CN105435462A - 儿童电动车自动检测警报制动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了儿童电动车自动检测警报制动装置，包括：水平测距制动模块、竖直测距制动模块以及远程报警模块；水平测距制动模块、竖直测距制动模块沿着水平方向和竖直方向发射超声波并开始计时，超声波遇到障碍物反弹；超声波测距单元接收到反弹后的超声波即停止计时；控制单元通过计得的时间判断儿童电动车与障碍物之间的距离；并控制紧急制动单元进行紧急制动，并通过无线通讯向所述远程报警模块发送信号；所述远程报警模块包括一蜂鸣器和振动装置，当远程报警模块接收到第一控制单元或第二控制单元发出的信号时，该蜂鸣器发出报警，该振动装置持续振动。

Description

儿童电动车自动检测警报制动装置
技术领域
本发明专利涉及一种用于儿童电动车的自动检测警报制动装置。
背景技术
随着近年来经济水平的提高，玩具市场有很大的发展前景，目前，国家已经开始发布二胎政策，未来儿童的数量也将会增加。孩子的健康快乐生长是父母的最大心愿，玩具是孩子成长过程中必不可少的一部分，儿童电动车是孩子最喜欢的玩具之一。对于儿童用品而言，最至关重要的是产品的安全性，这不仅是生产企业所注重的，更是购买者考虑的重要因素。
现在市场上的儿童车，时速在3-10km/h之间，大部分童车没有紧急停车装置，都是孩子踩着“油门”就走，停车依靠着断电这样简单的措施，断电后车子仍能向前爬行，这是一个安全隐患。还有一部分童车是配有家长遥控的，这种安全性相对会较高。但是，坐在童车驾驶位上的是孩子，他们的感知与反应能力肯定不能与成人相比的。有父母在旁边看护，孩子开车玩耍是安全的，但百密难免有一疏，父母的神经不可能是每一秒都紧绷着，很多时候，事故就这样发生了。时速在3-10km/h的撞击不仅会对孩子身体造成伤害，也会对孩子身体和心灵造成冲击。另外一种情况，广场的周围经常有台阶，当孩子开车走到这种地方时候就更危险了，如果父母未及时发现，孩子直接冲下去，后果不堪设想。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种儿童电动车自动检测警报制动装置，其克服了背景技术中所述的现有技术的不足。
为了解决，本发明专利采用如下技术方案：
儿童电动车自动检测警报制动装置，包括：水平测距制动模块、竖直测距制动模块以及远程报警模块；
所述水平测距制动模块中包括第一超声波测距单元、第一控制单元和第一紧急制动单元；所述第一超声波测距单元沿着水平方向向儿童电动车的移动方向发射超声波并开始计时，该超声波遇到障碍物反弹；所述第一超声波测距单元接收到反弹后的超声波即停止计时；第一控制单元通过计得的时间判断儿童电动车与前方障碍物之间的距离；若该距离大于安全距离，则第一控制单元控制第一超声波测距单元继续重复发生超声波；若该距离小于安全距离，则第一控制单元控制第一紧急制动单元进行紧急制动，并通过无线通讯向所述远程报警模块发送信号；
所述竖直距制动模块中包括第二超声波测距单元、第二控制单元和第二紧急制动单元；所述第二超声波测距单元沿着竖直方向向地面发射超声波并开始计时，该超声波遇到地面后反弹；所述第二超声波测距单元接收到反弹后的超声波即停止计时；第二控制单元通过计得的时间判断儿童电动车与地面之间的距离；若该距离小于安全距离，则第二控制单元控制第二超声波测距单元继续重复发生超声波；若该距离大于安全距离，则第二控制单元控制第二紧急制动单元进行紧急制动，并通过无线通讯向所述远程报警模块发送信号；
所述远程报警模块包括一蜂鸣器和振动装置，当远程报警模块接收到第一控制单元或第二控制单元发出的信号时，该蜂鸣器发出报警，该振动装置持续振动。
在一较佳实施例中：所述第一控制单元、第二控制单元均包括数据处理芯片89C51和无线通讯芯片nRF24L01。
