CN102229337A - 一种刹车片无线报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刹车片无线报警装置，目的在于提供一传感器可靠性高安装方便、使用公共载频进行无线数据传输并利用车载收音机扬声系统进行刹车片厚度、温度实时报告的刹车片报警装置，包括刹车片、车载收音机天线、车载扬声器，还包括刹车片厚度温度无触点传感器总成、微功耗无线发射模块、无线接收模块、语音芯片，刹车片厚度温度无触点传感器总成电连接无线发射模块，车载收音机天线电连接无线接收模块，无线接收模块电连接语音芯片，语音芯片电连接车载扬声器；刹车片厚度温度无触点传感器总成固定在刹车片上；无线接收模块设置有通信接口。

Description

一种刹车片无线报警装置

技术领域

本发明涉及汽车安全领域，尤其涉及一种用于汽车刹车片出现制动热衰退及磨损过度时的无线报警装置。

背景技术

刹车片在刹车系统中是最关键的安全零件。刹车片在使用中最常见的问题是热衰退和过度磨损。刹车片与刹车盘或刹车鼓之间通过摩擦把汽车的动能转化为热能，从而起到刹车、制停汽车的作用。在制动过程中刹车片会逐渐磨损，当磨损到极限位置时必须更换，否则将降低制动的效果，甚至造成安全事故。同样，在制动过程中由于摩擦使刹车片的温度上升，当温度上升一定程度后，其刹车效果减退甚至失效即出现热衰退现象。传统的制动热衰退解决方案中，较多注重于热衰退治理，而对驾驶员在交通安全中的重要地位重视不够。在长大坡路段，驾驶员不能及早正确的感知车辆制动系统状态，直接会导致事故的发生，反之使驾驶员及早了解到车辆制动系统状态，及时主动的采取措施，在制动完全失效之前将车速降低下来，从而可有效避免交通事故的发生。在现有技术中也逐渐有了报警方案，如公开日为2010年12月22日、公开号为CN101922526A的一种制动器非金属摩擦片报警装置公开了这样的技术方案：它将传感器埋在摩擦片的极限位置，传感器连接单片机，当磨损到该极限位置时单片机控制报警电路发出报警。但是，该方案的缺点是通过连接线连接到控制器及报警电路，连线比较麻烦可靠性也不好，特别是没有线束可以利用时更是不方便，另外还要在摩擦片上打孔安装或在摩擦片制造时预留安装孔，操作麻烦也影响摩擦片性能。

又如公告日为2010年9月1日、公告号为CN201566614U的汽车刹车报警装置公开了这样的技术方案：它在刹车片内设置有导电块，导电块连接控制器，控制器连接报警器，蹄铁外表面上设置有温度传感器，温度传感器连接控制器，控制器连接报警电路，它可避免刹车片过度磨损导致的刹车失灵、以及温度过高引起的热衰退现象。但是该方案的缺点一是采用有线连接，连线不方便、多的连线影响可靠性；二是温度超限后才向控制器输出，不能感知刹车后的实时温度，也不能随着所更换刹车片的允许温度变化而及时修改报警温度；三是在传感器安装时，如厚度传感器安装要加装绝缘材料，安装、连线方式繁琐；四是还要另外加装报警器，出现相关设备冗余。

还有公开日为2010年3月3日、公开号为CN101659253A的一种制动器摩擦片报警装置公开了这样的技术方案：它使用U形金属片和铜片构成传感器与整车控制电路连接，整车控制电路控制仪表盘报警灯，U形片底部磨断时发出摩擦片过度磨损报警，温度过高时铜片隆起断开电路产生温度报警。该方案缺点是传感器构造较复杂，机械触点多，严重影响工作可靠性，同时依靠铜片隆起做温度检测，温度检测误差过大而且安装工艺要求高，更无法感知刹车后的刹车片实时温度。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的刹车片厚度、温度报警装置连接线多、不能实时监测刹车后的刹车片温度、检测系统可靠性不高等技术问题，提供一种传感器可靠性高安装方便、使用公共载频进行无线数据传输并利用车载收音机扬声系统进行刹车片厚度、温度实时报告的刹车片报警装置。

