CN104670086A - 一种车辆半联动故障报警装置及故障报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆半联动故障报警装置及故障报警方法，对车辆离合器踏板的半联动状态进行检测，包括信号检测装置和故障报警线路板，信号检测装置的检测信号送至故障报警线路板进行故障报警；故障报警方法包括离合器半联动报警、发动机舱火警报警、刹车失灵报警、水泵皮带断裂报警和主起动机主触点粘连报警检测方法，每一种报警检测方法分别对应输入部分中的一路输入继电器并对应输出；实现报警设备简单可靠成本低，方便实现对包括大客车和工程车辆的离合器半联动报警、发动机舱火警报警、刹车失灵报警、水泵皮带断裂报警和主起动机主触点粘连报警检测。

Description

一种车辆半联动故障报警装置及故障报警方法

技术领域

本发明涉及一种车辆故障报警装置，还涉及一种采用故障报警装置进行故障报警的故障报警方法。

背景技术

随着现代汽车技术的发展,轿车上越来越多地采用了故障显示报警装置。这些装置主要集中在充电失效指示灯、机油压力过低指示灯和水温过高指示灯等常见故障。

目前，针对大客车和工程车辆车辆特征的针对性故障报警和故障检测并不多，一方面由于轿车的车体结构和布局同大客车、工程车差距很大，对故障发现和故障诊断有不同的要求；另一方面对大客车和工程车辆其中的离合器半联动报警、发动机舱火警报警、刹车失灵报警、水泵皮带断裂报警和主起动机主触点粘连报警也存在一些不同于轿车的技术解决难点，因此，需要我们加以解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆半联动故障报警装置，解决车辆半联动故障报警问题；同时提供一种利用车辆半联动故障报警装置，实现包括离合器半联动报警、发动机舱火警报警、刹车失灵报警、水泵皮带断裂报警和主起动机主触点粘连报警方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种车辆半联动故障报警装置，对车辆离合器踏板的半联动状态进行检测，包括信号检测装置和故障报警线路板，信号检测装置的检测信号送至故障报警线路板进行故障报警；信号检测装置包括一组收发光电传感器和定位铁板，收发光电传感器对定位铁板位置检测并输出检测信号；故障报警线路板包括输入部分、电源部分、控制部分、系统编程部分和报警显示部分，检测信号输入输入部分，经控制部分控制后通过报警显示部分报警显示，系统编程部分对控制部分编程。

定位铁板固定在离合器踏板的拐臂处且与离合器踏板移动扇面轨迹保持在同一平面上，收发光电传感器垂直设置在定位铁板的两侧，定位铁板上设置有通孔，通孔的位置处于离合器踏板半联动状态下收发光电传感器通过通孔同轴相对。

控制部分采用八位微控制器，系统编程部分采用MAX232接口模块，报警显示部分采用达林顿管控制喇叭和LED指示灯，输入部分采用八路输入继电器，电源部分提供电源。

故障报警线路板还包括输出部分，输出部分采用输出继电器，输出继电器和LED指示灯并联。

本发明还提供一种采用车辆半联动故障报警装置的故障报警检测方法，包括离合器半联动报警、发动机舱火警报警、刹车失灵报警、水泵皮带断裂报警和主起动机主触点粘连报警检测方法：

a、离合器半联动报警检测方法，当离合器踏板处于半联动状态时，通过在离合器踏板的拐臂处加装一组光电传感器和定位铁板，半联动时光电传感器输出信号经过第一路输入继电器经八位微控制器控制报警显示部分进行声光报警；

b、发动机舱火警报警检测方法，设置光电管在发动机舱内，将光电管的检测信号送至故障报警线路板的输入部分，经控制部分控制后通过报警显示部分进行声光报警显示；

c、刹车失灵报警报警检测方法，将汽车起动机的启动线串接于对应输出继电器的常闭触电上，每次启动车辆时需踩下刹车启动；

d、水泵皮带断裂报警检测方法，将汽车发电机的电压输出端和输入部分的输入继电器串接，当发电机无电压输出，则声光报警；

e、主起动机主触点粘连报警检测方法，将起动机主触点的电压信号输入输入部分的输入继电器，当起动机主触点发生粘连时进行声光报警。

本发明的有益效果是设备简单可靠成本低，方便实现对包括大客车和工程车辆的离合器半联动报警、发动机舱火警报警、刹车失灵报警、水泵皮带断裂报警和主起动机主触点粘连报警检测。

