабатыванием реле в ответ на поступление кода, совпадающего с хранящимся в реле кодом, причем электропитание на средство санкционирования срабатывания подается через по меньшей мере один мостовой выпрямитель, который соединен с выводами реле, предназначенными для приведения реле в действие, и/или с выводами реле, соединенными с переключательными средствами.

11. Реле по п.10, отличающееся тем, что электропитание на средство санкционирования срабатывания подается через указанные выводы, предназначенные для приведения реле в действие.

12. Реле по п.10, отличающееся тем, что электропитание на средство санкционирования срабатывания подается через переключательные средства.

13. Реле по п.10, отличающееся тем, что электропитание на средство санкционирования срабатывания подается и через указанные выводы, предназначенные для приведения реле в действие, и через переключательные средства.

14. Реле по любому из пп.10-13, отличающееся тем, что средство санкционирования срабатывания содержит радиоприемник для приема переданного кода и разрешает срабатывание реле при определении совпадения кодов.

15. Реле по любому из пп.10-13, отличающееся тем, что средство санкционирования срабатывания содержит усилительную схему, в которую от указанных выводов, предназначенных для приведения реле в действие, поступает переданный код, который при использовании передается в линию электропитания от съемного передатчика, запитываемого через предназначенный для этих целей соединитель, и разрешает срабатывание реле при определении совпадения кодов.

16. Реле по любому из пп.10-13, отличающееся тем, что оно имеет схему запрета, которая не допускает его срабатывание при отсутствии разности потенциалов на указанных выводах, предназначенных для приведения реле в действие.

17. Реле по п.16, отличающееся тем, что схема запрета имеет оптрон, вход которого соединен с указанными выводами, предназначенными для приведения реле в действие.

18. Реле по п.14, отличающееся тем, что оно имеет схему запрета, которая в случае определения совпадения кодов не допускает срабатывание реле при отсутствии разности потенциалов на указанных выводах, предназначенных для приведения реле в действие.

19. Реле по п.18, отличающееся тем, что схема запрета имеет оптрон, вход которого соединен с указанными выводами, предназначенными для приведения реле в действие.

20. Реле по п.15, отличающееся тем, что оно имеет схему запрета, которая в случае определения совпадения кодов не допускает срабатывание реле при отсутствии разности потенциалов на указанных выводах, предназначенных для приведения реле в действие.

21. Реле по п.20, отличающееся тем, что схема запрета имеет оптрон, вход которого соединен с указанными выводами, предназначенными для приведения реле в действие.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к устройствам управления подачей электропитания в электрическую цепь, в частности к реле для управления подачей электропитания в электрическую бортовую сеть автомобиля.

В современных автомобилях во избежание необходимости прокладывать электропроводку, рассчитанную на ток большой силы, к расположенным в кабине или салоне автомобиля выключателям, управляющим включением-выключением различного рода электрического оборудования, а также во избежание необходимости рассчитывать такие выключатели на передачу подобных токов большой силы часто используются реле. В качестве примера применения реле в этих целях можно назвать реле, которое используется для подключения дополнительных осветительных приборов и катушка которого включена в цепь включения дальнего света фар, а его многоамперные контакты включены в цепь подачи электропитания на эти дополнительные осветительные приборы. Без использования в электропроводке автомобиля подобного реле токовая нагрузка, создаваемая дополнительными осветительными приборами в дополнение к токовой нагрузке, создаваемой штатными фарами дальнего света, привела бы к выходу из строя переключателя дальнего/ближнего света и/или выключателя фар. Эту проблему можно было бы решить за счет установки на автомобиль при его изготовлении способной выдерживать ток большей силы электропроводки и рассчитанных на более высокую токовую нагрузку переключателей на тот случай, если владелец автомобиля решит установить на него дополнительные осветительные приборы, однако обычно этого не делают с целью экономии производственных расходов.

По аналогичным причинам, связанным с экономией расходов, такие реле, которые обычно представляют собой электромеханические устройства, хотя могут также представлять собой и полупроводниковые (т.е. транзисторные) приборы, используются и в других электрических цепях автомобиля. Так, например, реле используются в системе зажигания, в цепи электропитания топливного насоса и в системе впрыскивания топлива. Использование реле, таким образом, позволяет сократить до минимально возможной длину наиболее дорогостоящей электропроводки, рассчитанной на ток большой силы, что относится в первую очередь к цепи (рассчитанной на силу тока по меньшей мере 4 ампер), в которую включены блок плавких предохранителей, контакты реле и катушка (или катушки) зажигания, а также к цепи питания любых топливных насосов и топливных насосов высокого давления. Для соединения катушек реле, для срабатывания которых (катушек) необходимая сила тока может составлять лишь 5% или менее от силы тока, передаваемого по цепям, замыканием-размыканием которых управляют контакты реле, с выключателем зажигания можно использовать рассчитанную на ток гораздо меньшей силы электропроводку, а в самом выключателе зажигания использовать контакты, рассчитанные на гораздо меньший номинальный ток по сравнению с величиной номинального тока, на который должны быть рассчитаны эти контакты при соединении электрических цепей напрямую с выключателем зажигания.

