河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué) 張浩嘉

遙控可收納式應(yīng)急三角架的研制

河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué) 張浩嘉

汽車剛性需求旺盛勢(shì)頭下，汽車人均擁有量不斷提高，汽車故障發(fā)生率也與日俱增。應(yīng)急三腳架為汽車故障必需品，但是當(dāng)前應(yīng)急三腳架在設(shè)計(jì)上存在很多問(wèn)題。本文以這些問(wèn)題出發(fā)，針對(duì)應(yīng)急三腳架人工放置不安全、占地大、電源供給問(wèn)題，設(shè)計(jì)出遙控可收納式應(yīng)急三角架，電源可拆卸，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)此項(xiàng)遙控可收納式應(yīng)急三角架是切實(shí)可行的，大大降低了人為放置應(yīng)急三腳架的危險(xiǎn)，保證人員的安全。

遙控；收納式；三角架；三極管；電機(jī)；可拆卸電池

1.引言

隨著人民生活水平的不斷提升，汽車剛性需求保持旺盛，汽車保有量保持迅猛增長(zhǎng)趨勢(shì)，據(jù)公安部交管局統(tǒng)計(jì)，截至2016年底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.9億輛，其中汽車1.94億輛；機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)?.6億人，其中汽車駕駛?cè)顺^(guò)3.1億人[1]。2016年新注冊(cè)登記的汽車達(dá)2752萬(wàn)輛，保有量?jī)粼?212萬(wàn)輛，均為歷史最高水平。汽車占機(jī)動(dòng)車的比率持續(xù)提高，近五年占比從50.39%提高到65.97%。汽車人均擁有量不斷提高，汽車故障發(fā)生率也與日俱增。在汽車故障時(shí)應(yīng)急三角架為必須放置的，但是當(dāng)前市面上常用的應(yīng)急三腳架多為手動(dòng)，安全隱患多，且占地大，亟需進(jìn)行改進(jìn)。

2.當(dāng)前應(yīng)急三角架存在問(wèn)題及解決辦法

2.1 應(yīng)急三角架存在問(wèn)題

交通法規(guī)定，公路上車子出現(xiàn)故障時(shí)車主需將應(yīng)急三角架放置在乘用車的后方150米處。但是當(dāng)前應(yīng)急三腳架在使用過(guò)程中存在很多不足，亟需改進(jìn)。主要問(wèn)題有：（1）應(yīng)急三腳架手動(dòng)放置：車主在汽車出現(xiàn)故障后，需要在故障車后邊高速公路上行走150米，并手動(dòng)放置應(yīng)急三腳架，高速公路上行走，特別是惡劣天氣下，極容易發(fā)生交通事故；（2）應(yīng)急三腳架無(wú)電源供給：應(yīng)急三腳架只是在緊急故障下使用，多數(shù)時(shí)間放于后備箱，要進(jìn)行遙控設(shè)計(jì)，需要對(duì)三腳架電源進(jìn)行設(shè)計(jì)，且要確保其電源持續(xù)性，避免出現(xiàn)使用時(shí)電源電量不足的尷尬情況。

2.2 應(yīng)急三角架問(wèn)題解決辦法

面對(duì)上述問(wèn)題，我們考慮進(jìn)行如下解決措施：（1）遙控控制：為解決手動(dòng)放置應(yīng)急三腳架對(duì)人員安全的隱患，擬設(shè)計(jì)制作可以遙控應(yīng)急三角架，使得應(yīng)急三角架在使用時(shí)安全操作，像遙控汽車似的，通過(guò)遙控讓三腳架自動(dòng)行駛到指定位置；且三腳架為收納式設(shè)計(jì)，平時(shí)不用時(shí)，使其收納成三角尺式形狀，保存不占用更多的車內(nèi)空間；（2）可拆卸電源：為解決三腳架電源問(wèn)題，故重點(diǎn)考慮在保證可應(yīng)急三角架操作性的同時(shí)，將其供電電源做成可拆卸式，在不用時(shí)可將電源取下放置在車內(nèi)，只需要在一個(gè)月內(nèi)給電源電量充滿即可，確保了應(yīng)急三角架電源在隨機(jī)（車輛故障的不確定性）使用時(shí)的可靠性；為了使應(yīng)急三角架更好的適應(yīng)公路的復(fù)雜路況，對(duì)原來(lái)廢棄的兒童遙控汽車進(jìn)行拆解后重新制作底座組裝，使得家庭中原本會(huì)丟棄的電子元器件重新得到了應(yīng)用，減少了電子廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。

3.遙控可收納式應(yīng)急三角架的研制

3.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目主要由三角架、底盤、馬達(dá)、舵機(jī)、遙控電路板以及遙控器六個(gè)部分組成，底盤作為一個(gè)平臺(tái)，馬達(dá)用來(lái)提供動(dòng)力，舵機(jī)用來(lái)轉(zhuǎn)向，遙控器用來(lái)發(fā)射信號(hào)，電路板則是接收信號(hào)，處理信號(hào)并使馬達(dá)或舵機(jī)做出相應(yīng)的動(dòng)作。先用木條做一個(gè)和應(yīng)急三角架相同大小的底盤，將應(yīng)急三角架固定在底盤上，然后將一個(gè)遙控車拆解開，取下遙控車的動(dòng)力總成、電路板以及舵機(jī)，將這些移植到自制的三角形底盤上。安裝時(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)力輪之間的軸不夠長(zhǎng)，于是使用了兩個(gè)馬達(dá)，分別控制兩個(gè)動(dòng)力輪，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)馬達(dá)動(dòng)力不足，后將可拆卸電池升壓到6V解決該問(wèn)題，通過(guò)實(shí)踐已做出遙控三角架模型，并能正常工作，以此證明該項(xiàng)目是可行的。