附图说明

图1为本发明实施例的故障报警线路板电路示意图；

图2为本发明实施例的离合器半联动信号检测结构示意图；

其中：1-拐臂，2-定位铁板，3-光电传感器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例如图所示，本实施例提供一种车辆半联动故障报警装置，对车辆离合器踏板的半联动状态进行检测，包括信号检测装置和故障报警线路板，信号检测装置的检测信号送至故障报警线路板进行故障报警；信号检测装置包括一组收发光电传感器和定位铁板，收发光电传感器对定位铁板位置检测并输出检测信号；故障报警线路板包括输入部分、输出部分、电源部分、控制部分、系统编程部分和报警显示部分，检测信号输入输入部分，经控制部分控制后通过报警显示部分报警显示，系统编程部分对控制部分编程；输出部分采用输出继电器，输出继电器K1～K6、和LED指示灯并联；控制部分采用STC89C52八位微控制器，系统编程部分采用MAX232接口模块，报警显示部分采用达林顿管控制喇叭和LED指示灯，输入部分采用八路输入继电器KI1～KI8，可接受八个传感器的输入控制信号，电源部分提供电源；

定位铁板固定在离合器踏板的拐臂处且与离合器踏板移动扇面轨迹保持在同一平面上，收发光电传感器垂直设置在定位铁板的两侧，定位铁板上设置有通孔，通孔的位置处于离合器踏板半联动状态下收发光电传感器通过通孔同轴相对。

本实施例还提供采用上述车辆半联动故障报警装置的故障报警检测方法，包括离合器半联动报警、发动机舱火警报警、刹车失灵报警、水泵皮带断裂报警和主起动机主触点粘连报警检测方法：

主起动机主触点粘连报警，该故障在采用后置柴油发动机的车辆上比较常见，由于发动机后置，因此该故障出现时驾驶员不容易觉察，任其发展首先会烧毁起动机，造成一定的经济损失；同时由于起动机运转时产生的大电流会使导线持续发热升温，严重时引燃导线，造成火灾事故。

该保护装置将点火开关上的ST线接至J1（18脚输入端）的14脚，用该 ST线上的电压作为检测起动机主触点是否粘连的传感器。

当发动机运转后，如果ST线上有电压，则该电压使得输入继电器KI3(24V)得电吸合，将STC89C52单片机的P1.2脚拉至低电平，此时程序将作一个6秒的延时（延时的意思见后面的解释），延时过后程序将再次对STC89C52单片机P1.2脚的电平进行判断，如果起动机主触点发生粘连，则ST线上有24V的电压，该电压使输入继电器KI3保持吸合，使P1.2为低电平，程序据此判断起动机的主触点发生粘连故障，于是从STC89C52的P2.0脚输出低电平、从P2.3脚输出高电平，P2.3脚的高电平输出到ULN2003的4脚，ULN2003的13脚输出低电平，该低电平使得输出继电器K3吸合，同时点亮起动机粘连故障报警灯；P2.0脚的低电平输出到ULN2003的1脚，则ULN2003的16脚输出高电平，使得继电器KB失电，其常闭触点闭合，蜂鸣器得电开始鸣叫，配合起动机粘连故障报警灯以声光的形式提醒驾驶员有故障发生，驾驶员根据对应红灯的指示，知道起动机主触点发生粘连故障，采取熄火断电措施，达到保护起动机的目的。

采用延时的目的是为了避开正常的起动过程，因为正常起动时，起动线一样有电流。而加入延时后，则由于起动时一般不会接通起动机长达8秒，因此延时后如果起动线仍然有电，则可以断定起动机发生粘连。

用点火开关的ST档线作为检测起动机主触点是否粘连的传感器是从成本和改装的方便性考虑，也可以直接将起动机的电磁线引出到J1的14脚，同样能达到保护的目的。但这样对于后置发动机的车辆，需要从车辆后到驾驶室重新铺设一根电线，增加了改装的工作量。而用点火开关的ST档线，则只需要在起动继电器的线圈端和输出端之间反向串接一个IN5408二极管即可。

水泵皮带断裂故障，利用发电机作为监测水泵皮带的传感器（因为水泵皮带也同时带动发电机），将发电机的D+线接至J1（18脚输入端）的12脚，以该脚电压的有无作为监测水泵皮带是否断裂的传感器信号。