В качестве другого примера применения реле в подобных целях можно назвать соленоид, используемый для включения стартера автомобиля. Однако при этом электропитание подается на соленоид только в том случае, когда выключатель зажигания находится в положении "пуск".

При применении реле в цепи зажигания и в цепи питания топливного насоса любого типа они должны быть замкнуты в том случае, когда выключатель зажигания находится в положении, соответствующем включенному зажиганию, и в положении, соответствующем работе стартера (положение "пуск").

Современные автомобильные иммобилайзеры, которые могут использоваться как самостоятельные устройства или в составе систем охранной сигнализации, обычно встраивают в электропроводку автомобиля с целью блокировать подачу электропитания в систему зажигания или на топливный(-ые) насос(-ы) до отключения иммобилайзера лицом, в распоряжении которого имеется соответственно ключ доступа к системе охранной сигнализации. Ранее в этих целях использовались ключи в истинном толковании этого слова, однако в более современных системах охранной сигнализации стали применяться электронные ключи, начиная от простых резистивных цепей, цифровых клавиатур и заканчивая сложными шифраторами, использующими цепочки двоичных кодов и системы скачкообразного изменения кода. При использовании всех подобных систем иммобилайзер необходимо встраивать в электропроводку автомобиля. При этом в существующую электропроводку автомобиля, чтобы в нее можно было встроить иммобилайзер, необходимо вносить соответствующие изменения, что связано со сравнительно высокими затратами времени и требует от осуществляющего подобную установку персонала определенных знаний устройства электропроводки автомобиля либо ее изучения, если он не знаком с устройством электропроводки автомобиля.

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать иммобилайзер, который позволял бы решить некоторые из описанных выше проблем либо который по меньшей мере можно было бы использовать в качестве альтернативы известным иммобилайзерам.

При использовании в настоящем описании термина "содержать" либо различных его производных, таких как "содержит" или "содержащий", подразумевается, если не указано иное, что в состав описываемого этим термином блока, устройства и т.п. входят все без исключения указанные элементы или группа элементов.

В настоящем изобретении предлагается реле, в частности для автомобиля, выполненное в виде сменного блока и имеющее переключательные средства для коммутации электрических цепей, управляющее средство для управления срабатыванием указанных переключательных средств и первое входное устройство, на которое подается управляющий ток для управляющего средства. Предлагаемое в изобретении реле имеет средство санкционирования срабатывания, разрешающее или запрещающее его срабатывание, имеющее второе входное устройство, в которое поступает вводимый извне код, память, в которой хранится присвоенный реле код, и компаратор, предназначенный для сравнения введенного кода с хранящимся в памяти кодом, причем управляющее средство приводит в действие переключательные средства в ответ на подачу управляющего тока на первое входное устройство при условии, что сравниваемые компаратором введенный код и хранящийся в памяти код совпадают между собой, а электропитание на активные электрические цепи реле подается через по меньшей мере один мостовой выпрямитель, включенный для выпрямления тока, поступающего через один или несколько элементов из числа первого входного устройства, переключательных средств и доступного заземления на массу. В соответствии с этим полярность подключения описанного выше реле не зависит от полярности выводов, к которым оно подсоединяется, и поэтому такое реле может использоваться в качестве вставного сменного блока, полярность подключения которого не зависит от полярности электропроводки исходного оборудования.

В качестве примера первого входного устройства реле можно назвать управляющую катушку стандартного реле (по меньшей мере при выявленном компаратором совпадении между введенным кодом и хранящимся в памяти кодом), а в качестве примера переключательных средств можно назвать контакты стандартного реле.

Обычно переключательные средства содержат переключающие контакты, используемые для коммутации (размыкания-замыкания) электрических цепей. Согласно одному из предпочтительных вариантов применения предлагаемого в изобретении реле его переключательные средства могут использоваться для подачи электроэнергии в первичную обмотку катушки зажигания, используемой в двигателе внутреннего сгорания с батарейной системой зажигания. В другом варианте применения предлагаемого в изобретении реле его переключательные средства могут использоваться для подачи электроэнергии в цепь питания топливного насоса одной либо обеих топливных систем автомобиля или системы впрыскивания топлива, используемой в двигателе внутреннего сгорания. Очевидно, что в качестве таких переключательных средств могут использоваться полупроводниковые приборы, например транзистор, тринистор или симистор.

