CN102259616B

CN102259616B - 车辆刹车程度指示器

Info

Publication number: CN102259616B
Application number: CN201110140496.9A
Authority: CN
Inventors: 邬承基
Original assignee: Shanghai Chengye Technology & Engineering Co Ltd
Current assignee: Shanghai Chengye Technology & Engineering Co ltd
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: CN102259616A

Abstract

本发明涉及一种车辆刹车程度指示器及其指示方法，包括车辆行进方向的传感器和测量车辆倾斜程度的传感器、单片机以及数个指示灯，传感器连接单片机，单片机分别连接并控制该数个指示灯。所述传感器为热对流式双轴加速度传感器。本方法包括以下步骤：系统初始化；加速度及倾角A/D转换；A/D转换结果数字滤波以滤除颠簸；判断加速度是否＜0；计算倾角值变量；查表修正；根据修正值亮灯，执行步骤：加速度及倾角A/D转换。本发明的车辆刹车程度指示器及其指示方法不存在电容式传感器所具有的粘连、颗粒等问题，同时能抵抗50公斤力的冲击，这使得热对流式加速度传感器生产的合格品率大大提高，生产成本有效降低，因而使用的故障率很低。

Description

车辆刹车程度指示器

技术领域

本发明涉及车辆刹车监控系统，特别涉及一种车辆刹车程度指示器及其指示方法。

背景技术

随着交通的发展和车辆的普及，交通事故也在高速公路、城市和乡间的道路上成倍地增加，其中车辆追尾碰撞的事故占了很大一部分比例。这是因为后车的驾驶员在观察前车的速度变化时，相对于旁侧的车辆速度变化，反应要迟钝很多。旁侧的车辆速度变化，司机可以通过路旁的参照物，敏锐地观察出来，而前方的车辆速度变化，只能大体反映在车辆背影大小的变化上。车辆虽然都按规定装有刹车灯，以提醒后车驾驶员，但在行驶中应用时却并不能反映刹车的缓急，对于前方司机是急刹车还是缓刹车，后方司机难于判断，因而不能及时采取相应制动，常导致车辆追尾事故，造成人员、财物的伤亡损失。

因此，本发明设计在车辆后窗设一排灯，反映刹车的轻重程度：当刹车程度（也就是车辆的负加速度）轻时，亮起的灯少，当刹车程度重时，亮起的灯多；从而直观地将该车刹车的缓急状态显示给后车司机，予以动态的提醒，使后车驾驶员能在第一时间作出判断，相应处置自己的车辆刹车程度，从而可极大地减少车辆追尾事故。

如果将车辆前进时的加速度认定为正方向，那么当车辆在行驶过程中刹车时，将直接导致车身产生负加速度。因此，本发明据此基础原理，采用一个加速度传感器将车辆的加速度转化为电信号，再采取一些技术措施，以将车辆的负加速度用指示灯显示出来，达到发明的设计要求。

基本要求：

A、采用多个指示灯，能够在车辆制动状态下，作出基本线性指示的反映，在高负加速度时则使指示灯全部亮起。

B、当车辆在正向加速度（即起步时的加速）、道路的前后倾斜（±30度）、左右倾斜（±20度）以及行驶中的一些颠簸（一级公路80km/h行驶时）时，指示器不会作用于显示灯（即不亮）。

C、指示器的反应灵敏度高，当加速度有变化时在500ms内，输出信号就随之变化。

上述的基本要求直接影响到对加速度传感器的选择。因此，加速度传感器的选择是成功与否的关键。

目前市场上常用的加速度传感器有机械式、脉冲式、电容式、雷达式（超声波或微波）和热对流式等。其中：机械式价格昂贵；脉冲式需要拆开车辆部件安装；雷达式实际上是测量2次速度，然后换算成加速度，反应灵敏度低（测量一次约需2~3秒）；电容式存在着粘连、颗粒问题，可靠性不高。经过反复选择和比较，本发明采用了热对流式双轴加速度传感器MXA6500作为换能元件。

