機(jī)動(dòng)車的防誤踩油門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郗艷華 李東旭 劉平 程靜

1.陜西咸陽師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院, 陜西 咸陽 712000;

2. 陜西省咸陽市實(shí)驗(yàn)中學(xué), 陜西 咸陽712000

引言

由于機(jī)動(dòng)車上剎車踏板旁邊就是油門踏板，并且都由右腳控制，因此司機(jī)在遇到突發(fā)情況時(shí)，往往會(huì)將油門當(dāng)剎車踩而導(dǎo)致極為嚴(yán)重的交通事故發(fā)生。針對(duì)此種情況，本文設(shè)計(jì)一種油門防誤踩控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)在判斷油門被誤踩時(shí)，將控制機(jī)動(dòng)車點(diǎn)火電路斷開，機(jī)動(dòng)車及時(shí)制動(dòng)并且進(jìn)行報(bào)警提示。

1 誤踩油門情況分析

誤踩油門操作的原因主要有以下幾種情況：

有些駕駛新手由于緊張、生疏等原因，在起步或倒車時(shí)常常會(huì)誤將油門踏板當(dāng)作剎車踏板踩下而發(fā)生交通事故；或在高速前進(jìn)時(shí)遇到突發(fā)情況時(shí)，駕駛員不能迅速正確應(yīng)對(duì)，也會(huì)發(fā)生誤踩油門操作而導(dǎo)致事故的發(fā)生。分析上述情況后可知，遇到緊急情況急速踩下油門踏板時(shí)，油門踏板受力，油門踏板運(yùn)動(dòng)速度和加速度要比正常踩油門時(shí)大很多。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)一種控制系統(tǒng)，只要在油門踏板上加裝合適的傳感器（壓力傳感器、速度 或加速度傳感器），當(dāng)誤踩油門時(shí)，傳感器送出信號(hào)大于設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)將使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火并同時(shí)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

2 設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如下圖1示：

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)由信息采集模塊、控制模塊和執(zhí)行模塊三部分組成。其中，信息采集模塊不斷地將傳感器采集信號(hào)傳輸給控制模塊stc89c52單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)接收信息進(jìn)行分析處理。當(dāng)控制模塊接收到壓力傳感器、速度或加速度傳感器中傳感器采集的信號(hào)后，便將其與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較時(shí)，只要任意一個(gè)信號(hào)超過預(yù)設(shè)值，都將會(huì)判定油門被當(dāng)作剎車誤踩，同時(shí)給執(zhí)行模塊發(fā)出信號(hào)。這時(shí)一方面報(bào)警電路通知后面車輛減速或剎車，繼電器斷開發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火電路，另一方面鋼絲繩拉動(dòng)剎車踏板進(jìn)行剎車。

2.1 壓力傳感器

由于正常情況下踩踏油門的力度均在幾十牛以下，而在出現(xiàn)突發(fā)危急狀況時(shí)，施加在油門踏板上的力可以達(dá)到幾百牛以上，因此可在油門踏板處安裝一個(gè)預(yù)設(shè)作用力的壓力傳感器開關(guān)。正常踩油門時(shí)，該開關(guān)不會(huì)閉合，在踩踏油門力度大于預(yù)設(shè)作用力時(shí)，開關(guān)才會(huì)閉合，控制單元將判定此次為誤踩油門。

2.2 速度和加速度傳感器

誤踩油門時(shí)，踏板運(yùn)動(dòng)速度和加速度都要比正常踩油門大得多，因此可以將安裝在踏板附件的速度和加速度傳感器采集信號(hào)作為誤踩油門判定的信號(hào)，當(dāng)控制模塊檢測(cè)到油門踏板運(yùn)動(dòng)速度或加速度超過其預(yù)設(shè)值時(shí)，將判定油門被誤踩。

3 執(zhí)行模塊

執(zhí)行模塊由報(bào)警部分、發(fā)動(dòng)機(jī)熄火和制動(dòng)部分組成。當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到誤踩油門時(shí)，將發(fā)出控制信號(hào)，由發(fā)光二極管和電阻組成報(bào)警電路給出報(bào)警信號(hào)，提醒后面車輛減速或剎車；同時(shí)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火電路中的繼電器電路工作，斷開點(diǎn)火電路，并且通知制動(dòng)系統(tǒng)使機(jī)動(dòng)車及時(shí)剎車。制動(dòng)部分由力矩電機(jī)和纏繞有鋼絲繩的繞線組組成，繞線組固定在電機(jī)輸出轉(zhuǎn)軸上，鋼絲繩一端固定在繞線組上，另一端鉸接在制動(dòng)踏板的支撐桿上位于靠近制動(dòng)踏板的位置處。在正常剎車時(shí)，不影響剎車踏板工作，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到誤踩油門時(shí)，控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)繞線組轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絲繩拉動(dòng)剎車踏板實(shí)現(xiàn)緊急剎車。實(shí)驗(yàn)中采用步進(jìn)電機(jī)替代力矩電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和移動(dòng)量由單片機(jī)提供的脈沖信號(hào)頻率和脈沖數(shù)來控制。在機(jī)動(dòng)車停穩(wěn)之后，利用復(fù)位按鍵使剎車踏板復(fù)位。

4 結(jié)語

該系統(tǒng)能根據(jù)信息采集模塊的信號(hào)判斷油門是否被誤踩，并采取有效的制動(dòng)措施，可以有效減少交通事故的發(fā)生，易于實(shí)現(xiàn)，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

[1]賈佳鵬.防誤踩油門裝置的設(shè)計(jì)構(gòu)想.汽車電器，2006.8:8-9.

[2]房小平，房毅卓.防止誤將油門當(dāng)剎車事故裝置開發(fā)設(shè)計(jì).廣州城市職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008.2(4):41-43.

[3]張勁.基于單片機(jī)控制的誤踩汽車油門的自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng).科協(xié)論壇，2009.11:83-83.