Обычно управляющие средства содержат катушку электромеханического реле, имеющего переключательные средства, а также базу или затвор транзистора, тринистора или симистора, и при необходимости соответствующие задающие схемы.

Компаратор может представлять собой либо аналоговое устройство, сравнивающее поступающие в него аналоговые сигналы (например, сигналы, поступающие из резистивных цепей, или от источников опорного напряжения или тока, либо от цифроаналоговых преобразователей), либо устройство, реализованное на базе микропроцессора или программируемой логической матрицы (ПЛМ), либо иное электронное устройство, позволяющее сравнивать между собой введенный код, представленный в виде последовательно передаваемого двоичного кода, и хранящийся в памяти код.

Электропитание на активные электрические цепи реле предпочтительно подавать через его первое входное устройство.

В другом варианте подача электропитания на активные электрические цепи реле возможна через переключательные средства.

Согласно еще одному варианту подача электропитания на активные электрические цепи реле возможна через первое входное устройство и переключательные средства.

Предпочтительно, чтобы во всех рассмотренных выше альтернативных вариантах подачи электропитания на активные электрические цепи реле часть подводимой к ним электроэнергии поступала за счет создания разности потенциалов в результате заземления на массу, при этом реле для удобства подачи на него электропитания можно также непосредственно соединить с массой.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления изобретения код представляет собой последовательный двоичный код, поступающий во второе входное устройство от имеющегося в реле радиоприемника. В этом варианте такой код может передаваться от карманного передатчика, выполняющего функцию пульта дистанционного управления, или от съемного передатчика, запитываемого от предназначенного для этих целей соединителя. При применении предлагаемого в изобретении реле в автомобиле таким соединителем может служить специально предусмотренное для этой цели гнездо на панели приборов либо гнездо штатного или дополнительно установленного прикуривателя.

В другом варианте код представляет собой последовательный двоичный код, который поступает во второе входное устройство из усилительной схемы, соединенной с первым входным устройством, и который передается в линию электропитания от съемного передатчика, запитываемого через предназначенный для этих целей соединитель. Таким соединителем при применении предлагаемого в изобретении реле в автомобиле может служить, как и в предыдущем варианте, специально предусмотренное для этой цели гнездо на панели приборов либо гнездо штатного или дополнительно установленного прикуривателя.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления изобретения предлагаемое в нем реле имеет схему запрета, которая не допускает срабатывание переключательных средств при отсутствии разности потенциалов на первом входном устройстве.

Такая схема запрета предпочтительно имеет оптрон, вход которого соединен с первым входным устройством.

В другом варианте предлагаемого в изобретении реле оно также выполнено в виде сменного блока и снабжено средством санкционирования срабатывания, управляющим срабатыванием реле в ответ на поступление кода, совпадающего с хранящимся в реле кодом, причем электропитание на средство санкционирования срабатывания подается через по меньшей мере один мостовой выпрямитель, который соединен с выводами реле, предназначенными для приведения реле в действие, и/или с выводами реле, соединенными с переключательными средствами.

Электропитание на средство санкционирования срабатывания может подаваться через выводы, предназначенные для приведения реле в действие, через переключательные средства либо через те и другие.

Для приема переданного кода средство санкционирования срабатывания может содержать радиоприемник, разрешая срабатывание реле при определении совпадения кодов. Средство санкционирования срабатывания также может содержать усилительную схему, в которую от выводов, предназначенных для приведения реле в действие, поступает переданный код, который при использовании передается в линию электропитания от съемного передатчика, запитываемого через предназначенный для этих целей соединитель. Разрешение срабатывания реле также выдается при определении совпадения кодов.

Как и в первом варианте, предлагаемое в изобретении реле по второму варианту может иметь схему запрета, которая не допускает его срабатывание при отсутствии разности потенциалов на выводах, предназначенных для приведения реле в действие. В другом случае блокировка срабатывания реле может быть предусмотрена в случае определения совпадения кодов при отсутствии разности потенциалов на выводах, предназначенных для приведения реле в действие. В обоих случаях схема запрета может содержать оптрон, вход которого соединен с выводами, предназначенными для приведения реле в действие.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере двух предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - принципиальная схема устройства передачи кода, используемого в иммобилайзере, выполненном по первому варианту,

на фиг.2-4 - принципиальная схема реле, выполненного по первому варианту,

на фиг.5-7 - принципиальная схема реле, выполненного по второму варианту.

