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        一款汽車機(jī)械手剎智能報警系統(tǒng)的設(shè)計

        2021-06-28 12:23:46尹東曉趙鋒張永霞葉偉群
        電子測試 2021年2期
        關(guān)鍵詞:手剎駐車駕駛員

        尹東曉,趙鋒,張永霞,葉偉群

        (羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東羅定,527200)

        0 引言

        隨著我國人民生活水平的提高,目前中國汽車千人保有量接近200輛,達(dá)到世界平均水平,未來擴(kuò)大汽車消費(fèi)仍有較大空間,所以交通安全將一直是我們應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的問題。手剎又稱駐車制動器,在車輛停穩(wěn)后用于穩(wěn)定車輛,避免車輛特別是在斜坡路面停車時由于溜車造成事故。雖然電子手剎在汽車配置中的比例在不斷升高,但是機(jī)械手剎因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單可靠性高,成本低,且不受油電等因素影響等優(yōu)點(diǎn),經(jīng)調(diào)查,除部分中高端乘用車裝備有電子駐車制動系統(tǒng)外,市場上大部分汽車特別是危險性很高的大型貨車都依然裝配的是機(jī)械手剎。但是如果駕駛員在停車后,忘記拉起駐車制動器,就會發(fā)生溜車,嚴(yán)重的會造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。相反如果駕駛員在汽車起動后忘記放下駐車制動器,會對剎車片造成很大的磨損,而且會伴隨較大的異響,嚴(yán)重者會產(chǎn)生黑煙。為了盡可能避免這種情況的發(fā)生,研發(fā)一款簡單智能機(jī)械手剎誤操作報警裝置,可以盡可能的杜絕該類事故的發(fā)生,減少人民生命和財產(chǎn)的損失。

        1 控制方案分析

        汽車手剎是汽車使用過程中的一個非常重要的安全設(shè)備,在使用過程中,對于機(jī)械手剎的誤操作主要是兩種情況。第一種是在停車時忘記拉起手剎,嚴(yán)重的會造成溜車事故;第二種是在汽車啟動后,忘記放下手剎,造成了手剎的過度磨損甚至?xí)苯訐p壞,造成經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。本文通過對點(diǎn)火開關(guān)信號、駕駛座椅壓力信號、手剎位置信號、汽車傾斜角度信號、汽車轉(zhuǎn)速信號等進(jìn)行檢測,根據(jù)汽車使用狀態(tài),判斷果手剎位置是否正確,若不正確,按照危險程度,通過喇叭分等級報警提醒司機(jī)及時進(jìn)行修正。

        2 控制系統(tǒng)設(shè)計

        系統(tǒng)的設(shè)計思路如下:首先是針對停車時忘記拉起手剎的誤操作進(jìn)行警示。分兩種情況,第一種是熄火停車,控制流程是:系統(tǒng)跟蹤點(diǎn)火開關(guān)信號,當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)信號斷開時,延時5S,然后檢測手剎信號,判斷手剎是否拉起;第二種是臨時停車,駕駛員在臨時停車時,經(jīng)常會因?yàn)橥\嚂r間短,而忽略手剎操作,這種情況比較常見,針對這種風(fēng)險系統(tǒng)專門設(shè)計了規(guī)避策略??刂屏鞒淌牵合到y(tǒng)跟蹤點(diǎn)火開關(guān)信號,當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)信號不為零時,判斷駕駛位是否有人,如果駕駛座位無人,再檢測手剎信號,判斷手剎是否拉起。以上兩種情況發(fā)生時,如果手剎沒有拉起,則系統(tǒng)進(jìn)行聲光報警。本系統(tǒng)可以根據(jù)事故可能造成的危害程度,分級別進(jìn)行報警處理。首先根據(jù)傾角傳感器來判讀汽車是否停在有坡度的位置,同時設(shè)計了室內(nèi)和室外兩個報警裝置,以提高報警的效果。如果停在坡道上,發(fā)生溜坡造成事故的風(fēng)險較大,則進(jìn)行車內(nèi)和車外喇叭一級報警(大音量);如果是在平路,則車內(nèi)和車外喇叭二級報警(音量較?。?。車內(nèi)喇叭提醒司機(jī)及時拉起手剎,車外喇叭提醒汽車周圍人員注意安全,汽車發(fā)生溜坡時可以及時躲避,避免造成人身傷亡。系統(tǒng)會一直跟蹤手剎狀態(tài),直到拉起手剎,報警才會停止。駕駛員在臨時停車時,經(jīng)常會因?yàn)橥\嚂r間短,而忽略手剎操作,這種情況比較常見,針對這種風(fēng)險系統(tǒng)專門設(shè)計了規(guī)避策略。

