CN109532809B - 一种基于加速度传感器的拖拉机电控刹车方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于加速度传感器的拖拉机电控刹车方法及系统，能够利用加速度传感器实时检测当前的刹车情况，即反向加速度值，控制器根据反向加速度的值的大小对驱动模块发布相应制动的命令，从而使得刹车部件进行刹车动作，进而达到制动效果后，停止刹车，减少刹车片的磨损。本发明实现了精准刹车，同时有效地减少了刹车机构的磨损程度，延长了刹车机构的使用寿命。

Description

一种基于加速度传感器的拖拉机电控刹车方法
技术领域
本发明涉及电动刹车控制领域，具体涉及一种基于加速度传感器的拖拉机电控刹车方法。
背景技术
随着我国科技的不断进步，农业器械的发展越来越趋向于简约化、智能化。拖拉机作为农业器械中的代表，它的每次进步都能让我国的农业发展迈向一个新台阶。由于使用场景大多在农村田野，路况崎岖，凹凸不平，拖拉机在生产作业中经常需要刹车，但拖拉机体型庞大，反应迟钝，
现在一般的拖拉机的刹车过程都是采用刹车片与车轮的阻力来产生制动效果，进而阻止车轮前进。但这个过程中由于不能及时知晓刹车状态，可能出现刹车时间过长，导致刹车片磨损严重，产生较大的间隙，长时间对刹车动作的精准性产生影响。另外，现有的刹车方式往往需要操作者使用蛮力踩踏制动板来制约拖拉机前进，这种方式不仅消耗操作者的精力，还降低了拖拉机制动器的使用寿命。那么如何做到既能提高制动器的使用寿命，还能减少对操作者精力的消耗是目前拖拉机制动方面面临的一个关键性问题。
发明内容
针对上述背景技术存在的问题，本发明提供一种基于加速度传感器的拖拉机电控刹车方法，制动速度快，效果好，减少刹车片的磨损，且无需操作者使用蛮力踩踏制动板进行制动，有利于减少操作者精力的消耗。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于加速度传感器的拖拉机电控刹车方法，包括以下步骤：
(1)加速度传感器实时采集拖拉机的反向加速度值，并传送给控制器；控制器内部预先存储有最大刹力值，刹车力度以及与刹车力度相对应的目标刹力，并将刹车力度在显示模块上显示；
(2)根据实际路况在显示模块上选择刹车力度，并发送至控制器；
(3)控制器根据接收到的刹车力度，发送刹车命令，控制驱动模块驱动刹车部件刹车，同时加速度传感器实时监测此时的反向加速度值，并反馈给控制器；
(4)控制器将实时接收到的反向加速度值与内部预先存储的步骤(2)中选择的刹车力度对应的目标刹力进行比对，若一致，进入步骤(5)，若不一致，进入步骤(6)；
(5)控制器向驱动模块发送停止刹车命令，驱动模块驱动刹车部件停止动作，并维持刹车力度，刹车动作完成，进入步骤(7)；
6)若反向加速度值等于0，执行步骤(5)；若反向加速度值不等于0，执行步骤(4)；
7)若需要复位刹车部件，选择刹车力度为0，控制器向驱动模块发送复位命令，驱动模块驱动刹车部件回到初始位置。
进一步，刹车部件包括电推杆以及安装在电推杆一端的刹车鼓，电推杆另一端通过驱动模块与控制器电连接；述驱动模块包括继电器A1、A2、B1、B2，继电器A1、A2、B1、B2输入端分别接控制器D00、D02、D01、D03端口，输出端接电推杆；
当控制器发送刹车命令时，即给DO0和DO2端口指令，DO0和DO2端口有效，继电器A1、A2通电形成一个正向通路，电推杆得电，向前推进；当控制器发送停止刹车命令时，DO0、DO2端口无效，继电器A1、A2不通电，电推杆失电停止前进动作，并维持刹车力度。
当控制器发送复位命令时，即给DO1和DO3端口指令，DO1和DO3端口有效，继电器B1、B2通电形成一个反向通路，电推杆得电，退回初始位置。
优选地，显示模块为触摸显示屏。
一种应用上述方法的基于加速度传感器的拖拉机电控刹车系统，包括安装在拖拉机上的控制器，以及与控制器电连接的加速度传感器、显示模块、驱动模块、电源，驱动模块连接有刹车部件，加速度传感器安装在与车同向的前舱盖，显示模块安装在驾驶舱控制面板上，控制器内部预先存储有最大刹力值，刹车力度，以及与刹车力度相对应的目标刹力，并将刹车力度以进度条的形式显示在显示模块上。