当发动机运转后，若水泵皮带未断，则发电机正常发电，输入端J1的12脚上有24V的电压，此电压使输入继电器KI4得电吸合，将STC89C52单片机的P1.3脚拉至低电平，程序据此判断水泵皮带正常运转，于是从STC89C52的P2.0脚输出高电平、从P2.2输出低电平、从P2.6输出高电平。P2.0的高电平输入到ULN2003的1脚，从其16脚输出低电平，该低电平使继电器KB吸合，其常闭触点断开，蜂鸣器失电不叫；同时P2.6的高电平输入到ULN2003的7脚，从其10脚输出低电平，这个低电平使得系统灯（绿）点亮，表示系统无故障发生。 而P2.2脚的低电平输入到ULN2003的3脚，从其14脚输出高电平，这个高电平使水泵皮带报警灯（红）不亮，告诉驾驶员无故障发生。

如果发动机运转后水泵皮带断裂，则发电机也无电压输出，J1的12脚上无电压，输入继电器KI4不吸合，STC89C52的P1.3脚为高电平，程序在检测到该脚为高电平后，先做一个6秒的延时处理（延时时间可调，延时的意思见后面的解释），延时后再次检测P1.3脚的电平，如果仍然为高电平，说明水泵皮带断裂，则从STC89C52的P2.0脚输出低电平、从P2.2脚输出高电平、从P2.6脚输出低电平。P2.0脚的低电平经过ULN2003的转换，从ULN2003的16脚输出高电平，该高电平使继电器KB失电释放，KB的常闭触点闭合，蜂鸣器得电开始鸣叫；同时P2.2脚的高电平经过ULN2003的转换，从其14脚输出低电平，使水泵皮带报警灯（红）点亮、并且P2.6脚的低电平经过ULN2003的转换，从其10脚输出高电平，使得系统灯（绿）熄灭。由于此时红灯点亮并且蜂鸣器鸣叫，以声光的形式提醒驾驶员有故障发生，驾驶员依据对应红灯的显示可以判断出水泵皮带发生故障，可以采取熄火措施并排除故障。

这里采用延时的目的同样是为了避开正常的起动过程，因为在正常起动时，发电机的电压尚未建立，不能据此判断水泵皮带断裂，而经过6秒的延时后，发动机转速正常，发电机建立起稳定的电压，系统进入正常的循环和检测程序。

该故障报警灯在检测水泵皮带的同时，还附带可以监测发电机的工作状态，如果发电机不发电，故障报警灯一样报警，同样可以提醒驾驶员及时排除故障。

刹车失灵报警故障，该故障报警方式利用刹车开关信号线（一般商用车上均有此信号线，通常在车辆的继电器盒上）作为检测刹车系统好坏的传感器。将刹车开关信号线接至J1（18脚输入端）的16脚，以该脚电压的有无来判断刹车系统的好坏。

需要说明的是，该故障检测方式只适用于在车辆发动之前对刹车系统进行检测，而车辆一旦处于行驶当中该装置不起作用。

之所以设计成这样有两方面的考虑：一是从成本考虑，如果要设计成实时检测刹车系统的好坏，还需要在刹车踏板上加装一个光电传感器，实时检测刹车的动作。二是在行驶过程中一般不会使用到刹车，真正使用刹车时如果刹车系统失灵则即使给出报警信号也已经迟了。因此该故障检测方式采用了在车辆发动之前对刹车系统进行一次检测，若刹车系统完好则可以正常使用起动机，如果刹车系统有故障则无法使用起动机发动车辆，必须排除故障后才能正常发动，以此达到保护的目的。

该故障保护分为两种情况：1、车辆发动之前刹车系统有安全气压存在（一般为车辆短停后重新发动的情况）；2、车辆发动之前刹车系统无气压存在（通常为车辆长时间停放后或经过维修后重新发动的情况）。现分别说明。

