胡曉輝

摘 要：生活中汽車駕駛員常常有會(huì)離開駕駛室而沒(méi)有主動(dòng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)并駐車制動(dòng)的行為，這種不規(guī)范的行為具有很大的安全隱患，極容易造成汽車溜車等安全事故。因此，開發(fā)了一種紅外感應(yīng)型汽車自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括紅外線感應(yīng)器、控制芯片、熄火開關(guān)、熄火油缸、熄火電磁閥、制動(dòng)電磁閥、駐車制動(dòng)器等組成。通過(guò)安裝在駕駛室的紅外線感應(yīng)器偵測(cè)駕駛員離開駕駛室，紅外線感應(yīng)器發(fā)送一個(gè)高電平信號(hào)給控制芯片，控制芯片再控制熄火電磁閥、制動(dòng)電磁閥進(jìn)行換位操作，使得熄火油缸、駐車制動(dòng)器在系統(tǒng)壓力的作用下工作，自動(dòng)進(jìn)行熄火和制動(dòng)操作。這種自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、可靠，經(jīng)過(guò)樣機(jī)測(cè)試，該系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求，是一種新型的汽車安全系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：紅外感應(yīng)器；單片機(jī)；自動(dòng)控制；自動(dòng)熄火；駐車制動(dòng)

中圖分類號(hào)：U463 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）33-0037-02

Abstract： In daily life， drivers often leave the cab without actively turning off the engine and parking in the car. This kind of nonstandard behavior has a great hidden danger of safety， and it is very easy to cause safety accidents such as car running. Therefore， an infrared induction automobile automatic braking system is developed， which mainly consists of infrared sensor， control chip， flameout switch， flameout oil cylinder， flameout solenoid valve， brake solenoid valve， and parking brake. An infrared sensor installed in the cab detects the driver leaving the cab， and the infrared sensor sends a high level signal to the control chip， which in turn controls the flameout solenoid valve and the brake solenoid valve for transposition operation. The flameout cylinder and the parking brake work under the action of the system pressure， and the flameout and braking operations are carried out automatically. The design of the automatic control system is reasonable and reliable. Through the test of the prototype， the system meets the design requirements and is a new type of automobile safety system.

Keywords： infrared sensor； single chip microcomputer； automatic control； automatic flameout； parking brake

引言

隨著汽車的快速普及，駕駛汽車已經(jīng)成為人們常見的出行方式，這也就使得汽車的安全性日益重要。在駕駛汽車的過(guò)程中，通常都是要求駕駛者從駕駛室出來(lái)時(shí)要將汽車先熄火并拉上手剎進(jìn)行駐車制動(dòng)，但是現(xiàn)實(shí)中常常會(huì)有駕駛員不按安全規(guī)定將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火并拉上手剎再離開汽車的危險(xiǎn)行為。駕駛員們往往是覺(jué)得只是暫時(shí)離開汽車，并不走遠(yuǎn)，所以不要緊，但是這畢竟是一個(gè)很大的安全隱患，非常容易造成汽車溜車等安全事故。

因此，有必要開發(fā)一種能判斷駕駛員是否離開駕駛位置而進(jìn)行汽車自動(dòng)熄火和駐車制動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

1 自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該自動(dòng)控制系統(tǒng)是通過(guò)紅外線感應(yīng)器監(jiān)控駕駛員離車，通過(guò)電路控制液壓動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)駕駛員離車的自動(dòng)熄火并自動(dòng)實(shí)施駐車制動(dòng)，可有效消除相應(yīng)安全隱患。

