汽車(chē)緊急制動(dòng)警示裝置的設(shè)計(jì)

邵長(zhǎng)青

摘 要：汽車(chē)行業(yè)取得了大力的發(fā)展，同時(shí)造成的交通事故越來(lái)越多，其中很大一部分的事故都是因?yàn)榫o急制動(dòng)造成的追尾事故。設(shè)計(jì)了一種汽車(chē)緊急制動(dòng)警示系統(tǒng)，對(duì)其設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了分析，同時(shí)設(shè)計(jì)了基本結(jié)構(gòu)。實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)表明，該裝置控制較準(zhǔn)確。

關(guān)鍵字：汽車(chē);緊急制動(dòng);傳感器;設(shè)計(jì)

0 引言

近幾年，汽車(chē)工業(yè)大量發(fā)展;同時(shí)公路越來(lái)越寬敞，汽車(chē)的行駛速度可以越來(lái)越快。以上兩個(gè)原因，造成我國(guó)汽車(chē)總數(shù)交通事故長(zhǎng)期保持在20萬(wàn)以上，死亡人數(shù)保持在6萬(wàn)以上，其中追尾事故占到事故的50%。造成追尾最主要的原因是警示不及時(shí)，當(dāng)汽車(chē)出現(xiàn)緊急情況或者出現(xiàn)故障時(shí)，由人手動(dòng)打開(kāi)危險(xiǎn)警報(bào)燈（雙跳燈）警示。但是很多時(shí)候根本來(lái)不及做這些事情，本來(lái)是很小的事故，但是來(lái)不及點(diǎn)亮危險(xiǎn)警報(bào)燈而造成了更大的損失。本文設(shè)計(jì)了一套汽車(chē)緊急制動(dòng)警示裝置，它能使后面的汽車(chē)很好地分辨前面汽車(chē)是急剎車(chē)還是緩剎車(chē)。

1 汽車(chē)緊急制動(dòng)警示裝置的設(shè)計(jì)基本思路

汽車(chē)緊急制動(dòng)警示裝置的設(shè)計(jì)基本思路就有利用前車(chē)自動(dòng)點(diǎn)亮的危險(xiǎn)警報(bào)燈提醒后車(chē)注意安全。具體如下：汽車(chē)緊急制動(dòng)警示裝置在緊急制動(dòng)時(shí)，能夠自動(dòng)打開(kāi)警示燈閃爍警示（緊急制動(dòng)傳感器判斷汽車(chē)是否進(jìn)行緊急制動(dòng)，如果出現(xiàn)緊急制動(dòng)，傳感器自動(dòng)接通，接通信號(hào)輸給控制模塊，控制模塊點(diǎn)亮警示燈），后車(chē)駕駛員就能很好地分辨前車(chē)是急剎車(chē)還是緩剎車(chē)，從而提前做好減速避讓措施。當(dāng)駕駛員把車(chē)速提高到正常的速度（40km/h）時(shí)，危險(xiǎn)警報(bào)燈自動(dòng)熄滅，不需要人為的操縱。

設(shè)計(jì)的緊急制動(dòng)警示裝置總共包括三部分，分別是傳感器（車(chē)速傳感器、緊急制動(dòng)傳感器）、執(zhí)行器（繼電器、電子頻閃器、危險(xiǎn)警報(bào)燈）、電子控制單元。此裝置的工作原理圖如下圖1所示。

2 汽車(chē)緊急制動(dòng)警示裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 緊急制動(dòng)傳感器的確定