所述刹车部件包括电推杆以及安装在电推杆一端的刹车鼓，电推杆另一端通过驱动模块与控制器电连接；所述驱动模块包括继电器A1、A2、B1、B2，继电器A1、A2、B1、B2输入端分别接控制器D00、D02、D01、D03端口，输出端接电推杆。
本发明利用加速度传感器实时检测当前的刹车情况，即反向加速度值，控制器根据反向加速度的值的大小对驱动模块发布相应制动的命令，从而使得刹车部件进行刹车动作，进而达到制动效果后，停止刹车，减少刹车片的磨损。本发明实现了精准刹车，同时有效地减少了刹车机构的磨损程度，延长了刹车机构的使用寿命。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明刹车控制电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如1图所示，本发明提供一种基于加速度传感器的拖拉机电控刹车方法，包括以下步骤：
(1)加速度传感器实时采集拖拉机的反向加速度值，并传送给控制器；控制器内部预先存储有最大刹力值，刹车力度以及与刹车力度相对应的目标刹力，并将刹车力度在显示模块上显示；
(2)根据实际路况在显示模块上选择刹车力度，并发送至控制器；
(3)控制器根据接收到的刹车力度，发送刹车命令，控制驱动模块驱动刹车部件刹车，同时加速度传感器实时监测此时的反向加速度值，并反馈给控制器；
(4)控制器将实时接收到的反向加速度值与内部预先存储的步骤(2)中选择的刹车力度对应的目标刹力进行比对，若一致，进入步骤(5)，若不一致，进入步骤(6)；
(5)控制器向驱动模块发送停止刹车命令，驱动模块驱动刹车部件停止动作，并维持刹车力度，刹车动作完成，进入步骤(7)；
(6)若反向加速度值等于0，执行步骤(5)；若反向加速度值不等于0，执行步骤(4)；
(7)若需要复位刹车部件，选择刹车力度为0，控制器向驱动模块发送复位命令，驱动模块驱动刹车部件回到初始位置。
如图2所示，所述刹车部件包括电推杆以及安装在电推杆一端的刹车鼓，电推杆另一端通过驱动模块与控制器电连接；驱动模块包括继电器A1、A2、B1、B2，继电器A1、A2、B1、B2输入端分别接控制器D00、D02、D01、D03端口，输出端接电推杆，当然刹车部件和驱动模块也可以选用其他结构。
当控制器发送刹车命令时，即给DO0和DO2端口指令，DO0和DO2端口有效，继电器A1、A2通电形成一个正向通路，电推杆得电，向前推进；当控制器发送停止刹车命令时，DO0、DO2端口无效，继电器A1、A2不通电，电推杆失电停止前进动作，并维持刹车力度，即刹车鼓与刹车片维持电推杆停止时的摩擦力。
当控制器发送复位命令时，即给DO1和DO3端口指令，DO1和DO3端口有效，继电器B1、B2通电形成一个反向通路，电推杆得电，退回初始位置。
一种应用上述方法的基于加速度传感器的拖拉机电控刹车系统，包括安装在拖拉机上的控制器，包括安装在拖拉机上的控制器、加速度传感器、触摸显示屏、驱动模块、刹车部件和电源，其中控制器型号为STM32，加速度传感器为三轴加速度传感器，通过控制电路接控制器AD1端口，控制器安装在拖拉机驾驶室操控台内，触摸显示屏安装在驾驶室操控台上，加速度传感器安装在与车同向的前舱盖，控制器内部预先存储有最大刹力值，刹车力度以及与刹车力度相对应的目标刹力，刹车力度包括无刹车、轻踩、重踩、踩死范围，并以进度条的形式集成显示在触摸显示屏上，无刹车范围为最大刹力值的0％-10％，轻踩范围为最大刹力值的10％-30％，重踩范围为最大刹力值的30％-80％，踩死范围为最大刹力值的80％-100％。刹车力度每一个范围对应一个目标刹力，该目标刹力为加速度传感器反向加速度值。
以拖拉机前方有浅坑，需要刹车，使车缓慢平稳通过为例。操作员打开电源，给加速度传感器、控制器上电，在车辆行驶过程中，加速度传感器实时采集反向加速度值，并将该值反馈给控制器，具体方法如下：
(1)加速度传感器实时采集拖拉机的反向加速度值，并传送给控制器；控制器内部预先存储有刹车力度以及与刹车力度相对应的目标刹力，并以进度条的形式集成显示在触摸显示屏上；
