CN102745132A - 汽车离合器半联动状态声光报警装置及其运行模式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车离合器半联动状态声光报警装置及其运行模式，该汽车离合器半联动状态声光报警装置，包括声光报警单元、控制盒和压力传感器；压力传感器设置在离合器踏板上；压力传感器与控制盒连接；控制盒与声光报警单元制成一体；控制盒根据从压力传感器接收来的信号，控制声光报警单元报警。该汽车离合器半联动状态声光报警装置及其运行模式不仅有助于初学驾驶的学员或者驾车新手尽快掌握离合器半联动位置，而且能够降低汽车离合器磨损，延长离合器使用寿命；此外，还能够根据车辆的型号、或者同一辆车的不同使用阶段离合器的实际情况，设定参考压力信号，更具有实用性。

Description

汽车离合器半联动状态声光报警装置及其运行模式

技术领域

本发明涉及一种汽车用的离合器半联动状态提示装置，具体涉及一种基于离合器踏板力测量的汽车离合器半联动位置声光报警装置及其运行模式。

背景技术

离合器是手动挡车型汽车传动系统的重要部件，它装在发动机与手动变速器之间，其主要作用是切断与连接发动机动力，从而实现汽车的平稳起步、变速和停车。对于摩擦式离合器，发动机飞轮是离合器的主动件，带有摩擦片的从动盘通过滑动花健与变速器输入轴相连，压紧弹簧将从动盘压紧在飞轮端面上。发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用传动从动盘，再由从动盘传至变速器输入轴。

汽车离合器自由状态时，在压紧弹簧的弹力作用下压盘将摩擦片压紧在飞轮上，离合器处于接合状态。当完全踩下踏板时，分离杠杆外端带动压盘后移，摩擦片与飞轮间的压紧力消失，离合器处于分离状态。半联动就是离合器介于离与合之间，传动系统介于联与不联之间的状态，它可以提供一种柔性的动力，在一些复杂路况以及起步、转弯和短距离跟进等状况下会经常使用。离合器在半联动状态时，压盘与摩擦片的摩擦力小于完全接合状态。离合器压盘与飞轮上的摩擦片之间存在相对滑动。此时发动机与驱动轮之间相当于一种软连接状态。在汽车起步时，由于汽车处于静止状态，使用半联动可以保证汽车平稳起步，但对于初学驾驶的学员或者驾车新手而言，在操纵离合器时往往很难找到离合器半联动位置；即使是对于驾龄较高的驾驶员，由于离合器半联动位置还与车型或同一辆车不同使用阶段有一定的关系，他们在操纵离合器时也很难判断准离合器半联动位置；这样会导致一起步便熄火或者是出现汽车闯动，而加剧汽车磨损。另外一种情况是，初学驾驶的学员或者驾车新手容易忘记将脚从踏板上移开，从而使离合器可能处于打滑状态而加剧离合器磨损，同时造成汽车燃油消耗增加。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种汽车离合器半联动状态声光报警装置及其运行模式，通过设置在踏板上的压力传感器检测踏板力，并判断是否处于半联动位置，若处于半联动位置，声光报警器启动，以提醒驾驶员做出反应，从而降低汽车离合器磨损。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种汽车离合器半联动状态声光报警装置，包括声光报警单元和控制盒，其特征在于：还包括压力传感器；所述压力传感器设置在踏板上；所述压力传感器与控制盒连接；所述控制盒与声光报警单元制成一体；所述控制盒根据从压力传感器接收来的信号，控制声光报警单元报警。

所述压力传感器封装后通过螺钉或者魔术贴扎带固定在踏板上。

所述压力传感器封装后通过魔术贴扎带固定在踏板上。

所述控制盒内设置有声光报警控制电路；所述声光报警控制电路包括信号调理电路、参考数据输入电路、AD转换单元和微控制器；所述信号调理电路、参考数据输入电路均与AD转换单元连接；所述AD转换单元与微控制器连接；所述压力传感器与信号调理电路连接；所述微控制器与声光报警单元连接。

所述控制盒还设置有电源电路；所述电源电路分别为信号调理电路、参考数据输入电路、微控制器和声光报警单元提供电源。

所述信号调理电路用于对采集到的信号进行补偿和放大；所述信号调理电路可采用LM324芯片、AD620芯片或者MAX1450芯片。

所述参考数据输入电路采用的是电位计，通过可调电阻来实现参考电压的调节；所述可调电阻的一端与电源电路的输出端连接，另一端接地，可调电阻的滑动端接入微控制器。

所述压力传感器为压阻式压力传感器。

上述汽车离合器半联动状态声光报警装置的运行模式，其特征在于：包括以下步骤：

A、初始化，将压力传感器清零，并将可调电阻设置为最大值；

B、采集离合器半联动状态时的压力信号U1，将离合器控制在半联动状态，压力传感器采集此时加在踏板上的压力，并将检测到的压力转换成电信号经信号调理电路调节得到电压信号U1；上述电压信号U1经AD转换单元后输入微控制器；