在一较佳实施例中：所述第一紧急制动单元和第二紧急制动单元均包括第一继电器和第二继电器，其分别连接于电动车电机正极和负极；当电动车正常行驶时，所述第一继电器闭合，第二继电器断开；当电动车紧急制动时，所述第一继电器断开，第二继电器闭合。
在一较佳实施例中：所述远程报警模块设置于一手环内，所述手环佩戴于家长的手中。
在一较佳实施例中：所述手环还具有LED显示模块，当所述远程报警模块接收到第一控制单元或第二控制单元发出的信号时，该LED显示屏闪烁。
采用上述技术方案，本发明专利具有以下有益效果：
本发明提供了一种儿童电动车自动检测警报制动装置，通过实时检测电动车与地面垂直距离和电动车与前方障碍物的距离。当两个方向的任一个方向的距离不在安全范围内，系统就判定为处在危险状况下，采取自动制动措施，同时，nRF24L01无线收发模块向外发出信号，远程接收的远程报警模块便会发出警报，该装置携带于父母身上，父母可通过此知晓孩子的情况。
该装置可有效解决背景技术里所述现有产品存在的问题，保证孩子的“驾车安全”，而且该装置模块集成度高，硬件实现简单，同时安全可靠，容易维护，装于儿童电动车上能够实现时刻有效自动控制车辆。
附图说明
图1绘示了本发明优选实施例中水平测距制动模块、竖直测距制动模块的控制系统示意图；
图2绘示了本发明优选实施例中水平测距制动模块、竖直测距制动模块的另一种控制系统示意图；
图3绘示了本发明优选实施例中远程报警模块的控制系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-3和具体实施例对本发明专利做进一步的说明。
本实例提供的儿童电动车自动检测警报制动装置，包括水平测距制动模块、竖直测距制动模块以及远程报警模块；
请查阅图1：水平测距制动模块、竖直测距制动模块的结构相同，分别由输入部分9，控制单元，输出部分10及紧急制动单元组成；
输入部分9包括超声波测距单元8和按键7；控制单元的核心是89C51芯片1，它的输入端与输入部分9的输出端相连，输出端与输出部分10的输入端相连；
输出部分10包括数码管显示2，nRF24L01无线通信模块3，紧急制动单元是电机5、第一继电器4和第二继电器6；第一继电器4和第二继电器6分别接于电机5的两端。
第一继电器4和第二继电器6与电机5正负极相连，通过改变流过电机5的直流电流的流向可以改变电机5的转向，进而实现电机5的反接制动。作为该方式的简单替换，参考图2，通过第一继电器4和第二继电器6，可以在断开电机5电源的同时将电机5与一个电阻11串联上，根据直流电机能耗制动的原理，亦可实现制动停车。
请查阅图3：远程报警模块由输入部分9，控制单元，输出紧急制动单元10组成；输入部分9为nRF24L01无线通信模块3；控制单元的核心是89C51芯片1，它的输入端与输入部分9的输出端相连，输出端与输出紧急制动单元10的输入端相连；输出紧急制动单元10包括led显示模块12，蜂鸣器13及微型震动电机14。
本实施例中，微控制器采用89C51系列微控制器，无线收发模块采用一款工作在2.4-2.5GHz世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片nRF24L01。本实施例还设有数码管显示模块，通过数码管显示，控制对象的实时距离都很直观的显示出来。
所述水平测距制动模块的超声波测距单元8沿着水平方向向儿童电动车的移动方向发射超声波并开始计时，该超声波遇到障碍物反弹；超声波测距单元8接收到反弹后的超声波即停止计时；水平测距制动模块的控制单元，即89C51芯片1通过计得的时间判断儿童电动车与前方障碍物之间的距离；若该距离大于安全距离，则89C51芯片1控制超声波测距单元8继续重复发生超声波；若该距离小于安全距离，则89C51芯片1控制紧急制动单元进行紧急制动，并通过无线通讯向所述远程报警模块发送信号；