這種紅外感應(yīng)型汽車自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)主要由紅外線感應(yīng)器、延時(shí)器、控制芯片、手動(dòng)開關(guān)、報(bào)警器、熄火開關(guān)、熄火油缸、熄火電磁閥、油箱、蓄能器、制動(dòng)電磁閥、駐車制動(dòng)器組成。紅外線感應(yīng)器與延時(shí)器相互接連，延時(shí)器再連接到控制芯片上，控制芯片同時(shí)連接有一個(gè)手動(dòng)開關(guān)和一個(gè)報(bào)警器，控制芯片還和熄火電磁閥及制動(dòng)電磁閥分別連接在一起，通過(guò)控制芯片的電信號(hào)控制熄火電磁閥及制動(dòng)電磁閥的換向控制接口，熄火電磁閥及制動(dòng)電磁閥的進(jìn)油口A口互相連接并連接到一個(gè)蓄能器，該蓄能器與汽車液壓管路相連接，保證蓄能器的正常工作，制動(dòng)電磁閥的執(zhí)行口P口與駐車制動(dòng)器相連接，制動(dòng)電磁閥的回油口T口連接到油箱，熄火電磁閥的執(zhí)行口P口連接到一個(gè)熄火油缸，熄火電磁閥的回油口T口連接到油箱，熄火油缸連接到發(fā)動(dòng)機(jī)熄火開關(guān)。系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1中的序號(hào)分別代表：1是紅外線感應(yīng)器，2是延時(shí)器，3是控制芯片，4是手動(dòng)開關(guān)，5是報(bào)警器，6是熄火開關(guān)，7是熄火油缸，8是熄火電磁閥，9是油箱，10是蓄能器，11是制動(dòng)電磁閥，12是駐車制動(dòng)器。

2 自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

當(dāng)紅外線感應(yīng)器偵測(cè)到駕駛員從駕駛位置離開時(shí)，紅外線感應(yīng)器就將一個(gè)高電平信號(hào)發(fā)送到控制芯片?？刂菩酒侔l(fā)送電信號(hào)給熄火電磁閥，熄火電磁閥是一個(gè)2位3通液控閥，得電進(jìn)行換位，此時(shí)進(jìn)油口A口與執(zhí)行口P口相通，壓力油從蓄能器經(jīng)過(guò)進(jìn)油口A口與執(zhí)行口P口進(jìn)入熄火油缸，壓力油推動(dòng)熄火油缸運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)與其連接的發(fā)動(dòng)機(jī)熄火開關(guān)動(dòng)作，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；此外，控制芯片同時(shí)發(fā)送電信號(hào)給制動(dòng)電磁閥，制動(dòng)電磁閥得電進(jìn)行換位，制動(dòng)電磁閥的執(zhí)行口P口與進(jìn)油口A口相通，壓力油從蓄能器經(jīng)過(guò)進(jìn)油口A口與執(zhí)行口P口進(jìn)入駐車制動(dòng)器，駐車制動(dòng)器工作使得汽車停車制動(dòng)。當(dāng)紅外線感應(yīng)器偵測(cè)到駕駛員從駕駛位置離開，并且駕駛員已經(jīng)將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，但沒(méi)有拉手剎駐車制動(dòng)時(shí)，控制芯片將控制制動(dòng)電磁閥得電換位，制動(dòng)電磁閥進(jìn)油口A口與執(zhí)行口P口相通，蓄能器中的壓力油從進(jìn)油口A口經(jīng)過(guò)執(zhí)行口P口驅(qū)動(dòng)駐車制動(dòng)器，汽車行進(jìn)駐車制動(dòng)。

與上述情況相反時(shí)，則駐車制動(dòng)器不工作，汽車正常運(yùn)行。具體的過(guò)程是：當(dāng)紅外線感應(yīng)器偵測(cè)到駕駛位置有駕駛員發(fā)出的紅外信號(hào)，紅外線感應(yīng)器不會(huì)發(fā)送高電平信號(hào)給控制芯片，控制芯片不會(huì)發(fā)送換位信號(hào)給熄火電磁閥， 此時(shí)熄火電磁閥進(jìn)油口A口與執(zhí)行口P口不相通，回油口T口與執(zhí)行口P口相通，壓力油不從蓄能器經(jīng)過(guò)進(jìn)油口A口與執(zhí)行口P口進(jìn)入熄火油缸，而是反過(guò)來(lái)從熄火油缸中出來(lái)經(jīng)過(guò)熄火電磁閥的執(zhí)行口P口和回油口T口回油到油箱，熄火油缸不進(jìn)行熄火動(dòng)作；同時(shí)控制芯片也不發(fā)送換位信號(hào)給制動(dòng)電磁閥，制動(dòng)電磁閥不換位，進(jìn)油口A口與執(zhí)行口P口不相通，回油口T口與執(zhí)行口P口相通，壓力油不從蓄能器經(jīng)過(guò)進(jìn)油口A口與執(zhí)行口P口進(jìn)入制動(dòng)器，而是反過(guò)來(lái)從制動(dòng)器中出來(lái)經(jīng)過(guò)制動(dòng)電磁閥的執(zhí)行口P口和回油口T口回油到油箱，駐車制動(dòng)器松開，汽車可正常行駛。