В обоих вариантах осуществления изобретения реле выполнены в виде вставных сменных, или автономных, реле, устанавливаемых на автомобиле и имеющих встроенные средства санкционирования срабатывания, которые разрешают или запрещают срабатывание реле и которые позволяют использовать такое реле в качестве иммобилайзера без необходимости внесения изменений в электропроводку автомобиля, что всегда требуется при использовании иммобилайзеров известного типа за исключением тех случаев, когда иммобилайзер входит в стандартную комплектацию автомобиля и устанавливается на него на заводе-изготовителе. Подобные реле могут встраиваться в схему подачи электропитания на соленоид стартера, в электропроводку системы зажигания, а также в схему электропитания топливных насосов обычного типа или топливных насосов, используемых в системах впрыскивания топлива. При этом без соответствующих средств санкционирования срабатывания, разрешающих срабатывание реле, становится невозможным активизировать соответствующую электрическую цепь, в которую встроено подобное реле, и тем самым становится невозможным запустить двигатель автомобиля. В обоих вариантах осуществления изобретения указанные средства санкционирования срабатывания, разрешающие или запрещающие срабатывание реле, наряду с переключательными средствами, выполненными в виде контактов 11, и управляющими средствами, выполненными в виде рабочей катушки 13, встроены в корпус реле и соединены с выводами 15, при этом такие средства санкционирования срабатывания, разрешающие или запрещающие срабатывание реле, расположены между выводами 15 и рабочей катушкой 13.

На фиг.1 показан первый вариант осуществления изобретения, в котором используется вставной модуль 17, который имеет контактные выводы 19 и который размещен в корпусе (на чертеже не показан), который можно вставить в гнездо прикуривателя, расположенное на панели приборов автомобиля, или в иное аналогичное приспособление, расположенное внутри автомобиля. При подаче электропитания на сменный модуль 17 его электрическими схемами генерируется кодированный путем частотной манипуляции (ЧМн) сигнал с частотой 52,5 кГц, который подается в электрическую бортовую сеть автомобиля.

Вставной модуль 17 имеет микропроцессор 21, который запрограммирован на периодическую передачу 32-разрядной цепочки данных, последовательно закодированных путем частотной манипуляции (ЧМн). Эти данные поступают в реализованный на базе полевых транзисторов усилитель 23 мощности, выходной сигнал которого через последовательно включенные резонансный контур 25 и простой полосовой фильтр 27 подается на трансформатор 29, который через соединение с исключительно малым импедансом выдает этот сигнал в линию электропитания, передавая таким путем указанные данные в электрическую бортовую сеть автомобиля.

Как показано на фиг.2-4, выводы 15 реле обозначены номерами 30, 85, 86 и 87. Такие номера используются для обозначения выводов стандартных автомобильных реле производства фирмы Bosch или Siemens. Несмотря на то, что многими другими изготовителями могут выпускаться реле, полностью совместимые по выводам с указанным выше, и/или даже реле с такой же системой нумерации выводов, тем не менее, как очевидно, существует и целый ряд изготовителей, которые не придерживаются данного стандарта маркировки выводов реле, и поэтому в подобном случае в представленную на чертеже схему потребуется внести некоторые изменения с целью обеспечить соответствие между расположением и ориентацией выводов вставного модуля и расположением и ориентацией гнезд в ответной части электрического разъема. В стандартных автомобильных реле производства фирмы Bosch или Siemens выводы, обозначенные номерами 85 и 86, всегда соединяются с катушкой стандартного реле, при этом их полярность может меняться. Вывод под номером 30 соединен с общим контактом стандартного реле, а вывод под номером 87 обычно соединен с нормально разомкнутым контактом стандартного реле. Полярность любых из указанных выше контактов стандартного реле также может варьироваться. Очевидно, что полярность контактов может варьироваться в зависимости от определяемой изготовителем схемы подключения реле к электрической бортовой сети автомобиля.

При приложении к выводам с номерами 85 и 86 электрического напряжения в 12 вольт генерируется сигнал, по которому реле замыкается. При этом предусмотрена схема запрета в виде оптрона 31, которая не допускает замыкания реле до тех пор, пока между выводами с номерами 85 и 86 не возникнет разность потенциалов. Основная причина, по которой в подобных целях предлагается использовать оптрон 31, а не простую мостовую схему, что не известно из уровня техники, состоит в возможности приложения положительного потенциала к любому из выводов с номерами 85 и 86 либо к ним обоим. Таким образом, замыкание реле возможно только при наличии разности потенциалов между выводами с номерами 85 и 86 и невозможно в том случае, если к ним обоим одновременно приложен одинаково высокий потенциал.

