CN105752054A - 载重汽车制动系统智能降温装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载重汽车制动系统智能降温装置，包括设置于汽车制动器刹车底板上的喷水装置、设置于汽车制动器摩擦衬片内侧的温度传感器、设置于驾驶室内部的控制面板和设置于汽车内部的水箱，其中水箱的内部设有水泵和液位传感器，水泵的出水口通过管路与水箱出水口相连，水箱出水口通过分流器和管道分别与喷水装置相连，控制面板上设有温度报警指示灯和水位报警指示灯，控制面板的内部设有控制电路，该控制电路包括水位检测电路、温度检测电路、水泵控制电路、电源电路、报警电路和单片机最小系统电路。本发明结构设计合理且成本较为低廉，实现了载重汽车制动系统的智能降温，避免了由于刹车失灵引发的诸多事故。

Description

载重汽车制动系统智能降温装置

技术领域

本发明属于汽车制动系统降温技术领域，具体涉及一种载重汽车制动系统智能降温装置。

背景技术

对于长时间行驶在长坡道和弯道的大型载重汽车来说，制动系统会因为无法及时散热而变得迟钝或失效，给人们的生命财产带来巨大威胁。为了解决这个隐患，近几十年来有很多创新型人才运用他们的创新思维想出多种解决方法。目前存在的方法中，有采用风冷降温的、水冷降温的、还有用多个制动器交替工作来进行降温的。但是这些方法都有些许不足之处，有的需要改变汽车的整体电路，有的需要对汽车零件进行改造，还有一些实现起来比较繁琐或者目前无法实现等等。就目前国内的情形看，大部分都采用人工浇水的方法对制动器进行降温，这对于司机来说无疑是加重疲劳程度。因此针对于以上现象，一种相对比较完善的智能降温系统的产生是非常必要的。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种载重汽车制动系统智能降温装置。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，载重汽车制动系统智能降温装置，其特征在于包括设置于汽车制动器刹车底板上的喷水装置、设置于汽车制动器摩擦衬片内侧的温度传感器、设置于驾驶室内部的控制面板和设置于汽车内部的水箱，其中水箱的内部设有水泵和液位传感器，水泵的出水口通过管路与水箱出水口相连，水箱出水口通过分流器和管道分别与喷水装置相连，控制面板上设有温度报警指示灯和水位报警指示灯，控制面板的内部设有控制电路，该控制电路包括水位检测电路、温度检测电路、水泵控制电路、电源电路、报警电路和单片机最小系统电路，所述的水位检测电路包括振荡电路、基准电压电路和水位传感电路，振荡电路中U6B为电压比较器LM393AH，R8、R9、R10、R11均为47K电阻，C8为22pF无极性电容，电压比较器U6B的引脚4接地，电压比较器U6B的引脚8接VCC，电压比较器U6B的引脚6通过一个22pF的无极性电容C8接地，电压比较器U6B的引脚5通过一个47K的电阻R9接VCC，电压比较器U6B的引脚7通过一个网络标号SING与水位传感电路相连，电阻R10的一端接地，电阻R10的另一端与电压比较器U6B引脚5相连，电阻R11的一端接电压比较器U6B的引脚5，电阻R11的另一端通过电阻R8接到电压比较器U6B的引脚6，电阻R9和R10对VCC进行分压，R11为正反馈电阻，共同作为电压比较器U6B引脚5的基准电压V+，电阻R8和无极性电容C8组成的积分电路作为电压比较器U6B引脚6的基准电压V-，基准电压电路中4.7K的电阻R4一端接VCC，4.7K的电阻R4的另一端通过2.2K的电阻R6接地，10uF电解电容C6与电阻R6并联，在电阻R4和R6之间引出一条线用网络标号VREF与水位传感电路相连，由电阻R4与R6串联分压得到基准电压，电解电容C6起到进一步稳定基准电压的作用，电阻分压计算公式为VREF=5*R6/（R4+R6），水位传感电路中U6A为电压比较器LM393AH，R2为阻值为1M电阻，R3为阻值为1K电阻，C1、C2、C3均为0.1nF无极性电容，D1、D2为二极管，P1为水位控制开关，电压比较器U6A的引脚4接地，电压比较器U