CN102774373B - 一种汽车刹车片厚度实时检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车刹车片厚度实时检测系统及其检测方法，属于汽车刹车系统领域。本发明的刹车卡钳上均设置有两个涡流传感器，用于实时检测刹车片的厚度信号，涡流传感器与采样电阻、传感器电源开关依次串联后接入传感器电源两侧，通过采样电阻将涡流传感器采集的电流信号转换为电压信号，并将采样电阻接入信号处理模块的输入端，信号处理模块用于计算刹车片的厚度，显示模块与信号处理模块相连接，用于显示刹车片的厚度信息，且信号处理模块的输出端接有声光警报装置。本发明结构简单，测量精度高，相比接触式开关原理的刹车片磨损检测系统，能够提供更多的关键信息，而且实施方便，通用性高，增加了驾驶员的安全掌控能力。

Description

一种汽车刹车片厚度实时检测系统

技术领域

本发明涉及汽车刹车系统的自动检测与控制技术领域，更具体地说，涉及一种汽车刹车片厚度实时检测系统及其检测方法，适合汽车刹车片的精确厚度实时检测。

背景技术

汽车已经进入人们的日常生活，汽车的安全性也越来越成为汽车厂商和消费者更为关注的因素。据统计，交通事故发生的原因有70%以上跟刹车不良有关，所以汽车的刹车系统对行车安全至关重要，如果能实现及时检测刹车系统的完好程度，则会大大提高行车安全，降低交通事故的发生率。

纵观目前乘用汽车的仪表系统和安全检测系统，大部分没有刹车片磨损检测装置及显示指示，或检测太过粗放，检测的实时性不够。驾驶员对何时需要更换刹车片，则需要定时到汽车修理厂或4S店检查。有的车10万公里才更换，而有的车则5万公里就需要更换，甚至有的4万公里左右就需要更换了。刹车片的磨损程度与刹车片材质有关，更与驾驶习惯有关，因而很难用公里数来衡量何时需要更换。不能及时检测显示并掌握汽车刹车片的精确磨损程度，必然给驾乘人员带来非常大的不便，并存在很大的安全隐患。因此，增设刹车片自动检测和显示，是提高汽车安全性的一个重要内容。

通过信息检索，已有关于刹车片厚度的检测方法说明。如：中国专利申请号03110888.1，申请日为2003年1月15日，发明创造名称为：汽车刹车即时检测系统，该申请案将各车轮的位移传感系统、压力传感系统、漏油传感系统的采集信号传入数据处理系统，并与数据处理系统的预置参数对比，再把对比后的处理信号输出至显示报警系统，其中位移（厚度变化）传感器采集头设置在刹车片摩擦材料厚度变化位置，该申请案中采集头采用的是接触式采集，只有当刹车片磨损到限定厚度时，采集头才能采集到信号并送至数据处理系统处理，进而发出报警信号，不能实时采集准确的量化了的刹车片厚度信息；由于驾乘人员掌握到的信息要么是刹车片磨损较轻，尚未达到更换程度，要么就是需要马上更换了，没有其他状态，也就是说，可能上次启动汽车时刹车片厚度尚未到报警值，而此次刚一出门在路上，或许刹车片厚度检测系统就检测到了需要马上更换的报警值，这种无法预知性的警报提醒，对驾乘人员需要随时掌控刹车片的刹车性能是十分不利的，而且传感器采集头会随着刹车片的磨损一同被磨损，这样设置会导致每次更换新的刹车片时都需要更换新的传感器采集头，而且传感器的安装比较麻烦，同时需要更改刹车片的生产工艺。

此外，中国专利号ZL200920067482.7，申请日为2009年2月4日，实用新型名称为：汽车刹车系统自动检测仪，该申请案采用PIC18F452单片机，结合小角度传感器、压力传感器和粘度传感器，采集汽车刹车盘、刹车片、真空助力泵和刹车总泵的性能数据，数据处理后将结果显示到位于汽车控制台的液晶显示模块上。该申请案中采用小角度传感器采集磨损量，但该方案是将刹车片磨损量转化为和传感器之间的角度变化，通过小角度传感器间接测量刹车片的磨损量，且容易受到车辆运行环境和安装环境的影响，所以其检测精度较低。