        其次是在車輛正常行駛過程中,針對駕駛員忘記放下手剎的情況進(jìn)行警示。控制流程是:系統(tǒng)跟蹤點(diǎn)火開關(guān)信號不為零時,判讀駕駛員是否在座位上,如果根據(jù)座椅檢測傳感器判斷出駕駛員在座位上,接著讀取OBD車速信號,當(dāng)車輛速度大于10Km/h,并延時10S后,則判斷手剎是否拉起,如果是拉起狀態(tài),說明駕駛員存在忘記放下手剎的誤操作,則車內(nèi)小喇叭發(fā)出一級報警,提醒駕駛員放下手剎,系統(tǒng)會一直跟蹤手剎狀態(tài),直到放下手剎,報警才會停止。

        本控制系統(tǒng)的控制流程如圖1所示。

        圖1 智能手剎報警系統(tǒng)控制流程圖

        3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        本控制系統(tǒng)的控制單元采用80C51通用型單片機(jī),本系統(tǒng)要采集的輸入信號有:點(diǎn)火開關(guān)信號、傾角傳感器信號、手剎狀態(tài)信號、座椅檢測傳感器信號、和車速信號。輸出包括有車內(nèi)和車外的報警裝置。

        圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        本系統(tǒng)采用了SCA60C單軸傾角傳感器模塊,該傳感器的輸出信號為模擬電壓輸出,0.5V-4.5V對應(yīng)傾角0-180°,可用單片機(jī)AD模塊進(jìn)行采集,該傳感器的調(diào)整精度為±1°,滿足本系統(tǒng)精度要求。車速信號采用ES3144霍爾傳感器,該傳感器信號輸出的是TTL高低電平,可直接接入單片機(jī),可使用單片機(jī)中斷進(jìn)行計數(shù),完成車速信號的采集。點(diǎn)火開關(guān)信號則通過汽車保險絲盒取電器對汽車上受點(diǎn)火開關(guān)控制的保險進(jìn)行取電,作為點(diǎn)火開關(guān)信號。手剎信號則通過一根導(dǎo)線絞接在手剎開關(guān)與儀表間的導(dǎo)線上,對手剎信號進(jìn)行采集。座椅檢測傳感器屬于壓力傳感器,當(dāng)座位有人時,傳感器接通,電阻小于100歐;當(dāng)座位沒人時,傳感器屬于斷開狀態(tài),電阻大于1M。該傳感器至少有一個觸點(diǎn)接通時,傳感器就接通,可以實(shí)現(xiàn)駕駛員是否在座椅上的判斷。

        圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        4 結(jié)論

        經(jīng)過調(diào)試,當(dāng)正常行駛中,駕駛員忘記放下手剎時,系統(tǒng)會及時報警,可以保護(hù)車輛,避免對手剎造成過度磨損形成安全隱患。而當(dāng)停車后,特別是針對比較常見的臨時停車,如果駕駛員忘記拉起手剎,本系統(tǒng)根據(jù)采集的信號判斷危險程度,及時進(jìn)行對應(yīng)的車內(nèi)和車外的一級和二級報警,提醒駕駛員及時拉起手剎,同時提醒車輛周圍行人注意躲避。盡可能的避免因?yàn)槭謩x操作不當(dāng)而引起的人身傷害。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單,成本低,安裝方便等特點(diǎn),適用于大多數(shù)車輛,具有一定的應(yīng)用價值。

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