圖1

3.2 工作原理

拆解的遙控車采用臺(tái)灣瑞昱公司生產(chǎn)的專用于遙控車模的CM OS大規(guī)模集成電路TX-2／RX-2。該集成電路具有5種控制功能，即前進(jìn)、后退加速、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)等，由于采用了編碼發(fā)射及解碼接收電路，所以具有較高的抗干擾性能[2]。

電路圖如圖1所示，由于電機(jī)正反轉(zhuǎn)所需要啟動(dòng)電流比較大，所以該電路采用了三極管對(duì)電流進(jìn)行放大，三極管8050是非常常見的NPN型晶體三極管，在各種放大電路中經(jīng)?？吹剿?，應(yīng)用范圍很廣，主要用于高頻放大。也可用作開關(guān)電路。三極管8550則是一種常用的普通三極管。 它是一種低電壓，大電流，小信號(hào)的PNP型硅三極管。

當(dāng)RX-2B芯片接收到一個(gè)前進(jìn)信號(hào)時(shí)， IC2的11號(hào)引腳輸出高電平，此時(shí)VT3、VT10 、VT11導(dǎo)通，+6V的電壓經(jīng)VT11、電機(jī)M1、VT10與地構(gòu)成回路，此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，車子前進(jìn)[3]。

當(dāng)RX-2B芯片接收到一個(gè)后退信號(hào)時(shí)，IC2的10號(hào)引腳輸出高電平，此時(shí)VT4、VT9、VT12導(dǎo)通，+6V的電壓經(jīng)VT12、電機(jī)M1、VT9與地構(gòu)成回路，電機(jī)M1反轉(zhuǎn)，車子后退。

當(dāng)RX-2B芯片接收到一個(gè)左轉(zhuǎn)彎信號(hào)時(shí)，IC2的7號(hào)引腳輸出高電平，此時(shí)VT5、VT8、VT14導(dǎo)通，+6V的電壓經(jīng)VT14、電機(jī)M2、VT8與地構(gòu)成回路，電機(jī)M2反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)其前輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)向左轉(zhuǎn)彎。

當(dāng)RX-2B芯片接收到一個(gè)右轉(zhuǎn)彎控制信號(hào)時(shí)，則IC2的6號(hào)引腳輸出高電平，此時(shí)VT6、VT7、VT13導(dǎo)通，+6V電壓經(jīng)VT13、電機(jī)M2、VT7與地構(gòu)成回路，電機(jī)M2正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)其前輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)向右轉(zhuǎn)彎。

4.遙控可收納式應(yīng)急三角架測(cè)試及改進(jìn)

4.1 遙控可收納式應(yīng)急三角架改進(jìn)

移植各部件時(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)力輪之間的軸不夠長(zhǎng)，于是使用了兩個(gè)馬達(dá)，分別控制兩個(gè)動(dòng)力輪，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電機(jī)動(dòng)力不足，后使用升壓模塊將充電電池升至6V解決該問(wèn)題，如下圖（a）所示，并能正常工作。

圖（a）三腳架電池充電示意圖

經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化改善，做出占用空間更小的可收納式的遙控應(yīng)急三角架，使用時(shí)將應(yīng)急三角架站立，拉起底盤上的支架撐起后便可使用，不使用時(shí)可將應(yīng)急三角架收起，效果圖如圖（b）所示。

圖（b）三腳架收納效果示意圖

后來(lái)，南孚電池不能做到經(jīng)久耐用，所以，將鎳氫電池串聯(lián)后升壓，做成可以拆卸的充電電池。如圖（c）。

圖（c）三角架電源示意圖

4.2 遙控可收納式應(yīng)急三角架測(cè)試效果

本裝置做好后，經(jīng)過(guò)了多次的實(shí)驗(yàn)。在遙控器的作用下，三角架能準(zhǔn)確地前進(jìn)后退左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)，能夠充電一次使用一個(gè)月的時(shí)間，達(dá)到了預(yù)期的效果，同時(shí)減少了電子產(chǎn)品的浪費(fèi)和污染。

5.結(jié)語(yǔ)

國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)下，汽車人均擁有量與日俱增，這種情勢(shì)下，應(yīng)急三腳架使用頻次也與日俱增。此次設(shè)計(jì)的遙控可收納式應(yīng)急三角架遙控可收納式應(yīng)急三角架大大降低了人為放置應(yīng)急三腳架的危險(xiǎn)，保證人員的安全。當(dāng)然它的操作可以更進(jìn)一步的優(yōu)化，如做成尋跡三角架，設(shè)定好距離后三角架可自動(dòng)到達(dá)放置點(diǎn)，回收時(shí)發(fā)射個(gè)無(wú)線信號(hào)，三角架可原路返回，下一步我想進(jìn)一步完善裝置并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，讓我研制的裝置能夠造福人類，期待著那一天早點(diǎn)到來(lái)。

[1]楊再舜．MPV已迎來(lái)剛性需求爆發(fā)增長(zhǎng)期[J]．汽車與配件,2016(7)：44-46．

[2]劉燕,莊越．三腳架事故致因模型的結(jié)構(gòu)化重構(gòu)研究[J]．中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2016(4)：60-65．

[3]李煒,童煥初,呂娜,等．含受損構(gòu)件的海上風(fēng)機(jī)三角架基礎(chǔ)損傷識(shí)別及動(dòng)力特性分析[J]．水力發(fā)電,2012,38(8)：80-85．