汽车制动警示信号灯的设计

2014-03-16德州学院汽车工程学院

电子世界 2014年7期

德州学院汽车工程学院季勇

1.引言

随着时代的发展，人们生活水平的不断提高，汽车已经走进了千家万户。汽车在给人们带来无穷乐趣与舒适的同时，也给人们带来了种种安全隐患。据了解，在所有交通事故中，由于汽车追尾所造成的事故占到30%-40%，由于追尾所造成的交通事故占据了很大的比重。通过了解得知，刹车控制系统的优劣是追尾事故发生的重要因素。为了进一步改良制动系统，国内外许多的汽车生产厂家组织有关专家或科研机构对汽车制动系统进行改进，或者研发新的汽车制动系统。但是目前，国内外所有机动车在制动时是这样的：司机脚踩刹车，刹车灯长亮，对于后来车辆来说，容易产生视觉的麻痹，并没有什么显著的作用。基于当前频闪技术的不断发展，我们将频闪技术和汽车制动系统相结合，即汽车频闪信号灯刹车控制系统。

2.汽车制动警示信号灯的设计方案

根据制动信号产生的原理，依据减少反应时间，增强警示作用的目的，提出刹车警示信号灯的设计思路。初步提出三套方案：

方案一：汽车制动时，在刹车信号控制电路中直接连接一个类似于警示灯的装置。当汽车采取制动措施时警示灯装置闪亮并发出鸣叫，因而给后方跟进车辆一个明确的的提示。

方案二：汽车制动时，通过测量脚踩制动踏板时踏板速度的大小来判断采取的制动措施是紧急制动还是普通的减速刹车。

方案三：汽车实施制动措施时，利用传感器测量制动管路中制动液压力变化率，根据其输出的电信号经单片机处理，判断出采取的制动措施的状态，并发出指令促动不同报警信号装置发出警告信号。通过实现预见性制动刹车灯长亮，紧急制动再增加制动频闪信号和声音警告等措施给后车一个鲜明的警示，使之及时果断采取相应措施，切实避免车辆追尾事故发生。

比较上述三种方案，可以看到第一套方案可以用灯的闪动、光的颜色变换、声音信号等产生较好的提醒效果，但短时间内无法分辨前车具体实施的是那种制动措施，可能会引起驾驶员的过度紧张、恐慌，造成不必要的麻烦。第二中方案中脚踩刹车踏板的速度测量难度较大，结构设计复杂，不易实现，时间的精度也不好控制。第三套方案中，液压管路压力变化可以通过压力传感器测量，压力信号易于提取，设计完整的测量电路可使测量结果准确、稳定，该信号与制动灯开关信号经变换成数字信号送到单片机处理，可判明制动状态，再利用单片机的快速高效多样特点实现多个执行元件的协调、同步动作，达到发出明确信号的作用。第三方案自身特点鲜明，也可经改造兼顾其他方案的长处，因而应优先选取。

3.结构设计及原理

3.1 组成

传感器(压力传感器、刹车灯开关)，指示装置(仪表)，单片机部分，执行装置(刹车灯、频闪灯、蜂鸣器)。

3.2 工作原理

司机脚踩刹车，在微秒时间内启动，刹车灯会频闪，然后长亮。而目前，在国内外机动车刹车灯是这样的：司机脚踩刹车，刹车灯亮，对于后来车辆来说，容易产生视觉的麻痹，尤其在夜间行车，车的外部反映仅仅是亮度的提高，并无显著的警示作用。与传统汽车信号控制系统相比，该信号控制系统使后车驾驶者提前0.2秒，即在时速80公里时汽车可以提前4.4米左右的距离停车。其工作原理图如图1所示。

图1 信号控制电路图

整体控制电路如图2所示。接通总电路，不同的压力信号产生不同的电信号，输入单片机。单片机接受不同的信号来控制AB两个电路，A电路为闪频电路，B电路为长亮电路。执行元件电路如图3所示。

图2 整体控制电路图

图3 执行部分电路图

4.设计效果分析

设计的整体效果如图4所示。连接开关(启动汽车)，在汽车制动时，通过测量刹车总泵中刹车油压力变化率的大小，根据所输出的信号值判断是急刹车还是普通刹车。通过慢刹长亮，急刹频闪且鸣叫来给后车一个更清楚的提示。比较分析该方案，刹车油压力变化易于测量，在测压力的大小时加上感应塞(压力传感器)和单片机。其工作原理是这样的：司机脚踩刹车通过传动轴传到制动总泵，在制动总泵输出口处安装一个感应塞来感应总泵内油压的变化率，感应塞连接单片机，单片机通过测量制动总泵中刹车油压力变化率的大小来控制制动灯长亮或频闪，进而确定司机是紧急制动还是一般的制动。