为了提高汽车刹车系统的安全性能，也有通过对刹车片的改进予以实现的。如中国专利号ZL201120315336.9，发明创造名称为：刹车片；中国专利号ZL200920112161.4，发明创造名称为：盘式刹车片；中国专利号ZL201120061838.3，发明创造名称为：一种带报警装置安装口的刹车片；中国专利号ZL201120061837.9，发明创造名称为：带报警片的刹车片；中国专利号ZL201020603083.0，发明创造名称为：新型刹车片；中国专利号ZL91228931.7，发明创造名称为：汽车刹车片磨损极限报警器。上述的刹车片均只能给出一个开关量，提醒刹车片磨损到了极限，不能够现实实时检测刹车片的磨损程度，更不能提前预告驾驶员刹车片的磨损情况，所以有些时候即使发出了极限报警，但在一些不能够立即更换刹车片的情况下驾驶员不得不继续行驶，仍然存在安全隐患。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明在于克服现有技术中刹车片厚度无法实时检测的不足，提供一种汽车刹车片厚度实时检测系统及其检测方法，采用本发明的技术方案，可以实现刹车片厚度的自动实时检测，并通过显示模块实时显示刹车片厚度，当需要更换刹车片时给出声光警报提醒，检测准确、方便，大大增加了驾乘人员的安全掌控能力。

技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种汽车刹车片厚度实时检测系统，包括刹车盘、刹车片、刹车卡钳、活塞、刹车油管、刹车油泵和刹车踏板，刹车踏板用于推动刹车油泵运动，刹车油泵通过刹车油管与活塞相连接，活塞固连于刹车卡钳上，活塞用于控制刹车片的运动，从而实现对刹车盘的刹车控制，还包括传感器支架、涡流传感器、信号处理模块和显示模块，其中：汽车左前、右前、左后、右后四轮的刹车卡钳上均设置有两个涡流传感器，该涡流传感器通过传感器支架安装于刹车卡钳上，涡流传感器的信号发送端与刹车盘位置相对，且涡流传感器的探头表面与刹车片的外侧面在同一竖直平面上，涡流传感器用于实时检测刹车片的厚度信号；上述的每个涡流传感器与采样电阻RL、传感器电源开关S1依次串联后接入传感器电源两侧，通过采样电阻RL将涡流传感器采集的电流信号转换为电压信号，并将采样电阻RL接入信号处理模块的输入端，信号处理模块用于计算刹车片的厚度，信号处理模块的电源端设置有电源开关S2，且刹车踏板作为限位开关S3，该限位开关S3信号接入信号处理模块，用于控制信号处理模块是否进行数据处理，显示模块与信号处理模块相连接，用于显示刹车片的厚度信息，且信号处理模块的输出端接有声光警报装置。

所述的信号处理模块为单片机，显示模块为LCD液晶屏，上述的LCD液晶屏与所述的单片机相连接。

本发明的一种汽车刹车片厚度实时检测方法，其步骤为：

1）获取厚度信号：

打开传感器电源开关S1和信号处理模块的电源开关S2，涡流传感器和信号处理模块通电，再踩下刹车踏板，限位开关S3闭合，涡流传感器进行检测，获取刹车片与刹车盘接触时的刹车片厚度信号，输出4~20mA的标准电流信号；

2）处理厚度信号数据：

通过采样电阻RL将步骤1）获取的电流信号转换为电压信号，并将该电压信号输入信号处理模块予以处理，根据涡流传感器的标定值将电压信号转换为距离值d，该距离值d为刹车片与刹车盘接触时，涡流传感器的探头表面与刹车盘的侧面距离，即为刹车片的实时厚度h；

3）数据显示与声光警报：

将步骤2）中处理得到的汽车左前、右前、左后、右后四轮的八个刹车片的实时厚度h信号通过显示模块予以显示；且信号处理模块将上述八个刹车片的实时厚度h与设定值h0对比，当其中之一的实时厚度h等于或小于设定值h0时，信号处理模块控制声光警报装置，发出警报声和警示灯提醒。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

（1）本发明的一种汽车刹车片厚度实时检测系统，在汽车左前、右前、左后、右后四轮的刹车卡钳上均设置有两个涡流传感器，巧妙的利用钢制刹车盘的导磁性能，采用涡流传感器直接测量刹车片接触刹车盘时涡流传感器和刹车盘之间的距离，也就是刹车片的有效利用厚度，检测精度高，可达μm量级；

（2）本发明的一种汽车刹车片厚度实时检测系统，其涡流传感器可以非接触式地精确检测刹车片的厚度量化信息，不需要定制或改装刹车片，在更换刹车片的时候不需要更换传感器，通用性好；相比开关型原理的刹车片检测系统，能够测量实时的刹车片厚度，方便驾驶员时刻了解刹车片的磨损程度，可以在刹车片到达极限使用厚度之前就提醒驾驶员为长途出车做好准备；