所述竖直距制动模块中的超声波测距单元8沿着竖直方向向地面发射超声波并开始计时，该超声波遇到地面后反弹；超声波测距单元8接收到反弹后的超声波即停止计时；所述竖直距制动模块中的控制单元，即89C51芯片1通过计得的时间判断儿童电动车与地面之间的距离；若该距离小于安全距离，则89C51芯片1控制超声波测距单元8继续重复发生超声波；若该距离大于安全距离，则89C51芯片1控制紧急制动单元进行紧急制动，并通过无线通讯向所述远程报警模块发送信号；
下面根据本实施例的儿童电动车自动检测警报制动装置不同情况下的工作过程对本实施例的儿童电动车自动检测警报制动装置的使用做进一步的说明。
情况一儿童电动车行驶到台阶，暗沟等易跌落的场所的情况下：
以下步骤1234都是在竖直测距制动模块上完成的。
1.超声波测距：超声波测距模块8竖直向下发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来,超声波测距模块8收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为v,根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t,就可以计算出发射点距地面的距离S,即:S＝v·△t/2。距离数值通过一些算法在数码管2上实时显示出来，具体的算法在单片机显示例程里非常常见，这里不再陈述。
2.89C51芯片1对比数据：89C51芯片1里设置了一个安全距离值S’，超声波测距得到的距离S在控制器里都会与安全距离值S’进行对比。比如，在第一种情况下，我们设置安全距离值S’＝30cm。超声波与地面的距离在20cm左右，在地面上行走，传感器与地面的距离变化不大，当这个距离突然增加至〉＝S’时，便可以认为儿童电动车行驶到了台阶，暗沟等场所的边缘，此时，第一继电器、第二继电以及nRF24L01无线通讯模块便会在89C51芯片1的控制下进行控制制动和无线通讯的作用。
3.直流电机反接制动：在第2步中，89C51芯片1给继电器第一继电器4和第二继电器6下达了控制制动的指令。查阅图1，按照图中电机正负极线与第一继电器4和第二继电器6的接法，第一继电器4断开，电机失去向前行驶的动力，同时，第二继电器6闭合，便实现了电机的反接，此时电机内电流流向刚好与第一继电器4闭合的情况下是相反的，电机产生反向力矩，持续很短的一瞬间，第二继电器6断开，此时电机转速为0，实现了安全停车。
4.nRF24L01无线信号的发送：在第2步，89C51芯片1给nRF24L01无线通信模块下达了发射信号的指令，这一步骤是与第一继电器4和第二继电器6的动作是同时进行的。
5.nRF24L01无线信号的接收与警报的发生：这一部分是在远程报警模块的控制下完成的，这里请参阅图3。当nRF24L013收到信号，led12，蜂鸣器13，偏心震动电机14便会在89C51芯片1的控制下，通过输出电路，发生闪烁，鸣响和持续震动。本实施例中，远程报警模块设置在一个手环中，父母随身携带，当孩子面临危险情况，父母接到警报后能够尽快赶到。
情况二当儿童电动车往前行驶，遇到墙壁，高台等障碍：
以下步骤1234都是在水平测距制动模块的框架上完成的。
1.超声波测距：超声波测距模块8向水平方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来,超声波测距模块8收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为v,根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t,就可以计算出发射点距障碍物的距离S,即:S＝v·△t/2。距离数值通过一些算法在数码管2上实时显示出来，具体的算法在单片机显示例程里非常常见，这里不再陈述。
2.89C51芯片1对比数据：本实施例中，89C51芯片1里设置了一个安全距离值S’，超声波测距得到的距离S在控制器里都会与安全距离值S’进行对比。在第二种情况下，我们设置与障碍物的安全距离值S’＝120cm。当实时距离S<120cm时，第一继电器4，第二继电器6和nRF24L01无线通讯模块便会在89C51芯片1的控制下通过输出电路进行控制制动和无线通讯的作用。