热对流式双轴加速度传感器是以虚拟的、悬浮于空中的“热气团”作为重力块。在微机械结构上没有可活动的部分，其独特的“桥式”结构牢牢地固定在硅芯片上，而使其能够抵御大于50公斤力的冲击。它是基于单片CMOS集成电路的制造工艺而生产出来的一个完整的加速度测量系统，就像其它加速度传感器一样有重力块（质量块）。热对流式加速度传感器是以可移动的热对流小气团作为重力块的。通过测量，由加速度引起的内部腔体内的温度气团的位置变化来测量加速度。因为它以气态气体作为质量块，同传统的实体质量块相比，这种加速度传感器具有很大的优势，它不存在电容式传感器所具有的粘连、颗粒等问题，同时能抵抗50公斤力的冲击，这使得热对流式加速度传感器生产的合格品率大大提高，生产成本有效降低，因而使用的故障率很低。

MXA6500热对流式双轴（二维）加速度传感器的测量范围为±0.5g，工作电源为2.7V ~3.6V，模拟输出灵敏度为500mV/g3V。

有鉴于此，寻求一种车辆刹车程度指示器及其指示方法成为该领域技术人员的追求目标。

发明内容

本发明的任务是提供一种车辆刹车程度指示器及其指示方法，它克服了现有技术的困难，同时不会因车辆颠簸左右倾斜等问题而引起指示灯亮起，实现了直观、可靠的显示车辆刹车程度，并由于其处理电源外无须与车辆任何系统连接，使得安装极为方便。

本发明的技术解决方案如下：

一种车辆刹车程度指示器，包括车辆行进方向的传感器和测量车辆倾斜程度的传感器、单片机以及数个指示灯，传感器连接单片机，单片机分别连接并控制该数个指示灯；

所述传感器为热对流式双轴加速度传感器。

所述指示灯排列方式为横向排列，指示灯由中间向两端顺序点亮。

所述指示灯为LED灯。

所述指示灯为可发光体。

所述热对流式双轴加速度传感器为机械式，或为脉冲式，或为电容式，或为雷达式。

一种车辆刹车程度指示方法，包括以下步骤：

（1）系统初始化；

（2）加速度及倾角A/D转换；

（3）A/D转换结果数字滤波以滤除颠簸；

（4）判断加速度是否＜0，若是，则执行步骤（5），若否，则执行步骤（2）；

（5）计算倾角值变量；

（6）查表修正；

（7）根据修正值亮灯，执行步骤（2）。

本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，本发明的车辆刹车程度指示器及其指示方法不存在电容式传感器所具有的粘连、颗粒等问题，同时能抵抗50公斤力的冲击，这使得热对流式加速度传感器生产的合格品率大大提高，生产成本有效降低，因而使用的故障率很低。

附图说明

图1为本发明的一种车辆刹车程度指示器的模块连接示意图。

图2为本发明的一种车辆刹车程度指示方法的流程图。

图3为本发明的实验方法示意图。

附图标记：

1为传感器，2为单片机，3为指示灯，4为圆盘，5为传感及发射器，6为调速电机，7为接收器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

参看图1，本发明提供了一种车辆刹车程度指示器，主要由传感器1、单片机2以及八个指示灯3组成，传感器1连接单片机2，单片机2分别连接并控制八个指示灯3。

参看图2，本发明还提供了一种车辆刹车程度指示方法，包括以下步骤：

（1）系统初始化。

（2）加速度及倾角A/D转换。

（3）A/D转换结果数字滤波。

（4）判断加速度是否大于等于1.32伏，若是，则执行步骤（5）；若否，则执行步骤（2）。

（5）倾角值减去常量。

（6）查表修正。

（7）根据修正值亮灯，执行步骤（2）。

本发明的实施方式如下：

如图1和图2所示，本发明采用MXA6500系列传感器，其测量范围为±1g；其要求的线性测量极值为60码速度在3秒内刹停。换算为平均加速度：a=60000/3600/3/9.8=0.56g，基本上在MXA6500的有效范围内。

本发明考虑到车辆在倾斜道路上重力对前进方向加速度的影响，所以除了在车辆前进方向上应用了加速度传感器外，还采用了一个倾角传感器，以使指示器不会因道路起伏或颠簸出现误报。选用的专用倾角传感器其分辨率应达0.01o，效果会较好。

