一種防止車內兒童窒息裝置的設計

李亞鵬 蔡建華 楊浩佳 邱林檳 李 想

（東莞職業技術學院，東莞 523808）

引 言

隨著我國經濟的快速發展，汽車保有量也在飛速增加，汽車已經成為人們日常生活工作中最便捷的交通工具，然而兒童在車內窒息致死的事故時常發生，嚴重影響人民生命與財產安全。如果家長將兒童遺忘在車內，加之車內溫度高、空間密閉很容易導致兒童窒息身亡，因此設計一種防止車內兒童窒息裝置方便解救兒童。

目前，已有校車安裝有防遺忘裝置，如上下車刷卡、幼兒園校車防遺忘巡視按鈕等。防遺忘巡視系統是指在車輛熄火拔掉鑰匙后，會自動發出“請巡視車廂”提示，司機或者監護員必須走到車廂后部按下巡視按鈕，才能消除提示音，車才能被鎖上。但上述方法操作復雜，涉及的人為因素較多，且不能解決私家車防遺忘的要求。

一、設計思路

本裝置利用安裝在乘員室內的LH1954 型紅外線傳感器檢測車內是否有乘員，利用PT100 熱電阻型溫度傳感器對乘員室內的溫度進行監控，利用CY-9 型O2 傳感器監測乘員室內O2 的實時濃度。將采集到的紅外線信號、溫度信號、O2 的濃度信號直接送入主控單元，在MC9S12XS128 型單片機內，將實測數據與溫度、氧氣濃度極限值進行比較，進而可以判斷該車是否存在使兒童窒息的潛在危險。若車中有兒童并且溫度、O2 濃度達到極限值，單片機則控制聲音報警器工作，提醒周圍群眾解救車內乘員。該裝置能夠有效防止乘員車內窒息致死的事故發生，且該裝置結構簡單，易于實現。

二、實施方式

本裝置包括安裝在汽車駕駛室內的紅外線傳感器、溫度傳感器、O2 傳感器和安裝在發動機艙內的聲音報警裝置分別與一個單片機相連接。

紅外線傳感器選擇LH1954 型紅外線傳感器，溫度傳感器選擇PT100 熱電阻型溫度傳感器，O2 傳感器選擇CY-9型O2 傳感器。單片機采用MC9S12XS128 型單片機。其主要原理是： 首先利用紅外線傳感器檢測車內是否有兒童，如果檢測有兒童在車內并且溫度和O2 濃度達到極限值則接通電路控制聲音報警器使之工作來提醒駕駛員。如果檢測到沒有兒童，即使溫度和氧氣濃度達到了極限值也不報警。

圖1 系統結構框圖

紅外線傳感器電路原理圖，如圖2 所示，圖中R1、C1為退交電路，R2 為傳感器負載電阻。傳感器的輸出信號經C2 耦合到運算放大器IC1。電阻R3、R5 將放大器偏置電源電壓的一半（使交流信號在其靜態值上下變化），其增益取決于R6 與R4 的比值。經IC1 放大的信號經過電容C5 耦合后輸入放大器IC2，其增益取決于R10 與R7 的比值，經兩級放大后，信號放大4050 倍左右，IC2 在無信號輸入時，其輸出約為4.5V 的直流。圖中C3、C9 為退交連電容。IC3為電壓比較器。它的同向輸入端由電阻R11、R12、R14 分壓而得到基準電壓。調節W 使比較器同相端電壓為2.5V—4V 左右變化。無人進入無外線檢測范圍內時無信號輸入。反相輸入端電壓大于同向端電壓。比較器輸出為低電平。當有人進入視野中時，比較器翻轉，輸出為高電平。

圖2 紅外線傳感器電路原理圖

結 語

本文設計了一種防止車內兒童窒息裝置，采用包括安裝在汽車駕駛室內的紅外線傳感器、溫度傳感器、O2 傳感器和安裝在發動機艙內的聲音報警裝置分別與MC9S12XS128型單片機相連接。利用紅外線傳感器檢測車內是否有兒童，如果檢測有兒童在車內并且溫度和O2 濃度達到極限值則接通電路控制聲音報警器使之工作來提醒駕駛員。如果檢測到沒有兒童，即使溫度和氧氣濃度達到了極限值也不報警。該裝置簡單實用，能夠有效防止車內兒童遺忘且該裝置結構簡單，易于實現。

作者簡介：姓名：李亞鵬，出生年月：1988 02 ，民族：漢，性別： 男，籍貫寧夏 ，學歷：碩士， 職稱：講師， 研究方向：汽車新能源