（3）本发明的一种汽车刹车片厚度实时检测系统，能够显示刹车片实时厚度，使驾驶员掌握最全的每一片刹车片磨损信息，有效降低了交通事故发生率，保障乘车人员的行车安全；

（4）本发明的一种汽车刹车片厚度实时检测方法，通过测量涡流传感器的探头表面与刹车盘的侧面距离，实现间接测量刹车片的厚度，精度高，结构简单，实施方便，并针对刹车片厚度等于或小于设定值时，发出警报提醒，方便驾驶员随时掌控刹车片的磨损程度，最大限度地提高了驾驶员对行车安全性能的掌控；且本发明可通过传感器电源开关S1和信号处理模块的电源开关S2自主选择何时检测刹车片厚度，采集次数由驾乘人员决定，不是每次踩刹车都检测一次刹车片厚度，具有高效节能的优点，也延长了检测系统的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的一种汽车刹车片厚度实时检测系统的结构示意图；

图2为本发明中涡流传感器的电路连接示意图；

图3为实施例1中单片机的电路连接示意图；

图4为本发明的一种汽车刹车片厚度实时检测方法的流程示意图。

示意图中的标号说明：

1-刹车盘；2-刹车片；3-刹车卡钳；4-活塞；5-传感器支架；6-涡流传感器；7-刹车油管；8-信号处理模块；9-显示模块；10-刹车油泵；11-刹车踏板。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1，本实施例的一种汽车刹车片厚度实时检测系统，包括刹车盘1、刹车片2、刹车卡钳3、活塞4、传感器支架5、涡流传感器6、刹车油管7、信号处理模块8、显示模块9、刹车油泵10和刹车踏板11。本实施例中刹车踏板11用于推动刹车油泵10运动，刹车油泵10通过刹车油管7与活塞4相连接，活塞4固连于刹车卡钳3上，活塞4用于控制刹车片2的运动，从而实现对刹车盘1的刹车控制；本实施例中汽车左前、右前、左后、右后四轮的刹车卡钳3上均设置有两个涡流传感器6，总共八个涡流传感器6，涡流传感器6能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量刹车盘1距探头表面的距离，刹车盘1是金属导体，测量精度高，涡流传感器6是一种非接触的线性化计量工具，此外，差动电感传感器亦可作为本发明的传感器使用，用于实时检测刹车片2的厚度信号。这些涡流传感器6通过传感器支架5安装于刹车卡钳3上，涡流传感器6的信号发送端与刹车盘1位置相对，即涡流传感器6的信号发送端正对着刹车盘1，且涡流传感器6的探头表面与刹车片2的外侧面在同一竖直平面上，涡流传感器6用于实时检测刹车片2的厚度信号，使得当刹车片2与刹车盘1接触时，涡流传感器6的探头表面与刹车盘1的侧面距离即为刹车片2的实时厚度；本实施例的涡流传感器6检测的厚度信号接入信号处理模块8，进行数据处理，并将最终的刹车片厚度信息通过显示模块9予以显示，本实施例中信号处理模块8采用凌阳SPMC75F2413A单片机，显示模块9为LCD液晶屏，上述的LCD液晶屏与单片机相连接。值得说明的是，本发明中的信号处理模块8也可以采用其他的数据处理模块，如采用TMS320F2812 DSP等。

结合图2，本实施例中每个涡流传感器6与采样电阻RL、传感器电源开关S1依次串联后接入传感器电源两侧，该传感器电源的电压为24V，通过采样电阻RL将涡流传感器6采集的电流信号转换为电压信号，并将采样电阻RL接入信号处理模块8的输入端，信号处理模块8用于计算刹车片2的厚度。

结合图3，图3为本实施例的单片机电路连接示意图，本实施例的八个涡流传感器6分别与采样电阻RL0~RL7连接，采样电阻RL0~RL7接入单片机；单片机的电源端设置有电源开关S2，且刹车踏板11作为限位开关S3，该限位开关S3信号接入单片机，用于控制单片机是否进行数据处理，当单片机的IOC1检测到高电平时，系统对IOA0~IOA7采集的数据进行处理，LCD液晶屏与单片机相连接，用于显示刹车片2的厚度信息，且单片机的输出端接有声光警报装置，且声光警报装置设置有开关S4，驾驶员在知道声光警报后可以选择主动关闭声光警报。