緊急制動(dòng)傳感器選用水銀傳感器。水銀傳感器結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，一個(gè)完全密封的玻璃容器當(dāng)中存著一小滴水銀，為了防止氧化，注入惰性氣體或者直接抽成真空，同時(shí)在容器（靜態(tài)時(shí)）遠(yuǎn)離水銀的一端引出兩個(gè)電極，結(jié)構(gòu)如圖2所示。水銀傳感器的工作原理也相當(dāng)簡(jiǎn)單，在汽車(chē)進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生減速度，這個(gè)時(shí)候因?yàn)閼T性作用，水銀傳感器也產(chǎn)生減速度，水銀就會(huì)往減（加）速度方向流動(dòng)，原來(lái)兩個(gè)電極之間是斷開(kāi)的，現(xiàn)在水銀因?yàn)槭菍?dǎo)體，就把兩電極接通，這樣水銀傳感器就發(fā)出信號(hào)，最后傳輸給ECU。

2.2 車(chē)速傳感器的確定

汽車(chē)上有現(xiàn)成的車(chē)速傳感器，所以不需要單獨(dú)安裝新的車(chē)速傳感器。大部分汽車(chē)有的車(chē)速傳感器都是磁感應(yīng)式的。信號(hào)盤(pán)、永久磁鐵、一組感應(yīng)線圈、屏蔽裝置、傳輸線構(gòu)成了車(chē)速傳感器。信號(hào)盤(pán)有一定數(shù)量的凸齒，裝在變速器的輸出軸上，隨著變速器的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。感應(yīng)線圈繞在永久磁鐵上，永久磁鐵用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，感應(yīng)線圈用來(lái)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.3 電子控制單元中的單片機(jī)確定

電子控制單元（車(chē)載電腦）相當(dāng)于電腦的CPU一樣，英文簡(jiǎn)稱為ECU，它是以單片機(jī)為核心，電阻、晶體管、門(mén)電路等其他電子元件為輔，同時(shí)加入使電腦能自行運(yùn)轉(zhuǎn)的軟件控制程序的電子控制裝置。結(jié)合緊急制動(dòng)警示控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，需要選用具有多功能模塊、邏輯運(yùn)算快、成本低、集成度高的單片機(jī)，所以選用了freescale生產(chǎn)的單片機(jī)。所選用的單片機(jī)為MC9S12單片機(jī)。

3 實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)

3.1 各部件安裝位置的確定

為了方便安裝及提高線路的緊湊性，緊急制動(dòng)傳感器安裝在單片機(jī)的旁邊，同時(shí)危險(xiǎn)警示燈的頻閃器和繼電器也一起安裝在一起，最后把這些部件一起裝于一個(gè)密封的塑料盒子里面。

為了接線方便，在排除信號(hào)干擾的前提下，把整個(gè)緊急制動(dòng)警示裝置安裝于汽車(chē)蓄電池的旁邊。同時(shí)把此裝置的兩根引出導(dǎo)線接到蓄電池的正負(fù)極，另外兩根導(dǎo)線與危險(xiǎn)警示燈項(xiàng)鏈。

3.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

所有的部件都安裝到位且導(dǎo)線連接好后，要對(duì)汽車(chē)緊急制動(dòng)警示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在本次實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，為了驗(yàn)證汽車(chē)緊急制動(dòng)警示裝置在低速、中速、高速各種狀態(tài)下都能發(fā)揮良好的作用，測(cè)試選用了具有代表性的三個(gè)車(chē)速：分別是40km/h，70km/h，100km/h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明緊急制動(dòng)警示裝置在高，中、低速三種狀態(tài)在緊急制動(dòng)下都能自動(dòng)點(diǎn)亮危險(xiǎn)警示燈。

4 結(jié)論

汽車(chē)安全性是重大的世界性課題，各國(guó)都在進(jìn)行汽車(chē)安全性研究，不斷的開(kāi)發(fā)各種新技術(shù)來(lái)提高汽車(chē)的安全性，從而降低人員的死傷率。本課題的任務(wù)是自主開(kāi)發(fā)一套汽車(chē)防追尾技術(shù)（汽車(chē)緊急制動(dòng)警示系統(tǒng)），對(duì)研發(fā)電控制動(dòng)系統(tǒng)提供技術(shù)參考。從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，汽車(chē)緊急制動(dòng)警示系統(tǒng)效果較良好，各部分功能都能實(shí)現(xiàn)。

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