C、采集参考压力信号U2，调节可调电阻，进而调节由参考数据输入电路经AD转换单元输入微控制器的电压信号U2；

D、判断|U1-U2|＜设定值，由微控制器判断|U1-U2|是否小于设定值，当|U1-U2|＜设定值时，微控制器启动声光报警单元，发出报警信号，确定U2为判断离合器处于离合器半联动状态的参考电压，并保存在微控制器中；当|U1-U2|不小于设定值时，返回步骤C，继续采集参考压力信号U2；

E、采集压力信号U1′，压力传感器将实时采集到的踏板受到的压力转换成电信号经信号调理电路调节得到电压信号U1′；上述电压信号U1′经AD转换单元后输入微控制器；

F、判断|U1′-U2|＜设定值，由微控制器判断|U1′-U2|是否小于设定值，当|U1′-U2|＜设定值时，微控制器启动声光报警单元，发出报警信号；当|U1′-U2|不小于设定值时，返回步骤E，继续采集压力信号U1′。

本发明提供的汽车离合器半联动状态声光报警装置及其运行模式具有以下有益效果：

1、设置的压力传感器安装在踏板上，微控制器通过压力传感器采集的信号判断离合器是否处于离合器半联动状态，进而提醒驾驶员，这不仅有助于初学驾驶的学员或者驾车新手尽快掌握离合器半联动位置，而且能够降低汽车离合器磨损，延长离合器使用寿命；

2、设置的参考数据输入电路，能够根据车辆的型号、或者同一辆车的不同使用阶段离合器的实际情况，设定参考压力信号U2，更具有实用性、可靠性；

3、只要采集的压力信号U1′与参考压力信号U2差的绝对值在微控制器设定值范围之内，声光报警单元就发出报警信号，从而降低了对设备的设计要求，同时也降低了驾驶员的驾车难度。

附图说明

图1为汽车离合器半联动状态声光报警装置安装示意图；

图2为汽车离合器半联动状态声光报警装置原理框图；

图3为汽车离合器半联动状态声光报警装置运行模式流程图；

图4为电源电路第一种实施方式电路图；

图5为电源电路第二种实施方式电路图；

图6为微控制器与AD转换单元连接电路第一种实施方式电路图；

图7为微控制器与AD转换单元连接电路第二种实施方式电路图；

图8为信号调理电路第一种实施方式电路图；

图9为信号调理电路第二种实施方式电路图；

图10为信号调理电路第三种实施方式电路图；

图11为参考数据输入电路示意图；

图12为声光报警单元电路示意图。

其中，1、踏板；2、压力传感器；3、魔术贴扎带；4、控制盒；5、声光报警单元；6、红色发光二极管；7、蜂鸣器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细的描述，但它们不是对本发明的进一步限制。

如图1所示，本发明提供的汽车离合器半联动状态声光报警装置包括声光报警单元5、控制盒4和压力传感器2；压力传感器2设置在踏板1上；压力传感器2与控制盒4连接；控制盒4与声光报警单元5制成一体；控制盒4根据从压力传感器2接收来的信号，控制声光报警单元5报警。

优选的实施方式中，压力传感器2封装后通过螺钉或者魔术贴扎带3固定在踏板1上。压力传感器2为压阻式压力传感器。

更优选的实施方式中，压力传感器2封装后通过魔术贴扎带3固定在踏板1上。

控制盒4内设置有声光报警控制电路。如图2所示，声光报警控制电路包括信号调理电路、参考数据输入电路、AD转换单元和微控制器；信号调理电路、参考数据输入电路均与AD转换单元连接；AD转换单元与微控制器连接；压力传感器2与信号调理电路连接；微控制器与声光报警单元5连接。控制盒4还设置有电源电路；电源电路的电源取自于汽车点烟器插座；电源电路分别为信号调理电路、参考数据输入电路、微控制器和声光报警单元5提供电源。

如图3所示，上述汽车离合器半联动状态声光报警装置的运行模式，包括以下步骤：

A、初始化，将压力传感器2清零，并将可调电阻设置为最大值；

B、采集离合器半联动状态时的压力信号U1，将离合器控制在半联动状态，压力传感器2采集此时加在踏板1上的压力，并将检测到的压力转换成电信号经信号调理电路调节得到电压信号U1；上述电压信号U1经AD转换单元后输入微控制器；