试验室中为获得稳定的加速度，通常采用旋转产生的向心加速度，如图3所示。

将一圆盘4用可变速电机6拖动，在圆盘直径方向上产生向心加速度，正向指向圆心。加速度大小为：

a =

/ R = 4×π

×n

×R / 3600/9.8

式中：n为电机转速，单位为转/分钟，R为圆盘半径，单位为米。

本设计采用半径为0.4m的圆盘，电机转速在0~60转/分钟之间，在圆盘边缘可产生1.2g的加速度。

由于圆盘不停地转动，读取传感器5数据困难，故实验时将本设备分成两个电路，一个为传感器信号接收7和预处理电路，一个为信号后处理及指示电路，二者之间用无线发射信号联系。

MAX6500E有二维信号输出，将X轴安放在与车辆行驶的同方向上，正向指向车辆尾部；Y轴信号弃之不用，另用N1000060作为倾角传感器。当车辆在水平路面匀速行驶时，6500E无变化的电压信号输出，N1000060也无变化的电压信号输出。这时如刹车，6500E有变化的信号输出，N1000060信号不变。而在斜坡、桥梁行驶，或者由于路面不平而产生车身跳跃时，即使没有刹车，6500E也会有变化信号产生，同时N1000060的信号也发生变化。经过试验测量二个传感器的信号（电压）的变化，就可以用N1000060的信号去抵消6500E的信号变化，从而使加速度指示器在道路斜坡跳跃时不会产生误动作。实际上采用的经验估值法，即将6500E的信号、N1000060的信号在各种情况下的数值在实验室中模拟得到，在单片机程序中作若干表格，使用时只需在程序中查表即可。单片机采用MICROCHIP公司的PIC16F73，指示用8对LED发光二极管，设计在加速度达到0.5g时全部亮起。

表1为6500E，在不同加速度时的x轴输出电压测量值。

表2为0加速度时，相对于水平不同倾角时6500E和N1000060轴的输出电压测量值（0度为y轴垂直向下）。

由上表1看出，加速度为0时，6500E输出电压约为1.32v左右，加速度增加时，如为正向则数值增加，如为反向则数值减少。由上表2看出，N1000060在倾角为0时，输出约2.53v，当倾角变化时，前倾（正角度）数值减少，后倾（负角度）数值增加；而6500E则输出前倾增加，后倾减少，因此，对以上数据进行适当的变换处理，就可以弥补道路倾斜或行驶跳动带来的错误指示。

信号处理采用8位单片机，输出指示灯采用8对特制的发光灯。为加强驱动能力，使用驱动阵列2803，系统框图如图1所示。

综上所述，本发明的车辆刹车程度指示器及其指示方法是对车辆刹车指示的一项革命性创造，具有很强的实用性，能极大地减少车辆追尾事故，避免生命和财产的巨大损失，产生极高的经济和社会效益。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims

1.一种车辆刹车程度指示器，其特征在于：包括车辆行进方向的传感器和测量车辆倾斜程度的传感器、单片机以及数个指示灯，传感器连接单片机，单片机分别连接并控制该数个指示灯；

所述传感器为热对流式双轴加速度传感器；

采用MXA6500系列传感器，其测量范围为±1g，其要求的线性测量极值为60码速度在3秒内刹停；

采用热对流式双轴加速度传感器MXA6500作为换能元件；

其中选用的倾角传感器其分辨率应达0.01o；

其中信号处理采用8位单片机，输出指示灯采用8对特制的发光灯；为加强驱动能力，使用驱动阵列2803；

所述车辆刹车程度指示器设计在车辆后窗设一排灯，反映刹车的轻重程度：当刹车程度也就是车辆的负加速度轻时，亮起的灯少，当刹车程度重时，亮起的灯多，从而直观地将该车刹车的缓急状态显示给后车司机予以动态的提醒；

所述车辆刹车程度指示器的工作步骤如下：

（1）系统初始化；

（2）加速度及倾角A/D转换；

（3）A/D转换结果数字滤波以滤除颠簸；

（5）计算倾角值变量；

（6）查表修正；

（7）根据修正值亮灯，执行步骤（2）。

2.如权利要求1所述的车辆刹车程度指示器，其特征在于：所述指示灯排列方式为横向排列，指示灯由中间向两端顺序点亮。

3.如权利要求1所述的车辆刹车程度指示器，其特征在于：所述指示灯为LED灯。

4.如权利要求1所述的车辆刹车程度指示器，其特征在于：所述指示灯为可发光体。

5.如权利要求1所述的车辆刹车程度指示器，其特征在于：所述热对流式双轴加速度传感器为机械式，或为脉冲式，或为电容式，或为雷达式。