6A的引脚8接VCC，电压比较器U6A的引脚1通过网络标号INT0与单片机P3.2端口相接，电压比较器U6A的引脚3通过电阻R3与网络标号VREF相接，电压比较器U6A的引脚2通过电阻R2、电容C1、C2和二极管D1、D2组成的整流滤波电路与P1的2端口相接，P1的1端口通过一个无极性电容C3与网络标号SING相接；所述的温度检测电路中温度传感器型号为DS18b20，温度传感器的VCC端均接+5V直流电压，温度传感器的GND端均接地，温度传感器的DQ端并接在一起后通过网络标号DATA接到单片机的P3.7端口实现多点测温，在温度传感器的DQ端与网络标号DATA端之间接10K的上拉电阻R5，保证温度传感器的DQ端闲置时状态为高电平；所述的水泵控制电路中水泵采用直流+12V微型水泵，P2为水泵的电压输入端，R1为10K电阻，Q1为NPN型三极管，K1为继电器，三极管Q1的集电极通过10K的电阻R1接+5V直流电压VCC，三极管Q1的基极通过网络标号P2.0接到单片机的P2.0端口，三极管Q1的发射极接到继电器K1的引脚4，继电器K1的引脚3接+12V直流电压，继电器K1的引脚5接GND，P2的1端口接继电器K1的引脚1；所述的电源电路用于将汽车上蓄电池提供的+12V直流电压转化成+5V直流电压，其中U7为LM2596降压芯片，C9为680uF电解电容，C10为220uF电解电容，L1为33uH电感，D3为肖特基二极管，降压芯片LM2596的1端口接+12V直流输入电压，在+12V直流输入电压和降压芯片的1端口之间通过一个680uF的电解电容C9接地进行稳压，降压芯片的3端口和5端口分别接地，降压芯片端口通过肖特基二极管D3接地，电感L1的一端接降压芯片的2端口，电感L1的另一端通过电解电容C10接地，在电感L1和电解电容C10之间引一条线通过降压芯片的4端口反馈回降压芯片，同时在电感L1和电解电容C10之间输出的是+5V电压VCC；所述的报警电路包括蜂鸣器报警发声电路和发光二极管发光闪烁的电路，蜂鸣器报警发声电路中Q2为NPN型三极管，U1为蜂鸣器，R12、R13均为0.1K电阻，三极管Q2的集电极接VCC，三极管Q2的基极通过电阻R12和网络标号buzzer与单片机P1.0端口相接，三极管Q2的发射极连接蜂鸣器U1的正极，蜂鸣器U1的负极通过电阻R13接地，发光二极管发光闪烁的电路中D4、D5为发光二极管，R14、R15为阻值为1K电阻，电阻R14的一端通过网络标号LED1与单片机P1.1端口相接，电阻R14的另一端通过一个发光二极管D4接地，电阻R15的一端通过网络标号LED2与单片机P1.2端口相接，电阻R15的另一端通过一个发光二极管D5接地；所述的单片机最小系统电路单片机型号为AT89C52，晶振电路由两个33pF的无极性电容C4、C7和一个11.0592MHz的晶振Y1连接而成，晶振Y1的1端口和单片机的XTAL1端口相接，晶振Y1的2端口和单片机的XTAL2端口相接，无极性电容C7的一端和晶振Y1的1端口相接，无极性电容C7的另一端接地，无极性电容C4的一端和晶振Y1的2端口相接，无极性电容C4的另一端接地，复位电路由一个10uF的电解电容C5和一个10K的电阻R7组成，电解电容C5的一端接+5V电压VCC，电解电容C5的另一端通过电阻R7接地，电解电容C5和电阻R7之间的引线接单片机RST端口。

本发明结构设计合理且成本较为低廉，实现了载重汽车制动系统的智能降温，避免了由于刹车失灵引发的诸多事故。

附图说明

图1是本发明中汽车制动器的结构示意图；

图2是本发明中控制面板的结构示意图；

图3是本发明中水箱的结构示意图；

图4是本发明中水位检测电路连接图；

图5是本发明中温度检测电路连接图；

图6是本发明中水泵控制电路连接图；

图7是本发明中电源电路连接图；

图8是本发明中报警电路连接图；

图9是本使用新型中单片机最小系统电路连接图。

图中：1、刹车底板，2、喷水装置，3、摩擦衬片，4、温度传感器，5、控制面板，6、水箱，7、水泵，8、液位传感器，9、水箱出水口，10、分流器，11、温度报警指示灯，12、水位报警指示灯。