本发明针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种刹车片无线报警装置，包括刹车片、车载收音机天线、车载扬声器，还包括刹车片厚度温度无触点传感器总成、微功耗无线发射模块、无线接收模块、语音芯片，刹车片厚度温度无触点传感器总成电连接微功耗无线发射模块，车载收音机天线电连接无线接收模块，无线接收模块电连接语音芯片，语音芯片电连接车载扬声器；刹车片厚度温度无触点传感器总成固定在刹车片上；无线接收模块设置有通信接口。

刹车片厚度温度无触点传感器总成将无触点的厚度传感器、温度传感器集中放置在同一装置中，提高传感器工作可靠性，并且便于和微功耗无线发射模块组成体积小巧、方便安装的无线检测单元。刹车片厚度磨损到设定厚度，无触点厚度传感器发出厚度报警信号给发射模块，发射模块以无线方式发送厚度报警信号，无线接收模块通过车载收音机天线接收厚度报警信号并通知语音芯片，语音芯片驱动车载扬声器提示刹车片厚度已到极限；同样，刹车片温度达到报告要求时，比如设定为150摄氏度时，就实时播报刹车片温度值，使驾驶员做到心中有数，当到达危险温度时发出需要进行紧急处理的危险警告。通过无线接收模块的通信接口可以修改危险告警温度等参数，这是因为刹车片的允许最高温度不同品牌、不同厂家参数差异很大，比如有的刹车片允许最高温度250℃-280℃，而有的刹车片至少要在350℃以上，因此，报警值要进行合理设置。

该技术方案不但省却连接线，提高设备稳定性和可靠性，而且增加了实用性，特别是对于在车底盘没有相应线束、连线困难的场合，安装使用尤为方便。

方案中由于使用车载扬声器，比如收音机的扬声器、视频播放器扬声器等，使系统简化、设备利用率高，而且不涉及车上仪表盘改动。

作为优选，刹车片厚度温度无触点传感器总成，包括一空腔金属管，在空腔金属管中放置一半导体光敏管、一铂电阻，空腔金属管的一端设置有避光密封罩、另一端设置有密封塞，在空腔金属管上还设置有固定孔。空腔金属管是个密封不透光空间，与其中的半导体光敏管组成刹车片厚度传感器，安装时将空腔金属管带有避光密封罩的一端对准刹车片厚度的极限位置，当刹车片磨损到极限位置时也将避光密封罩磨掉，半导体光敏管受光从而导通发出告警信号。在空腔金属管的下端管壁上放置一只二线制薄膜铂电阻，构成性能稳定、测试范围宽的温度传感器，对刹车片温度进行实时测量。对于盘式制动系统，空腔金属管通过固定孔可以固定在钢背上，对于鼓式制动系统空腔金属管通过固定孔可以固定在蹄铁上。

作为优选，发射模块固定在所述空腔金属管上。空腔金属管的固定孔有两个，一个用于固定空腔金属管在刹车片上或刹车蹄铁上，另一个固定孔用于固定发射模块，使得传感器到发射模块的连线尽可能短，以提高测量准确性、工作稳定性和系统可靠性。

作为优选，微功耗无线发射模块，包括无线发射芯片、微处理器、电源，所述无线发射芯片连接微处理器。采用具有数据接口、低电压低功耗无线发射芯片及小尺寸节能型微处理器，使得发射模块体积小巧、节电，同时又具有发射温度判断等数据处理功能。

作为优选，无线接收模块，包括无线接收芯片、微处理器、电源，所述无线接收芯片连接微处理器。微处理器将接收到的数据进行判断、处理，调用语音芯片中相应语音在扬声器中发声播报。

作为优选，微功耗无线发射模块、无线接收模块的载频是2.4GHz频段。该频段为全球通用，频率资源开发不受限制，可设置多个频点，轻松避开干扰频率。

作为优选，发射模块电源是电池。为便于发射模块安装以及尽量减小发射模块体积，所用电源为纽扣电池。

作为优选，还包括数据带通滤波器、收音带通滤波器，所述数据带通滤波器连接在收音机天线与无线接收芯片之间，所述收音带通滤波器连接在收音机天线与收音机之间。为防止无线数据与收音机间相互干扰，分别加装带通滤波器，滤除干扰。

作为优选，在语音芯片与车载扬声器之间还串接有切换控制开关，切换开关还连接接收模块的微处理器。在接收模块收到告警数据后，微处理器将扬声器切换到与语音芯片的连接状态，同时断开与收音机的连接，准备播报告警语音。