1、车辆发动之前刹车系统有安全气压存在，在打开点火开关而发动机未启动时，显示刹车故障的红灯点亮、蜂鸣器鸣叫，此时必须先踩下刹车，在有气压到达车辆的后分泵（即刹车正常）时，输入端J1的16脚上有24V的电压，此电压使输入继电器KI2得电吸合，将STC89C52单片机的P1.1脚拉至低电平，程序据此判断刹车系统是正常的，于是从STC89C52的P2.0脚输出高电平、从P2.1脚输出低电平、从P2.6脚输出高电平。如前所述，P2.0脚和P2.6脚的高电平使得蜂鸣器不叫、系统灯（绿）点亮，表示系统无故障，而P2.1脚的低电平输入到ULN2003的2脚，从其15脚输出高电平，这个高电平使得刹车报警灯（红）不亮、同时输出继电器K1不吸，K1的常闭触点保持闭合，点火开关的起动线ST通过该常闭触点接通，此时可以正常使用起动机发动车辆。

如果踩下刹车踏板后无气压到达后分泵（表示刹车系统有故障），则输入端J1的16脚上无电压，此时输入继电器KI2不吸，STC89C52的P1.2脚为高电平，程序据此知道刹车系统有故障，于是从STC89C52的P2.0脚输出低电平、从P2.1脚输出高电平、从P2.6脚输出低电平。 P2.0脚和P2.6脚的低电平使蜂鸣器鸣叫、并使系统灯（绿）熄灭；同时P2.1脚的高电平通过ULN2003的转换，从其15脚输出低电平，使得刹车报警灯（红）点亮，配合蜂鸣器以声光同时报警、并用该低电平使得输出继电器K1吸合，其常闭触点断开，切断了起动线ST，使得刹车系统失灵时无法起动车辆，达到了保住的目的。

2、车辆发动之前刹车系统无气压存在，如果刹车系统无气压存在，则如果按第1种方式的话由于J1的16脚上始终无电压，那么蜂鸣器和指示灯会一直提示有故障，同时由于输出继电器K1吸合，会造成无法起动车辆。因此在这种情况下必须从J1（18脚输入端）的6脚引入气压传感器的信号（一般商用车上均有气压传感器，用作气压报警灯的信号），当气压达到安全气压时，该脚上有24V的电压；当无气压时，该脚为低电平。

当刹车系统无气压时，J1的6脚为低电平，此低电平使输入继电器KI7吸合（注意KI7继电器的线圈极性与其它输入继电器相反），将STC89C52的P1.6拉至低电平，程序据此判断刹车系统无气压，但无法判断出车辆是否处于行驶状态，因此程序同时对STC89C52的P1.3脚的电平进行判断，由前述可知，P1.3对应发电机电压，只有当发动机运转时，P1.3才为低电平，否则为高电平。在这里只有同时满足P1.6为低电平同时P1.3为高电平时，程序才能判断出车辆此时是在刹车系统无气压的情况下需要正常发动为刹车系统充气，于是从STC89C52的P2.0脚输出高电平、从P2.1脚输出低电平、从P2.6脚输出高电平。这三个脚的电位使得蜂鸣器不叫、系统灯（绿）点亮、刹车报警灯（红）不亮，可以正常发动车辆为刹车系统充气（在充气过程中依然可以对起动机粘连故障和水泵皮带断裂故障进行检测，检测过程见（一）和（二） ）。

在充气过程中程序不断检测气压传感器（即P1.6脚的电平）的信号，一旦P1.6脚跳变为高电平，则点亮刹车报警灯（红），同时蜂鸣器鸣叫，此时必须踩下刹车，如刹车系统正常，则刹车报警灯（红）熄灭、蜂鸣器不叫、系统灯点亮，表示刹车系统无故障，可以行车。

该故障报警灯对于刹车灯开关失灵故障也能起到报警的作用。

离合器半联动报警，该故障报警须在离合器踏板下装设一个如图所示的光电传感器，型号为G12A-M1001。安装时在离合器踏板拐臂上加装一个挡板，同时将传感器固定到位。当离合器处于半联动位置时，挡板正好能挡住传感器的光线，此时传感器输出端有24V的电压；当离合器处于其他位置时，传感器无遮挡，传感器输出端无电压。

    将光电传感器的输出端接至J1（18脚输入端）的10脚，当离合器处于半联动状态时，10脚上有24V的电压，此电压使输入继电器KI5得电吸合，将STC89C52单片机的P1.4脚拉至低电平，程序据此判断出离合器处于半联动状态，于是程序作一个3秒的延时，采用延时的意思是避开离合器的正常操作，3秒后程序再次对STC89C52的P1.4脚的电平进行判断，如果仍然是低电平，则说明驾驶员此时在进行不正确的操作，离合器处于半联动状态，于是从STC89C52的P2.0脚输出低电平，从P2.4脚输出高电平、从P2.6脚输出低电平。P2.0脚和P2.6脚的低电平使蜂鸣器鸣叫、系统灯（绿）熄灭；P2.4脚的高电平经过ULN2003的转换，从其12脚输出低电平，该低电平使离合器半联动报警灯（红）点亮，配合蜂鸣器提醒驾驶员不要采取半联动操作。