具体实施方式

结合附图详细描述本发明的具体内容。载重汽车制动系统智能降温装置，包括设置于汽车制动器刹车底板1上的喷水装置2、设置于汽车制动器摩擦衬片3内侧的温度传感器4、设置于驾驶室内部的控制面板5和设置于汽车内部的水箱6，其中水箱6的内部设有水泵7和液位传感器8，水泵7的出水口通过管路与水箱出水口9相连，水箱出水口9通过分流器10和管道分别与喷水装置2相连，控制面板5上设有温度报警指示灯11和水位报警指示灯12，控制面板5的内部设有控制电路，该控制电路包括水位检测电路、温度检测电路、水泵控制电路、电源电路、报警电路和单片机最小系统电路。

所述的水位检测电路包括振荡电路、基准电压电路和水位传感电路。振荡电路：此电路中，U6B是电压比较器LM393AH，R8、R9、R10、R11均为47K电阻，C8为22pF无极性电容。电压比较器U6B的引脚4接地，引脚8接VCC，引脚6通过一个22pF的无极性电容C8接地，引脚5通过一个47K的电阻R9接VCC，引脚7通过一个网络标号SING与水位传感电路相连接。电阻R10一端接地，另一端与电压比较器U6B引脚5相连。电阻R11一端接电压比较器U6B的引脚5，另一端通过电阻R8接到电压比较器U6B的引脚6。电压比较器U6B及外围元件组成一个多谐振荡器，工作在放大状态。电阻R9和R10对VCC进行分压，R11为正反馈电阻，共同作为电压比较器U6B引脚5的基准电压V+。电阻R8和无极性电容C8组成的积分电路作为电压比较器U6B引脚6的基准电压V-。V+与V-进行比较决定输出信号SING的电压的高低，由于无极性电容C8不断在正反两个方向进行充电和放电，使V-的电压不断大于V+和小于V+，输出信号SING的电压也就不断在高低电平间翻转，这样就产生了系统所需的振荡信号SING。基准电压电路：此电路中，4.7K的电阻R4一端接VCC，另一端通过2.2K的电阻R6接地，10uF的电解电容C6与电阻R6并联，在电阻R4和R6之间引出一条线用网络标号VREF与水位传感电路相连。由电阻R4与R6串联分压得到基准电压，电解电容C6起到进一步稳定基准电压的作用，电阻分压计算公式为VREF=5*R6/（R4+R6）。水位传感电路：此电路中U6A为电压比较器LM393AH，R2为阻值为1M的电阻，R3为阻值为1K的电阻，C1、C2、C3均为0.1nF的无极性电容，D1、D2为二极管，P1相当于水位控制的开关。电压比较器U6A的引脚4接地，引脚8接VCC，引脚1通过网络标号INT0与单片机P3.2端口相接，引脚3通过电阻R3与网络标号VREF相接，引脚2通过电阻R2、电容C1、C2和二极管D1、D2组成的整流滤波电路与P1的2端口相接。P1的1端口通过一个无极性电容C3与网络标号SING相接。低水位时，P1为开路状态，电阻R2上无压降，此时电压比较器U6A的引脚1输出高电平；高水位时，P1短路，SING信号经电容C3耦合、经导电液体到电容C1耦合、经二极管D1、D2整流、电容C2滤波，在电阻R2上形成压降作为电压比较器U6A反相输入端（引脚2）电压，此电压大于电压比较器U6A同相输入端（引脚3）电压，所以此时电压比较器U6A的引脚1输出低电平。

所述的温度检测电路中温度传感器型号为DS18b20。四个温度传感器DS18b20的VCC端均接+5V直流电压，GND端均接地，DQ端并接在一起，通过网络标号DATA接到单片机的P3.7端口，实现多点测温。在温度传感器DS18b20的DQ端与网络标号DATA端之间接10K的上拉电阻R5，保证温度传感器DS18b20的DQ端闲置时状态为高电平。

