李鑫+張玉鵬+趙亞群

摘 要：對于目前貨車加裝的輔助降溫設(shè)備存在安全隱患、操作不便捷、耗水量大等問題，對單片機自動控制、超聲波測距傳感器、輻射式溫度傳感器、微型增壓水泵等進行研究，提出一套節(jié)水式貨車噴霧裝置，擬為貨車降溫提供新思路。

關(guān)鍵詞：節(jié)水；降溫裝置；單片機控制

中圖分類號：U436.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0077-01

1 項目背景

由于我國地形復雜，西部、西南部等地多山，道路連續(xù)下坡、長距離下坡較為常見。大型貨車制動鼓、輪胎的散熱一直是困擾司機們的難題?；谘b置技術(shù)成熟、價格低廉、維修成本低等因素，國內(nèi)大貨車的制動器普遍采用鼓式制動器。而鼓式制動器散熱性差，當大貨車長時間下坡時，司機頻繁使用制動器，制動摩擦片與制動鼓摩擦產(chǎn)生大量熱量，導致汽車制動鼓、輪胎溫度的不斷升高。這將可能導致爆胎、制動失效等嚴重后果[1]。因此，及時給制動鼓以及輪胎降溫對于保障司機行車安全具有重大意義。

2 實施方案

該節(jié)水式貨車輔助降溫裝置主要組成部分包括水箱、微型高壓水泵、控制箱、電磁閥控式噴嘴和置于駕駛室的顯示屏，如圖1所示。

2.1 工作方式

該裝裝置主要有兩種工作模式，即高速路控溫和長下坡制動降溫。

（1）高速路控溫。貨車在高速路上長時間高速運行時，紅外測溫傳感器一旦探測到輪胎或制動鼓的實際溫度高于設(shè)定值T0，系統(tǒng)自動控制微型電動水泵取水，并通過電磁閥打開噴水開關(guān)。噴頭將高壓水霧噴灑至輪胎或制動鼓以降溫。據(jù)溫度持續(xù)反饋的溫度信息，控制系統(tǒng)相應地調(diào)整噴水時間和噴水量。在節(jié)約水資源的同時防止過多的水灑落到路面，造成路面結(jié)冰而影響交通安全。

（2）長下坡制動降溫。司機可根據(jù)路標提示提前打開手動開關(guān)，啟動降溫裝置預冷制動鼓、車輪。即將到達坡口時關(guān)閉手動開關(guān)，此后裝置開始自動控溫。

2.2 組成模塊

2.2.1 監(jiān)測模塊

（1）液位監(jiān)測傳感器。該液位傳感器實質(zhì)為超聲波測距傳感器，傳感器安裝于水箱頂部，通過非接觸式[2]測量水箱內(nèi)液面相對箱頂?shù)木嚯x，以反映水箱內(nèi)剩余水量。水箱剩余水量將通過置于駕駛室的屏幕以圖形化的方式表達。水位低于警戒線（司機可自定義）時，幕也將顯示提醒補水的信息以提醒司機及時補充冷卻水。通過該傳感器單片機還將記錄本裝置一段時間內(nèi)用水量。

（2）溫度監(jiān)測模塊。采用紅外測溫傳感器來實時監(jiān)測制動鼓、車胎的溫度，為單片機提供判斷依據(jù)，同時該溫度信息也將通過置于駕駛室的屏幕顯示出來。紅外測溫傳感器為非接觸式測溫傳感器[3]，制成獨立模塊，便于更換。

2.2.2 增壓模塊

目前市場上的貨車輔助降溫裝置按水的動力源來分可分為兩種，即自流式和氣壓式[4]。自流式淋水器一般將水箱裝載于較高的位置，依靠水的重力作用向下流淌。該種方式成本小，但存在水壓不高、容易堵塞等缺陷。氣壓式淋水器通過與貨車儲氣筒相連，將水箱中的水壓出去。該種方式壓力充足，但由于氣壓淋水器是從儲氣筒中取氣，長時間使用會使剎車氣壓不夠而影響剎車系統(tǒng)的正常運行，具有一定安全隱患。

鑒于以上分析，本裝置取水動力將依靠微型電動水泵，相比于自流式和氣壓式，該種方式壓力充足，且不影響剎車系統(tǒng)，效果好、安全性高。一般該種微型增壓水泵采用12V直流供電，功率低至20～60W，可接車載電瓶。

2.2.3 屏幕顯示模塊

在駕駛室設(shè)置一個觸控液晶屏幕模塊用于顯示當前輪胎、制動鼓溫度和水箱內(nèi)剩余水量，并提供裝置工作方式的切換，即用戶可通過該上位機實現(xiàn)手動控溫和自動控溫之間的切換選擇。用戶還可通過屏幕設(shè)置安全溫度范圍以及安全水位。觸摸屏模塊與控制箱內(nèi)的主控單片機之間遵循RS232通訊協(xié)議。

2.3 控制方案

該裝置控制系統(tǒng)框圖如圖2所示，單片機對紅外測溫模塊、液位監(jiān)測模塊傳送的數(shù)據(jù)進行實時處理，并做出相應反饋。當車胎、制動鼓溫度高于預設(shè)“安全值”時，單片機控制電磁閥開，使得噴頭開始噴霧降溫。當水箱液位低于安全水位時，通過屏幕發(fā)出報警信息，提醒司機及時補充冷卻水。觸摸屏置于駕駛室，司機可通過屏幕獲取當前測量溫度、剩余水量，也可通過屏幕設(shè)置安全溫度T0和安全水位，還可通過屏幕切換裝置工作方式（自動或手動）。

3 結(jié)語

該裝置以單片機為控制核心，借助超聲波測距傳感器、紅外測溫傳感器實現(xiàn)對輪胎、制動鼓溫度有效自動控制。且自帶增壓裝置，保障了其可靠性。該裝置將使司機能專注于駕駛，減少由于人工操縱降溫裝置不靈活、分散注意力而釀成交通事故的隱患，保障其行車安全。

參考文獻

[1]陳朝暉.汽車制動對安全行駛的影響[J].熱帶農(nóng)業(yè)工程，2003（02）：31-32.

[2]苑潔，常太華.基于STM32單片機的高精度超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子設(shè)計工程，2011（15）：76-78.

[3]張日欣.基于MLX90614的非接觸式體溫測量系統(tǒng)設(shè)計[J].軟件導刊，2009（03）：105-107.

[4]閆松濤.加裝制動淋水器的正確方法_閆松濤[J].汽車科技，2007（1）：54.