Учитывая, как указано выше, возможное варьирование полярности контактов реле, в схеме предусмотрен также мостовой выпрямитель 33, обеспечивающий соблюдение правильной полярности 5-вольтового регулятора 35. Если по какой-либо причине электропитание на выводы с номерами 85 и 86 не подается, то до поступления сигнала на подачу электропитания (на эти выводы) выводы с номерами 87 и 30, соединенные с нормально разомкнутыми контактами, могут запитываться от второго источника питания, при этом выдаваемое им напряжение должно иметь правильную полярность. Указанный мостовой выпрямитель 37 и позволяет при необходимости скорректировать полярность напряжения.

Ниже рассмотрено применение реле, выполненного по первому варианту, вместо стандартного реле стартера. После перевода выключателя зажигания в положение, в котором напряжение подается на вспомогательное оборудование, а затем в положение, соответствующее включенному зажиганию, на вставной модуль 17, вставленный в гнездо прикуривателя, начинает подаваться электропитание. При отсутствии напряжения питания на выводах с номерами 85 и 86 устройство может запитываться через выводы с номерами 30 и 87. Таким образом, в данном случае реле запитывается через выводы с номерами 30 и 87, при этом реле после подачи на него электропитания декодирует и верифицирует сигнал, выдаваемый вставным модулем 17. Модулированный путем ЧМн сигнал снимается с линии электропитания в точке VP и пропускается через полосовой фильтр 39 с ограничительными диодами 41. Затем этот слаботочный сигнал поступает в микропроцессор 43, где он усиливается и декодируется путем его сравнения с одним из кодов, хранящихся в памяти микропроцессора. При совпадении кодов на переключатель 45 выдается соответствующий сигнал, по которому происходит срабатывание этого переключателя, сопровождающееся подачей электропитания на катушку 13 реле, но лишь при условии получения соответствующего сигнала от оптрона 31. Применение оптрона 31 обеспечивает подачу электропитания на катушку 13 реле только при подаче электропитания на выводы с номерами 85 и 86, а не сразу же после установления подлинности кода. Таким образом, описанное выше устройство может использоваться согласно этому варианту осуществления изобретения в качестве сменного реле стартера.

Во многих автомобилях в период пуска двигателя, т.е. в период работы стартера, когда выключатель зажигания находится в положении "пуск", напряжение в электрической бортовой сети падает, и поэтому напряжение в гнезде прикуривателя снижается практически до нуля. С учетом этого микропроцессор 43 оснащен дополнительной памятью, в которой временно сохраняется поступивший в него сигнал, благодаря чему микропроцессор 43 располагает информацией, необходимой для выполнения им определенных операций, по результатам которых при условии подлинности кода на катушку 13 реле подается электропитание и замыкаются контакты 11 реле. В другом варианте для этой же цели, т.е. для непрерывного запитывания микропроцессора, можно использовать небольшую аккумуляторную батарею или миниатюризированный конденсатор большой емкости (емкостью 0,5 Ф или более).

На фиг.5-7 показан второй вариант осуществления изобретения, который в основном аналогичен первому варианту, за исключением того, что сигнал передается на реле беспроводным путем с помощью стандартных средств радиопередачи. В этом случае во избежание незаконного перехвата шифра, используемого для кодирования сигнала, используется метод шифрования, основанный на использовании случайных чисел.

Во втором варианте все элементы, которые конструктивно и функционально аналогичны таковым, рассмотренным в первом варианте, обозначены теми же позициями. Во втором варианте дополнительно предусмотрены радиоприемник, предназначенный для приема высокочастотного сигнала от передатчика, и электрически стираемое постоянное запоминающее устройство (ЭСПЗУ) 49, в котором хранится код или шифр, с которым микропроцессором 43 сравнивается поступивший от приемника двоичный сигнал, представленный в виде последовательности двоичных символов.

Указанный выше передатчик может представлять собой обычный, выполненный в виде пульта дистанционного управления карманный передатчик высокочастотных сигналов, шифруемых по методу, основанному на использовании случайных чисел, однако в другом варианте такой передатчик может быть встроен в устройство, вставляемое в гнездо прикуривателя. Такой передатчик начинает передавать соответствующий сигнал на иммобилайзер после включения зажигания.

В заключение следует отметить, что объем настоящего изобретения не ограничен конкретными вариантами его осуществления, представленными в приведенном выше описании.