所述的水泵控制电路中采用直流+12V微型水泵，P2代表水泵的电压输入端，R1为10K电阻，Q1为NPN型三极管，K1为继电器。三极管Q1的集电极通过10K的电阻R1接+5V直流电压VCC，基极通过网络标号P2.0接到单片机的P2.0端口，发射极接到继电器K1的引脚4。继电器K1的引脚3接+12V直流电压（汽车蓄电池电压），并且其引脚5接GND。水泵的电压输入端P2的2端口接GND，P2的1端口接继电器K1的引脚1。当单片机的P2.0端口输出高电平时，三极管Q1将会导通，由VCC产生的电流经过电阻R1和三极管Q1流到继电器K1，这时继电器K1的铁芯产生磁性，把开关吸合到下面的触点，这样P2就通过继电器接上了+12V直流电压，水泵就能正常工作，从而实现喷嘴喷水降温。

所述的电源电路将汽车上蓄电池提供的+12V直流电压转化成+5V直流电压。图中，U7是LM2596降压芯片，C9是680uF的电解电容，C10是220uF的电解电容，L1是33uH的电感，D3是肖特基二极管。降压芯片LM2596的1端口接+12V直流输入电压，在+12V直流输入电压和降压芯片LM2596的1端口之间通过一个680uF的电解电容C9接地，进行稳压。降压芯片LM2596的3端口和5端口分别接地，其2端口通过肖特基二极管D3接地。电感L1一端接降压芯片LM2596的2端口，另一端通过电解电容C10接地。在电感L1和电解电容C10之间引一条线通过降压芯片LM2596的4端口反馈回降压芯片，同时在电感L1和电解电容C10之间输出的就是+5V电压VCC。

所述的报警电路包括蜂鸣器报警发声电路和发光二极管发光闪烁的电路。蜂鸣器报警发声电路：此电路中，Q2为NPN型三极管，U1为蜂鸣器，R12和R13为0.1K的电阻。三极管Q2的集电极接VCC，基极通过电阻R12和网络标号buzzer与单片机P1.0端口相接，发射极连接蜂鸣器U1的正极，蜂鸣器U1的负极通过电阻R13接地。发光二极管发光闪烁的电路：此电路中，D4、D5为发光二极管，R14、R15为阻值为1K的电阻。电阻R14一端通过网络标号LED1与单片机P1.1端口相接，另一端通过一个发光二极管D4接地。电阻R15一端通过网络标号LED2与单片机P1.2端口相接，另一端通过一个发光二极管D5接地。当水箱内水位过低时，水位传感电路通过网络标号INT0输出一个信号到单片机P3.2端口，经过单片机判断处理后，单片机的P1.0端口通过网络标号buzzer输出高电平信号到三极管Q2的基极，从而使三极管Q2导通，蜂鸣器报警发声；同时单片机P1.1端口通过网络标号LED1输出高电平信号到电阻R14，从而使发光二极管D4以间隔0.5s的频率闪烁。当温度传感器检测到刹车片的温度超过设定的值时，温度传感器就通过网络标号DATA向单片机发送一个信号，单片机经过判断处理后，单片机通过控制继电器控制水泵工作实现喷水，并且单片机的P1.0端口通过网络标号buzzer输出高电平信号到三极管Q2的基极，从而使三极管Q2导通，蜂鸣器报警发声；同时单片机P1.2端口通过网络标号LED2输出高电平信号到电阻R15，从而使发光二极管D5以间隔0.5s的频率闪烁。

所述的单片机最小系统电路中单片机型号为AT89C52。晶振电路，由两个33pF的无极性电容C4、C7和一个11.0592MHz的晶振Y1连接而成。晶振Y1的1端口和单片机的XTAL1端口相接，晶振Y1的2端口和单片机的XTAL2端口相接。无极性电容C7的一端和晶振Y1的1端口相接，另一端接地。无极性电容C4的一端和晶振Y1的2端口相接，另一端接地。复位电路，由一个10uF的电解电容C5和一个10K的电阻R7组成。电解电容C5一端接+5V电压VCC，另一端通过电阻R7接地。电解电容C5和电阻R7之间的引线接单片机RST端口。