发动机舱火警故障，该故障报警将如图所示的光敏传感器模块装于发动机舱的上部，当发动机舱有火灾发生时，传感器的输出端有24V的电压输出，无火灾时传感器无电压输出。

将光敏传感器的输出端接至J1（18脚输入端）的8脚，当发动机舱有火灾发生时，8脚上有24V的电压，此电压使输入继电器KI6得电吸合，将STC89C52的INT0脚拉至低电平，程序立即进入中断响应程序中，在该中断响应程序中，程序首先做3秒的延时，延时的目的是为了排除干扰造成的虚警，延时后再次判断INT0脚的电平高低，如果仍为低电平，则使STC89C52的P2.0脚输出低电平、P2.5脚输出高电平，P2.6脚输出低电平。P2.0脚和P2.6脚的低电平使蜂鸣器鸣叫、系统灯（绿）熄灭；P2.5脚的高电平经过ULN2003的转换，从其11脚输出低电平，该低电平使发动机舱火警灯（红）点亮，配合蜂鸣器提醒驾驶员发动机舱有火灾发生，必须立刻熄火停车，采取灭火措施。

Claims (5)

1.一种车辆半联动故障报警装置，对车辆离合器踏板的半联动状态进行检测，其特征在于：包括信号检测装置和故障报警线路板，信号检测装置的检测信号送至故障报警线路板进行故障报警；信号检测装置包括一组收发光电传感器和定位铁板，收发光电传感器对定位铁板位置检测并输出检测信号；故障报警线路板包括输入部分、电源部分、控制部分、系统编程部分和报警显示部分，检测信号输入输入部分，经控制部分控制后通过报警显示部分报警显示，系统编程部分对控制部分编程。

2.根据权利要求1所述的一种车辆半联动故障报警装置，其特征在于：定位铁板固定在离合器踏板的拐臂处且与离合器踏板移动扇面轨迹保持在同一平面上，收发光电传感器垂直设置在定位铁板的两侧，定位铁板上设置有通孔，通孔的位置处于离合器踏板半联动状态下收发光电传感器通过通孔同轴相对。

3.根据权利要求1所述的一种车辆半联动故障报警装置，其特征在于：控制部分采用八位微控制器，系统编程部分采用MAX232接口模块，报警显示部分采用达林顿管控制喇叭和LED指示灯，输入部分采用八路输入继电器，电源部分提供电源。

4.根据权利要求1所述的一种车辆半联动故障报警装置，其特征在于：故障报警线路板还包括输出部分，输出部分采用输出继电器，输出继电器和LED指示灯并联。

5.一种采用权利要求1至4任一种车辆半联动故障报警装置的故障报警检测方法，其特征在于包括离合器半联动报警、发动机舱火警报警、刹车失灵报警、水泵皮带断裂报警和主起动机主触点粘连报警检测方法，每一种报警检测方法分别对应输入部分中的一路输入继电器并对应输出：

a、离合器半联动报警检测方法，当离合器踏板处于半联动状态时，通过在离合器踏板的拐臂处加装一组光电传感器和定位铁板，半联动时光电传感器输出信号经过第一路输入继电器经八位微控制器控制报警显示部分进行声光报警；

b、发动机舱火警报警检测方法，设置光电管在发动机舱内，将光电管的检测信号送至故障报警线路板的输入部分，经控制部分控制后通过报警显示部分进行声光报警显示；

c、刹车失灵报警报警检测方法，将汽车起动机的启动线串接于对应输出继电器的常闭触电上，每次启动车辆时需踩下刹车启动；

d、水泵皮带断裂报警检测方法，将汽车发电机的电压输出端和输入部分的输入继电器串接，当发电机无电压输出，则声光报警；

e、主起动机主触点粘连报警检测方法，将起动机主触点的电压信号输入输入部分的输入继电器，当起动机主触点发生粘连时进行声光报警。