制動(dòng)電磁閥的換位控制口還可以連接汽車電源，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熄火失電，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行通電，一樣可以控制制動(dòng)電磁閥的工作狀態(tài)。

紅外線感應(yīng)器安裝在駕駛室內(nèi)，可以設(shè)置在方向盤附近，實(shí)時(shí)采集駕駛座椅位置的紅外線信號(hào)。可以選用型號(hào)為TX05D的紅外線感應(yīng)器產(chǎn)品。在這個(gè)自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的是一個(gè)紅外線感應(yīng)器，也可以為了信號(hào)采集的準(zhǔn)確率而設(shè)置若干個(gè)紅外線感應(yīng)器，多個(gè)紅外線感應(yīng)器在系統(tǒng)中并聯(lián)設(shè)置，只要其中1個(gè)紅外線感應(yīng)器能正常偵測(cè)到駕駛員的紅外信號(hào)就能給控制芯片一個(gè)高電平信號(hào)。

這套系統(tǒng)包含有一個(gè)延時(shí)器，這個(gè)延時(shí)器放置在紅外線感應(yīng)器和控制芯片之間。如果駕駛員只是非常短暫的臨時(shí)離開駕駛室，系統(tǒng)即刻熄火并駐車制動(dòng)的話，會(huì)給駕駛員造成不必要的麻煩，此外，這種即刻熄火并制動(dòng)的設(shè)計(jì)也會(huì)浪費(fèi)燃油；所以通過(guò)設(shè)置這個(gè)延時(shí)器，在預(yù)設(shè)的時(shí)間期間，這套自動(dòng)系統(tǒng)不會(huì)啟動(dòng)。預(yù)設(shè)時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，一般情況下設(shè)定為延時(shí)5秒較合適。

這套系統(tǒng)包含有一個(gè)手動(dòng)開關(guān)，這個(gè)手動(dòng)開關(guān)連接在控制芯片上。操作手動(dòng)開關(guān)可以關(guān)閉整個(gè)汽車自動(dòng)熄火和制動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)駕駛員需要離開汽車的時(shí)候，比如需要發(fā)動(dòng)機(jī)一邊工作一邊檢查、維修汽車時(shí)，可以不進(jìn)行自動(dòng)熄火和制動(dòng)工作。

這套系統(tǒng)包含有一個(gè)報(bào)警器，這個(gè)報(bào)警器連接在控制芯片上。這個(gè)報(bào)警器可以在駕駛員離開座位時(shí)即刻發(fā)出報(bào)警語(yǔ)音提示，提醒駕駛員手動(dòng)熄火并拉上手剎進(jìn)行駐車制動(dòng)。

此外，還可以考慮設(shè)計(jì)一個(gè)顯示器，這個(gè)顯示器連接在控制芯片上，可以隨時(shí)顯示這個(gè)自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，有利于駕駛員實(shí)時(shí)掌握汽車熄火和駐車制動(dòng)的工作情況。

3 結(jié)束語(yǔ)

文中綜合利用電控和液控的手段，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種通過(guò)紅外傳感監(jiān)測(cè)駕駛員是否離車的自動(dòng)控制系統(tǒng)。該自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、可靠，經(jīng)過(guò)制作樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試，該系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求，是一種新型的汽車安全系統(tǒng)，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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