本发明的具体工作过程如下：当温度传感器检测到刹车片的温度高于设定的值时，温度传感器把信号传送给单片机，单片机经过判断处理后输出一个信号到继电器，控制继电器使水泵的电源线接通，这样水泵便正常工作使喷嘴喷水降温，与此同时单片机通过控制报警模块，使蜂鸣器发声，发光二极管以间隔0.5s的频率闪烁。当温度传感器检测到刹车片的温度恢复到设定的值以下时，温度传感器把信号传送给单片机，单片机经过判断处理后输出一个信号到继电器，控制继电器使水泵的电源线断开，这样水泵便停止工作，喷嘴也停止喷水，同时蜂鸣器停止发声，发光二极管熄灭。当水位检测器检测到水箱内的水位低于设定的值时，水位检测器就把信号传送给单片机，单片机进过判断处理后，控制报警模块的蜂鸣器发声，发光二极管以间隔0.5s的频率闪烁，提示司机及时补充水箱内的水，同时单片机通过控制继电器断开水泵的电源线，让水泵停止工作，避免在水箱干涸状态下，水泵烧毁。直到水箱内的水位恢复正常，蜂鸣器停止发声，发光二极管熄灭。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明只利用了汽车蓄电池作为+12V微型水泵的直接供电电源，并将汽车蓄电池作为电源电路模块的输入电源，所以整个智能降温装置并未牵涉到汽车自身电路，这样适用性更强；

2、本发明中的储水水箱也没有用汽车自带的水箱，而是另外准备的水箱；

3、本发明中考虑到+12V微型水泵的体积和成本问题（一般体积均为25cm*11cm*9cm），没有采用四个水泵而只采用了一个+12V微型水泵，然后利用分流阀在水泵出水口将水流分成四股，当水泵工作时，四股水流分别流向四个喷嘴，同时喷水；

4、本发明针对（3）中的问题，利用单片机编程实现如下效果：此智能降温系统中共有四个温度传感器（前后轮各两个），当温度值高于设定值的温度传感器的数量大于等于1时，便启动水泵让四个喷嘴喷水；当四个温度传感器检测到的温度值均恢复正常值时才停止水泵。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (1)