C、采集参考压力信号U2，调节可调电阻，进而调节由参考数据输入电路经AD转换单元输入微控制器的电压信号U2；

D、判断|U1-U2|＜设定值，由微控制器判断|U1-U2|是否小于设定值，当|U1-U2|＜设定值时，微控制器启动声光报警单元5，发出报警信号，确定U2为判断离合器处于离合器半联动状态的参考电压，并保存在微控制器中；当|U1-U2|不小于设定值时，返回步骤C，继续采集参考压力信号U2；

E、采集压力信号U1′，压力传感器2将实时采集到的踏板1受到的压力转换成电信号经信号调理电路调节得到电压信号U1′；上述电压信号U1′经AD转换单元后输入微控制器；

F、判断|U1′-U2|＜设定值，由微控制器判断|U1′-U2|是否小于设定值，当|U1′-U2|＜设定值时，微控制器启动声光报警单元5，发出报警信号；当|U1′-U2|不小于设定值时，返回步骤E，继续采集压力信号U1′。

上述设定值为通过微控制器设置的可接受误差，该设定值可以根据踏板1受力时的工作状态的变化(即踏板1的位移量，踏板1的位移量与踏板力一一对应)与压力传感器2采集、经信号调理电路调节得到的电压之间的关系推算得出；通过反复试验，优选的，该设定值不大于1V。在寻找参考压力信号U2时，要从步骤A开始；而对于初学驾驶学员、驾车新手或者驾驶员在驾车过程中，一般从步骤E开始执行。

下面结合附图对电源电路、微控制器与AD转换单元连接电路、信号调理电路、参考数据输入电路和声光报警单元5的实现方式进行详细的描述。

(1)电源电路：

电源电路由汽车自身直流12V电源提供(也即该电源电路取自于汽车点烟器)。如图4所示，该电源电路通过L7805CV将直流12V电压转换成直流+5V，电路中设置的LED灯作为电源指示，当系统通电时亮。由于不同的信号调理电路，所需的供电电源有所不同，为了适应不同的信号调理电路，电源电路还可采用如图5所示的电路，也即在L7805CV的输出端再接入一ICL7660芯片实现+5V电源转换成-5V电源，提供正负双电源。

(2)微控制器与AD转换单元连接电路：

上述声光报警控制电路采用的AD转换单元为ADC0809模数转换芯片，微控制器采用的是AT89S51单片机；ADC0809与AT89S51实现连接的方式有两种，一种是ADC0809与AT89S51直接连接(如图6所示)或者ADC0809通过74LS373地址锁存器与AT89S51连接(如图7所示)，后者的优点在于使用了74LS373地址锁存器，使数据线与地址线分开，可扩展多片芯片的连接。ADC0809的IN0引脚和IN1引脚分别接参考数据输入电路的输出端和信号调理电路的输出端。

(3)信号调理电路：

信号调理电路用于对采集到的信号进行补偿和放大；信号调理电路可采用LM324芯片、AD620芯片或者MAX1450芯片。

如图8所示，含有LM324芯片的信号调理电路，LM324芯片为带差动输入的四运算放大器，通过三个运算放大器及器补充作用的外围电路，形成差动输入单端输出放大，从而实现对接收到的压力传感器2的信号进行补偿和放大；如图9所示，含有AD620芯片的信号调理电路，AD620芯片为高精度的仪表放大器，具有电源范围宽(±2.3～±18V)，设计体积小、功耗低(最大供电电流仅1.3mA)、电路接线简单的优点，通过该AD620芯片及设置的起补偿作用的外围电路，实现对接收到的压力传感器2的信号进行补偿和放大；如图10所示，含有MAX1450芯片的信号调理电路，MAX1450芯片将优化压阻式压力传感器的校准和温度补偿，芯片内部有可调电流源、可编程增益放大器和两个缓冲器，可以对传感器桥路的偏移、满量程输出、温度系数进行补偿，能够减小传感器误差，提高测量精度，能够对传感器的失调，起到补偿和校正的作用，通过该MAX1450芯片及设置的外围电路，实现对接收到的压力传感器2的信号进行补偿和放大。

(4)参考数据输入电路：

如图11所示，参考数据输入电路采用的是电位计，通过可调电阻来实现参考电压的调节；可调电阻的一端与电源电路的输出端连接，另一端接地，可调电阻的滑动端接入微控制器。

(5)声光报警单元5：

如图12所示，本发明采用的声光报警单元5包括一个蜂鸣器7、一个红色发光二极管6和一个绿色发光二极管；蜂鸣器7、红色发光二极管6和绿色发光二极管分别接入AT89S51芯片的P1.0、P1.1和P1.2三个引脚。当离合器处于半联动状态时，红色发光二极管6和蜂鸣器7处于开的状态；当离合器处于非半联动状态时，绿色二极管处于开的状态。