本发明带来的有益效果是：1、通过共用车载收音机天线、扬声器实现信号的接收和声音报警，节省资源；2、使驾驶员及早了解到车辆状态，及时主动的采取措施，在制动完全失效之前将车速降低下来，从而避免交通事故的发生；3、采用总成方式的无触点厚度温度传感器使报警系统工作可靠性大幅提高并且安装极为方便；4、采用公共载频的无线方式传输数据通用性强、安装方便工作可靠性高。

附图说明

图1是本发明无线接收及语音报警系统的一种原理框图；

图2是本发明的厚度温度无触点传感器总成结构图；

图3是本发明的发射模块原理框图；

图4是本发明厚度温度无触点传感器总成在盘式刹车系统的安装示意图；

图5是本发明厚度温度无触点传感器总成在鼓式刹车系统的安装示意图；

图6是本发明微功耗无线发射模块数据处理流程；

图7是本发明无线接收模块数据处理流程。

图中：1是避光密封罩，2是光敏二极管，3是隔热材料，4是空腔金属管，5是耐高温密封胶，6是铂电阻，7是总成固定孔，8是发射模块固定孔，9是刹车片，10是钢背，11是制动蹄，101是收音机带通滤波器，102是数据带通滤波器，103是车载收音机，104是切换开关，105是车载收音机扬声器，106是无线接收芯片，107是接收模块微处理器，108是语音芯片，109是车载收音机天线，201是发射模块微处理器，202是无线发射芯片。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例： 如图1、图2、图3、图4所示，一种刹车片无线报警装置，包括刹车片9、车载收音机天线109、车载收音机扬声器105，还包括刹车片厚度温度无触点传感器总成、微功耗无线发射模块、无线接收模块、语音芯片108，刹车片厚度温度无触点传感器总成的输出线连接微功耗无线发射模块，车载收音机天线109通过数据带通滤波器102连接无线接收模块，无线接收模块连接语音芯片108，语音芯片108通过切换开关104连接车载收音机扬声器105；刹车片厚度温度无触点传感器总成通过固定孔7固定在刹车片钢背上；无线接收模块设置有通信接口，通过通信接口修改报警门限数据；发射模块带有2.5厘米杆状天线，电源为纽扣电池，一同安装在塑料密封盒中，该密封盒固定在传感器总成的固定孔8上；切换开关104使用继电器，常闭节点连接收音机与扬声器，常开接点连接语音芯片与扬声器。

其中：

刹车片厚度温度无触点传感器总成（图2）由避光密封罩1，光敏二极管2，隔热材料（泡沫石棉）3，空腔金属管4，耐高温密封胶（高温有机硅和改性固化剂组成的双组分粘胶）5，铂电阻（采用二线式）6，总成固定孔7，发射模块固定孔8组成。泡沫石棉3使用耐高温密封胶粘接在空腔金属管4的内壁上端，铂电阻6使用耐高温密封胶5压接在空腔金属管4内壁下端，光敏二极管2和铂电阻6的引线通过耐高温密封胶7引出，避光密封罩1材质为塑料，使用耐高温胶粘接在空腔金属管4的上端口；

无线接收模块（图1部分）由无线接收芯片106，接收管理微处理器107组成。无线接收芯片106为nRF2401无线收发芯片，设定在接收模式，工作在2.4G频段；接收管理微处理器107为AVR单片微处理器，自身带有串行异步通讯UART接口。

微功耗无线发射模块（图3）由无线发射芯片202，发射管理微处理器201组成。无线发射芯片202为nRF2401无线收发芯片，设定在发射模式，工作在2.4G频段，发射管理微处理器201为AVR单片微处理器，为节省电能，发射模块设置在近距离小功率状态，光敏二极管2的输出端连接微处理器201的开关量输入/输出端口，二线式铂电阻6的输出端连接微处理器201的模拟量输入端口。

为简化电路结构，语音芯片108使用一次可编程（OTP）语音芯片，支持微处理器串行脉冲控制，语音可分成32段以上，并且带有语音功率放大单元直接驱动扬声器，本实施例中使用型号为SC020语音芯片。