1.载重汽车制动系统智能降温装置，其特征在于包括设置于汽车制动器刹车底板上的喷水装置、设置于汽车制动器摩擦衬片内侧的温度传感器、设置于驾驶室内部的控制面板和设置于汽车内部的水箱，其中水箱的内部设有水泵和液位传感器，水泵的出水口通过管路与水箱出水口相连，水箱出水口通过分流器和管道分别与喷水装置相连，控制面板上设有温度报警指示灯和水位报警指示灯，控制面板的内部设有控制电路，该控制电路包括水位检测电路、温度检测电路、水泵控制电路、电源电路、报警电路和单片机最小系统电路，所述的水位检测电路包括振荡电路、基准电压电路和水位传感电路，振荡电路中U6B为电压比较器LM393AH，R8、R9、R10、R11均为47K电阻，C8为22pF无极性电容，电压比较器U6B的引脚4接地，电压比较器U6B的引脚8接VCC，电压比较器U6B的引脚6通过一个22pF的无极性电容C8接地，电压比较器U6B的引脚5通过一个47K的电阻R9接VCC，电压比较器U6B的引脚7通过一个网络标号SING与水位传感电路相连，电阻R10的一端接地，电阻R10的另一端与电压比较器U6B引脚5相连，电阻R11的一端接电压比较器U6B的引脚5，电阻R11的另一端通过电阻R8接到电压比较器U6B的引脚6，电阻R9和R10对VCC进行分压，R11为正反馈电阻，共同作为电压比较器U6B引脚5的基准电压V+，电阻R8和无极性电容C8组成的积分电路作为电压比较器U6B引脚6的基准电压V-，基准电压电路中4.7K的电阻R4一端接VCC，4.7K的电阻R4的另一端通过2.2K的电阻R6接地，10uF电解电容C6与电阻R6并联，在电阻R4和R6之间引出一条线用网络标号VREF与水位传感电路相连，由电阻R4与R6串联分压得到基准电压，电解电容C6起到进一步稳定基准电压的作用，电阻分压计算公式为VREF=5*R6/（R4+R6），水位传感电路中U6A为电压比较器LM393AH，R2为阻值为1M电阻，R3为阻值为1K电阻，C1、C2、C3均为0.1nF无极性电容，D1、D2为二极管，P1为水位控制开关，电压比较器U6A的引脚4接地，电压比较器U6A的引脚8接VCC，电压比较器U6A的引脚1通过网络标号INT0与单片机P3.2端口相接，电压比较器U6A的引脚3通过电阻R3与网络标号VREF相接，电压比较器U6A的引脚2通过电阻R2、电容C1、C2和二极管D1、D2组成的整流滤波电路与P1的2端口相接，P1的1端口通过一个无极性电容C3与网络标号SING相接；所述的温度检测电路中温度传感器型号为DS18b20，温度传感器的VCC端均接+5V直流电压，温度传感器的GND端均接地，温度传感器的DQ端并接在一起后通过网络标号DATA接到单片机的P3.7端口实现多点测温，在温度传感器的DQ端与网络标号DATA端之间接10K的上拉电阻R5，保证温度传感器的DQ端闲置时状态为高电平；所述的水泵控制电路中水泵采用直流+12V微型水泵，P2为水泵的电压输入端，R1为10K电阻，Q1为NPN型三极管，K1为继电器，三极管Q1的集电极通过10K的电阻R1接+5V直流电压VCC，三极管Q1的基极通过网络标号P2.0接到单片机的P2.0端口，三极管Q1的发射极接到继电器K1的引脚4，继电器K1的引脚3接+12V直流电压，继电器K1的引脚5接GND，P2的1端口接继电器K1的引脚1；所述的电源电路用于将汽车上蓄电池提供的+12V直流电压转化成+5V直流电压，其中U7为LM2596降压芯片，C9为680uF电解电容，C10为220uF电解电容，L1为33uH电感，D3为肖特基二极管，降压芯片LM2596的1端口接+12V直流输入电压，在+12V直流输入电压和降压芯片的1端口之间通过一个680uF的电解电容C9接地进行稳压，降压芯片的3端口和5端口分别接地，降压芯片端口通过肖特基二极管D3接地，电感L1的一端接降压芯片的2端口，电感L1的另一端通过电解电容C10接地，在电感L1和电解电容C10之间引一条线通过降压芯片的4端口反馈回降压芯片，同时在电感L1和电解电容C10之间输出的是+5V电压VCC；所述的报警电路包括蜂鸣器报警发声电路和发光二极管发光闪烁的电路，蜂鸣器报警发声电路中Q2为NPN型三极管，U1为蜂鸣器，R12、R13均为0.1K电阻，三极管Q2的集电极接VCC，三极管Q2的基极通过电阻R12和网络标号buzzer与单片机P1.0端口相接，三极管Q2的发射极连接蜂鸣器U1的正极，蜂鸣器U1的负极通过电阻R13接地，发光二极管发光闪烁的电路中D4、D5为发光二极管，R14、R15为阻值为1K电阻，电阻R14的一端通过网络标号LED1与单片机P1.1端口相接，电阻R14的另一端通过一个发光二极管D4接地，电阻R15的一端通过网络标号LED2与单片机P1.2端口相接，电阻R15的另一端通过一个发光二极管D5接地；所述的单片机最小系统电路单片机型号为AT89C52，晶振电路由两个33pF的无极性电容C4、C7和一个11.0592MHz的晶振Y1连接而成，晶振Y1的1端口和单片机的XTAL1端口相接，晶振Y1的2端口和单片机的XTAL2端口相接，无极性电容C7的一端和晶振Y1的1端口相接，无极性电容C7的另一端接地，无极性电容C4的一端和晶振Y1的2端口相接，无极性电容C4的另一端接地，复位电路由一个10uF的电解电容C5和一个10K的电阻R7组成，电解电容C5的一端接+5V电压VCC，电解电容C5的另一端通过电阻R7接地，电解电容C5和电阻R7之间的引线接单片机RST端口。