该汽车离合器半联动状态声光报警装置设置的压力传感器2安装在踏板1上，微控制器通过压力传感器2采集的信号判断离合器是否处于半联动状态，进而提醒驾驶员，这不仅有助于初学驾驶的学员或者驾车新手尽快掌握离合器半联动位置；监测初学驾驶的学员或者驾车新手是否有不操纵离合器时将脚放在踏板1上的不良驾驶习惯，规范驾驶员的驾驶行为；而且能够降低汽车离合器磨损，延长离合器使用寿命。

设置的参考数据输入电路，能够根据车辆的型号、或者同一辆车的不同使用阶段离合器的实际情况，设定参考压力信号U2，能够及时修正因离合器磨损而导致的报警点发生变化带来的误差，更具有实用性、可靠性。

只要采集的压力信号U1′与参考压力信号U2差的绝对值在微控制器设定的设定值范围之内，声光报警单元5就发出报警信号，从而降低了对设备的设计要求，同时也降低了驾驶员的驾车难度。

Claims (9)

1.一种汽车离合器半联动状态声光报警装置，包括声光报警单元和控制盒，其特征在于：还包括压力传感器；所述压力传感器设置在踏板上；所述压力传感器与控制盒连接；所述控制盒与声光报警单元制成一体；所述控制盒根据从压力传感器接收来的信号，控制声光报警单元报警。

2.根据权利要求1所述的汽车离合器半联动状态声光报警装置，其特征在于：所述压力传感器封装后通过螺钉或者魔术贴扎带固定在踏板上。

3.根据权利要求2所述的汽车离合器半联动状态声光报警装置，其特征在于：所述压力传感器封装后通过魔术贴扎带固定在踏板上。

4.根据权利要求1所述的汽车离合器半联动状态声光报警装置，其特征在于：所述控制盒内设置有声光报警控制电路；所述声光报警控制电路包括信号调理电路、参考数据输入电路、AD转换单元和微控制器；所述信号调理电路、参考数据输入电路均与AD转换单元连接；所述AD转换单元与微控制器连接；所述压力传感器与信号调理电路连接；所述微控制器与声光报警单元连接。

5.根据权利要求1所述的汽车离合器半联动状态声光报警装置，其特征在于：所述控制盒还设置有电源电路；所述电源电路分别为信号调理电路、参考数据输入电路、微控制器和声光报警单元提供电源。

6.根据权利要求4所述的汽车离合器半联动状态声光报警装置，其特征在于：所述信号调理电路用于对采集到的信号进行补偿和放大；所述信号调理电路可采用LM324芯片、AD620芯片或者MAX1450芯片。

7.根据权利要求4所述的汽车离合器半联动状态声光报警装置，其特征在于：所述参考数据输入电路采用的是电位计，通过可调电阻来实现参考电压的调节；所述可调电阻的一端与电源电路的输出端连接，另一端接地，可调电阻的滑动端接入微控制器。

8.根据权利要求1所述的汽车离合器半联动状态声光报警装置，其特征在于：所述压力传感器为压阻式压力传感器。

9.权利要求1至8任一所述的汽车离合器半联动状态声光报警装置的运行模式，其特征在于：包括以下步骤：

A、初始化，将压力传感器清零，并将可调电阻设置为最大值；

B、采集半联动状态时的压力信号U1，将离合器控制在半联动状态，压力传感器采集此时加在踏板上的压力，并将检测到的压力转换成电信号经信号调理电路调节得到电压信号U1；上述电压信号U1经AD转换单元后输入微控制器；

C、采集参考压力信号U2，调节可调电阻，进而调节由参考数据输入电路经AD转换单元输入微控制器的电压信号U2；

D、判断|U1-U2|＜设定值，由微控制器判断|U1-U2|是否小于设定值，当|U1-U2|＜设定值时，微控制器启动声光报警单元，发出报警信号，确定U2为判断离合器处于离合器半联动状态的参考电压，并保存在微控制器中；当|U1-U2|不小于设定值时，返回步骤C，继续采集参考压力信号U2；

E、采集压力信号U1′，压力传感器将实时采集到的踏板受到的压力转换成电信号经信号调理电路调节得到电压信号U1′；上述电压信号U1′经AD转换单元后输入微控制器；

F、判断|U1′-U2|＜设定值，由微控制器判断|U1′-U2|是否小于设定值，当|U1′-U2|＜设定值时，微控制器启动声光报警单元，发出报警信号；当|U1′-U2|不小于设定值时，返回步骤E，继续采集压力信号U1′。

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