语音芯片也可以使用语音合成芯片，读取接收模块接收到的厚度报警值、温度值，通过功率放大电路驱动扬声器发出报警。

图5所示为鼓式刹车系统的刹车片厚度温度无触点传感器总成固定方式。传感器总成通过固定孔7固定在制动蹄11上。

图6所示为微功耗无线发射模块数据处理流程。AVR单片微处理器201首先读取厚度传感器即光敏二极管2（图2）的输出值，当刹车片磨损到极限位置时将避光密封罩1磨掉，光敏二极管2受光导通，输出高电平（属公知电路，电路图略），微处理器201将刹车片厚度告警信号传送到发射芯片202进行无线发射；微处理器201读取刹车片温度传感器即二线式铂电阻的输出值，并判断刹车片温度是否达到设定温度报警值，本实施例中设定报警温度值为200摄氏度（即认为低于200摄氏度时没必要报警），如果达到设定报警值则将实测温度值送往无线发射芯片202进行无线发送，之后循环检测、发送，直到实测温度低于设定报警温度值停止发送。

图7所示为无线接收模块数据处理流程。报警数据通过收音机天线109、数据带通滤波器102、无线接收芯片106送到微处理器107（图1），微处理器107未接收到报警数据，则将切换开关即继电器104关闭（常闭节点连通收音机与扬声器），当微处理器107接收到报警数据时，首先打开切换开关（继电器）104，接通扬声器，之后判断是刹车片厚度报警信号还是温度报警信号，如果是厚度报警信号，则调用语音芯片中的厚度报警语音进行报警；如果是温度报警数据，则进行判断该调用哪段语音，为节省语音段数，本实施例中设定5摄氏度为一个报警语音段，报警开始温度与发射模块中一致设定为200摄氏度，之后没增加5摄氏度为一段语音，如200摄氏度、205摄氏度、210摄氏度，以此类推，并且设定实测温度值在两个语音温度段之间时选取下语音段，如实际温度值207摄氏度，则选取205摄氏度语音段进行播报，语音数据如此处理后，微处理器107控制语音芯片108选取相应语音段驱动扬声器发声播报温度值语音，当温度值达到允许最高温度值时微处理器107调用语音芯片108中的危险温度报警语音段，本例中设定为间歇长鸣音加语音进行告警。

所以本发明具有节省资源、使驾驶员及早了解到车辆状态及时主动的采取安全措施；采用总成方式的无触点厚度温度传感器使报警系统工作可靠性提高、安装使用方便；采用公共载频的无线方式传输数据通用性强、成本低等特征。

Claims (9)

1. 一种刹车片无线报警装置，包括刹车片、车载收音机天线、车载扬声器，其特征在于：还包括刹车片厚度温度无触点传感器总成、微功耗无线发射模块、无线接收模块、语音芯片，所述刹车片厚度温度无触点传感器总成电连接微功耗无线发射模块，所述车载收音机天线电连接无线接收模块，无线接收模块电连接语音芯片，语音芯片电连接车载扬声器；刹车片厚度温度无触点传感器总成固定在刹车片上；无线接收模块设置有通信接口。

2.根据权利要求1所述一种刹车片无线报警装置，其特征在于：所述刹车片厚度温度无触点传感器总成，包括一空腔金属管，在所述空腔金属管中放置一半导体光敏管、一铂电阻，空腔金属管的一端设置有避光密封罩、另一端设置有密封塞，在空腔金属管上还设置有固定孔。

3.根据权利要求1或2所述一种刹车片无线报警装置，其特征在于：所述发射模块固定在所述空腔金属管上。

4.根据权利要求1所述一种刹车片无线报警装置，其特征在于：所述微功耗无线发射模块，包括无线发射芯片、微处理器、电源，所述无线发射芯片连接微处理器。

5.根据权利要求1所述一种刹车片无线报警装置，其特征在于：所述无线接收模块，包括无线接收芯片、微处理器、电源，所述无线接收芯片连接微处理器。

6.根据权利要求4或5所述一种刹车片无线报警装置，其特征在于：所述微功耗无线发射模块、无线接收模块的载频是2.4GHz频段。

7.根据权利要求4所述一种刹车片无线报警装置，其特征在于：所述发射模块电源是电池。

8.根据权利要求1所述一种刹车片无线报警装置，其特征在于：还包括数据带通滤波器、收音带通滤波器，所述数据带通滤波器连接在收音机天线与无线接收芯片之间，所述收音带通滤波器连接在收音机天线与收音机之间。

9.根据权利要求1所述一种刹车片无线报警装置，其特征在于：在语音芯片与车载扬声器之间还串接有切换控制开关，所述切换开关还连接接收模块的微处理器。

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