汽車緊急制動(dòng)警示裝置的設(shè)計(jì)

邵長青

（浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,杭州 310018）

0 引言

近幾年，汽車工業(yè)大量發(fā)展；同時(shí)公路越來越寬敞，汽車的行駛速度可以越來越快。以上兩個(gè)原因，造成我國汽車總數(shù)交通事故長期保持在20萬以上，死亡人數(shù)保持在6萬以上，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)汽車出現(xiàn)緊急情況或者出現(xiàn)故障時(shí)，由人手動(dòng)打開危險(xiǎn)警報(bào)燈（雙跳燈）警示。但是很多時(shí)候根本來不及做這些事情，本來是很小的事故，但是來不及點(diǎn)亮危險(xiǎn)警報(bào)燈而造成了更大的損失。本文設(shè)計(jì)了一套汽車緊急制動(dòng)警示裝置，它能使后面的汽車很好地分辨前面汽車是急剎車還是緩剎車。

1 汽車緊急制動(dòng)警示裝置的設(shè)計(jì)基本思路

汽車緊急制動(dòng)警示裝置的設(shè)計(jì)基本思路就有利用前車自動(dòng)點(diǎn)亮的危險(xiǎn)警報(bào)燈提醒后車注意安全。具體如下：汽車緊急制動(dòng)警示裝置在緊急制動(dòng)時(shí)，能夠自動(dòng)打開警示燈閃爍警示（緊急制動(dòng)傳感器判斷汽車是否進(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，接通信號輸給控制模塊，控制模塊點(diǎn)亮警示燈），后車駕駛員就能很好地分辨前車是急剎車還是緩剎車，從而提前做好減速避讓措施。當(dāng)駕駛員把車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。

圖1 汽車緊急制動(dòng)警示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 汽車緊急制動(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)簡單，在汽車進(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)，原來兩個(gè)電極之間是斷開的，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，最后傳輸給ECU。

圖2 水銀傳感器的結(jié)構(gòu)

2.2 車速傳感器的確定

汽車上有現(xiàn)成的車速傳感器，所以不需要單獨(dú)安裝新的車速傳感器。大部分汽車有的車速傳感器都是磁感應(yīng)式的。信號盤、永久磁鐵、一組感應(yīng)線圈、屏蔽裝置、傳輸線構(gòu)成了車速傳感器。信號盤有一定數(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，永久磁鐵用來產(chǎn)生磁場，感應(yīng)線圈用來感應(yīng)電動(dòng)勢。結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 車速傳感器的結(jié)構(gòu)

2.3 電子控制單元中的單片機(jī)確定

電子控制單元（車載電腦）相當(dāng)于電腦的CPU一樣，英文簡稱為ECU,它是以單片機(jī)為核心，電阻、晶體管、門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，在排除信號干擾的前提下，把整個(gè)緊急制動(dòng)警示裝置安裝于汽車蓄電池的旁邊。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，要對汽車緊急制動(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，測試選用了具有代表性的三個(gè)車速：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

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

[1]李銘澤.傳感器在汽車上的應(yīng)用及性能要求[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)，2012:14-15.

[2]劉一瑋.幾種車速傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào),2013:34-36.

[3]羅亞非.單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011:57.