机动车的防误踩油门控制系统设计

2013-10-08郗艳华李东旭刘平程静

中国科技信息 2013年18期

郗艳华李东旭刘平程静

1.陕西咸阳师范学院物理与电子工程学院, 陕西咸阳 712000;

2. 陕西省咸阳市实验中学, 陕西咸阳712000

引言

由于机动车上刹车踏板旁边就是油门踏板，并且都由右脚控制，因此司机在遇到突发情况时，往往会将油门当刹车踩而导致极为严重的交通事故发生。针对此种情况，本文设计一种油门防误踩控制系统。该系统在判断油门被误踩时，将控制机动车点火电路断开，机动车及时制动并且进行报警提示。

1 误踩油门情况分析

误踩油门操作的原因主要有以下几种情况：

有些驾驶新手由于紧张、生疏等原因，在起步或倒车时常常会误将油门踏板当作刹车踏板踩下而发生交通事故；或在高速前进时遇到突发情况时，驾驶员不能迅速正确应对，也会发生误踩油门操作而导致事故的发生。分析上述情况后可知，遇到紧急情况急速踩下油门踏板时，油门踏板受力，油门踏板运动速度和加速度要比正常踩油门时大很多。根据这个特点设计一种控制系统，只要在油门踏板上加装合适的传感器（压力传感器、速度或加速度传感器），当误踩油门时，传感器送出信号大于设定值时，控制系统将使发动机熄火并同时实现制动。

2 设计方案

系统基本结构如下图1示：

图1 控制系统结构

该系统由信息采集模块、控制模块和执行模块三部分组成。其中，信息采集模块不断地将传感器采集信号传输给控制模块stc89c52单片机，单片机对接收信息进行分析处理。当控制模块接收到压力传感器、速度或加速度传感器中传感器采集的信号后，便将其与预设值进行比较时，只要任意一个信号超过预设值，都将会判定油门被当作刹车误踩，同时给执行模块发出信号。这时一方面报警电路通知后面车辆减速或刹车，继电器断开发动机点火电路，另一方面钢丝绳拉动刹车踏板进行刹车。

2.1 压力传感器

由于正常情况下踩踏油门的力度均在几十牛以下，而在出现突发危急状况时，施加在油门踏板上的力可以达到几百牛以上，因此可在油门踏板处安装一个预设作用力的压力传感器开关。正常踩油门时，该开关不会闭合，在踩踏油门力度大于预设作用力时，开关才会闭合，控制单元将判定此次为误踩油门。

2.2 速度和加速度传感器

误踩油门时，踏板运动速度和加速度都要比正常踩油门大得多，因此可以将安装在踏板附件的速度和加速度传感器采集信号作为误踩油门判定的信号，当控制模块检测到油门踏板运动速度或加速度超过其预设值时，将判定油门被误踩。

3 执行模块

执行模块由报警部分、发动机熄火和制动部分组成。当控制系统检测到误踩油门时，将发出控制信号，由发光二极管和电阻组成报警电路给出报警信号，提醒后面车辆减速或刹车；同时安装在发动机点火电路中的继电器电路工作，断开点火电路，并且通知制动系统使机动车及时刹车。制动部分由力矩电机和缠绕有钢丝绳的绕线组组成，绕线组固定在电机输出转轴上，钢丝绳一端固定在绕线组上，另一端铰接在制动踏板的支撑杆上位于靠近制动踏板的位置处。在正常刹车时，不影响刹车踏板工作，当系统检测到误踩油门时，控制电机旋转带动绕线组转动，钢丝绳拉动刹车踏板实现紧急刹车。实验中采用步进电机替代力矩电机，步进电机的转速和移动量由单片机提供的脉冲信号频率和脉冲数来控制。在机动车停稳之后，利用复位按键使刹车踏板复位。