结合图4，本发明的一种汽车刹车片厚度实时检测方法，其具体步骤为：

1）获取厚度信号：

打开传感器电源开关S1和单片机的电源开关S2，涡流传感器6和单片机通电，再踩下刹车踏板11，限位开关S3闭合，涡流传感器6进行检测，获取刹车片2与刹车盘1接触时的刹车片2厚度信号，输出4~20mA的标准电流信号；

2）处理厚度信号数据：

通过采样电阻RL将步骤1）获取的电流信号转换为电压信号，并将该电压信号输入单片机予以处理，根据涡流传感器6的标定值将电压信号转换为距离值d，本实施例中涡流传感器6采用的是广州精信仪表电器有限公司的JX20XL系列电涡流位移传感器，传感器精度0.05mm，其标定值为1.33mA/mm，该涡流传感器6的标定值由具体的传感器厂家提供；该距离值d为刹车片2与刹车盘1接触时，涡流传感器6的探头表面与刹车盘1的侧面距离，即为刹车片2的实时厚度h，通过本步骤的数据处理，得到汽车左前、右前、左后、右后四轮的八个刹车片2的厚度值；

3）数据显示与声光警报：

将步骤2）中处理得到的汽车左前、右前、左后、右后四轮的八个刹车片2的实时厚度h信号通过显示模块9予以显示；且信号处理模块8将上述八个刹车片2的实时厚度h与设定值h0对比，当八个刹车片2之一的实时厚度h等于或小于设定值h0时，则IOC4输出高电平，单片机控制声光警报装置，发出警报声和警示灯提醒，本实施例中采用的刹车片2新片厚度为14毫米，更换的极限厚度是7毫米，设定值h0设为8毫米，本发明中所设计的设定值h0可以比极限厚度值大0.5~1毫米左右，以起到将刹车片2厚度信息提前警报告知驾乘人员的作用。实际应用过程中，刹车片2的厚度不需要在每次踩下刹车踏板11时都检测，为了保护系统和节约电能，特此系统设定了传感器电源开关S1和单片机的电源开关S2，不需要检测刹车片2的厚度时，关掉电源即可。

本发明通过对刹车片2厚度的检测，可以实现汽车启动或刹车过程对刹车片2厚度自动检测，并在仪表系统实时显示刹车片2磨损程度，且需要更换刹车片2时发出声光警报，增加驾乘人员的安全掌控能力。

Claims (2)

1.一种汽车刹车片厚度实时检测系统，包括刹车盘（1）、刹车片（2）、刹车卡钳（3）、活塞（4）、刹车油管（7）、刹车油泵（10）和刹车踏板（11），刹车踏板（11）用于推动刹车油泵（10）运动，刹车油泵（10）通过刹车油管（7）与活塞（4）相连接，活塞（4）固连于刹车卡钳（3）上，活塞（4）用于控制刹车片（2）的运动，从而实现对刹车盘（1）的刹车控制，其特征在于：还包括传感器支架（5）、涡流传感器（6）、信号处理模块（8）和显示模块（9），其中：

汽车左前、右前、左后、右后四轮的刹车卡钳（3）上均设置有两个涡流传感器（6），该涡流传感器（6）通过传感器支架（5）安装于刹车卡钳（3）上，涡流传感器（6）的信号发送端与刹车盘（1）位置相对，且涡流传感器（6）的探头表面与刹车片（2）的外侧面在同一竖直平面上，涡流传感器（6）用于实时检测刹车片（2）的厚度信号；上述的每个涡流传感器（6）与采样电阻RL、传感器电源开关S1依次串联后接入传感器电源两侧，通过采样电阻RL将涡流传感器（6）采集的电流信号转换为电压信号，并将采样电阻RL接入信号处理模块（8）的输入端，信号处理模块（8）用于计算刹车片（2）的厚度，信号处理模块（8）的电源端设置有电源开关S2，且刹车踏板（11）作为限位开关S3，该限位开关S3信号接入信号处理模块（8），用于控制信号处理模块（8）是否进行数据处理，显示模块（9）与信号处理模块（8）相连接，用于显示刹车片（2）的厚度信息，且信号处理模块（8）的输出端接有声光警报装置。

2.根据权利要求1所述的一种汽车刹车片厚度实时检测系统，其特征在于：所述的信号处理模块（8）为单片机，显示模块（9）为LCD液晶屏，上述的LCD液晶屏与所述的单片机相连接。

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