3.直流电机反接制动：在第2步中，89C51芯片1给继电器第一继电器4和第二继电器6下达了控制制动的指令。查阅图1，按照图中电机正负极线与第一继电器4和第二继电器6的接法，第一继电器4断开，电机失去向前行驶的动力，同时，第二继电器6闭合，便实现了电机的反接，此时电机内电流流向刚好与第一继电器4闭合的情况下是相反的，电机产生反向力矩，持续很短的一瞬间，第二继电器6断开，此时电机转速为0，实现了安全停车。
情况二下也可以采用能耗制动：因为情况一下，感应器置于车前盖下，从检测到地面情况变化到完全停车的时间内太短，应用反接制动可以在极短时间内使车停下来，但急停车会给孩子身体造成一定的冲击。在情况二下采用能耗制动，能耗制动并不能在极短时间内使车停下来，它是一种稍微缓慢的停车过程。在情况二下，我们可以通过改变S’的值来延长安全停车整个过程的时间，我们知道，停车的越“温和”，对孩子的冲击越小。
4.nRF24L01无线信号的发送：同情况1步骤4。
5.nRF24L01无线信号的接收与警报的发生：同情况1步骤5。
上面结合附图对本发明专利做了详细的说明，但是本发明专利的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明专利做出各种变形，如更换控制板内核型号，更换通讯模块芯片种类，更换测距的方式等，这些都属于本发明专利的保护范围。

Claims (5)

1.儿童电动车自动检测警报制动装置，其特征在于包括：水平测距制动模块、竖直测距制动模块以及远程报警模块；
所述水平测距制动模块中包括第一超声波测距单元、第一控制单元和第一紧急制动单元；所述第一超声波测距单元沿着水平方向向儿童电动车的移动方向发射超声波并开始计时，该超声波遇到障碍物反弹；所述第一超声波测距单元接收到反弹后的超声波即停止计时；第一控制单元通过计得的时间判断儿童电动车与前方障碍物之间的距离；若该距离大于安全距离，则第一控制单元控制第一超声波测距单元继续重复发生超声波；若该距离小于安全距离，则第一控制单元控制第一紧急制动单元进行紧急制动，并通过无线通讯向所述远程报警模块发送信号；
所述竖直距制动模块中包括第二超声波测距单元、第二控制单元和第二紧急制动单元；所述第二超声波测距单元沿着竖直方向向地面发射超声波并开始计时，该超声波遇到地面后反弹；所述第二超声波测距单元接收到反弹后的超声波即停止计时；第二控制单元通过计得的时间判断儿童电动车与地面之间的距离；若该距离小于安全距离，则第二控制单元控制第二超声波测距单元继续重复发生超声波；若该距离大于安全距离，则第二控制单元控制第二紧急制动单元进行紧急制动，并通过无线通讯向所述远程报警模块发送信号；
所述远程报警模块包括一蜂鸣器和振动装置，当远程报警模块接收到第一控制单元或第二控制单元发出的信号时，该蜂鸣器发出报警，该振动装置持续振动。
2.根据权利要求1所述的儿童电动车自动检测警报制动装置，其特征在于：所述第一控制单元、第二控制单元均包括数据处理芯片89C51和无线通讯芯片nRF24L01。
3.根据权利要求1所述的儿童电动车自动检测警报制动装置，其特征在于：所述第一紧急制动单元和第二紧急制动单元均包括第一继电器和第二继电器，其分别连接于电动车电机正极和负极；当电动车正常行驶时，所述第一继电器闭合，第二继电器断开；当电动车紧急制动时，所述第一继电器断开，第二继电器闭合。
4.根据权利要求1所述的儿童电动车自动检测警报制动装置，其特征在于：所述远程报警模块设置于一手环内，所述手环佩戴于家长的手中。
5.根据权利要求4所述的儿童电动车自动检测警报制动装置，其特征在于：所述手环还具有LED显示模块，当所述远程报警模块接收到第一控制单元或第二控制单元发出的信号时，该LED显示屏闪烁。
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