(2)拖拉机行驶前方出现浅坑，操作人员在触摸显示屏上选择轻踩范围的刹车力度，即点选或滑动进度条使其达到轻踩范围，发送至控制器；
(3)控制器根据接收到的刹车力度，向驱动模块发送刹车命令即给D00、D02端口指令，使控制器D00、D02端口有效，继电器A1、A2通电形成一个正向通路，电推杆得电向前推进，从而推动刹车鼓前进，使得摩擦片与刹车鼓之间摩擦力持续增大，产生制动效果，使车速相应减慢，同时加速度传感器实时监测此时的反向加速度的值，并反馈给控制器。
(4)控制器将实时接收到的反向加速度值与内部预先存储的步骤(2)中选择的刹车力度对应的目标刹力进行比对，若一致，进入步骤(5)，若不一致，进入步骤(6)；
(5)控制器向驱动模块发送停止刹车命令，即D00、D02端口无效，继电器A1、A2不通电，电动推杆失电停止前进动作，并维持刹车力度，刹车动作完成，进入步骤(7)；
(6)若反向加速度值等于0，执行步骤(5)；若反向加速度值不等于0，执行步骤(4)；
(7)刹车力度维持了一段时间后，操作人员认为可以不用维持刹车力度了，需要复位刹车部件，选择刹车力度为0，控制器向驱动模块发送复位命令，控制器给D01、D03端口指令，使控制器D01、D03端口有效，继电器B1、B2通电形成一个反向通路，电推杆得电后退，回到初始位置，操作人员可以正常给油，使拖拉机前进。
本发明是通过触摸显示屏集成刹车命令，通过电推杆推动刹车鼓动作，进而加大摩擦片与刹车鼓之间的摩擦力，实现了制动效果。在达到刹车目标后，加速度传感器能够及时反馈信息，操作者可以通过显示屏操作控制器发出停止刹车的命令，继电器A1、A2动作，使得电推杆停止前进，并维持刹车力度，不需要再维持刹车力度，需要复位刹车部件时，继电器B1、B2动作，电推杆退回初始位置，操作人员正常给油，使拖拉机继续前进。本发明实现了精准刹车，有效地减少了刹车机构的磨损程度，延长了刹车机构的使用寿命。

Claims (4)

1.一种基于加速度传感器的拖拉机电控刹车方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)加速度传感器实时采集拖拉机的反向加速度值，并传送给控制器；控制器内部预先存储有最大刹力值，刹车力度以及与刹车力度相对应的目标刹力，并将刹车力度在显示模块上显示；
(2)根据实际路况在显示模块上选择刹车力度，并发送至控制器；
(3)控制器根据接收到的刹车力度，发送刹车命令，控制驱动模块驱动刹车部件刹车，同时加速度传感器实时监测此时的反向加速度值，并反馈给控制器；
(4)控制器将实时接收到的反向加速度值与内部预先存储的步骤(2)中选择的刹车力度对应的目标刹力行比对，若一致，进入步骤(5)，若不一致，进入步骤(6)；
(5)控制器向驱动模块发送停止刹车命令，驱动模块驱动刹车部件停止动作，并维持刹车力度，刹车动作完成，进入步骤(7)；
(6)若反向加速度值等于0，执行步骤(5)；若反向加速度值不等于0，执行步骤(4)；
(7)若需要复位刹车部件，选择刹车力度为0，控制器向驱动模块发送复位命令，驱动模块驱动刹车部件回到初始位置；
上述目标刹力为加速度传感器反向加速度值；
刹车部件包括电推杆以及安装在电推杆一端的刹车鼓，电推杆另一端通过驱动模块与控制器电连接；述驱动模块包括继电器A1、A2、B1、B2，继电器A1、A2、B1、B2输入端分别接控制器D00、D02、D01、D03端口，输出端接电推杆；
当控制器发送刹车命令时，即给DO0和DO2端口指令，DO0和DO2端口有效，继电器A1、A2通电形成一个正向通路，电推杆得电，向前推进；当控制器发送停止刹车命令时，DO0、DO2端口无效，继电器A1、A2不通电，电推杆失电停止前进动作，并维持刹车力度；
当控制器发送复位命令时，即给DO1和DO3端口指令，DO1和DO3端口有效，继电器B1、B2通电形成一个反向通路，电推杆得电，退回初始位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的拖拉机电控刹车方法，其特征在于，显示模块为触摸显示屏。
3.一种应用权利要求1或2所述方法的基于加速度传感器的拖拉机电控刹车系统，其特征在于，包括安装在拖拉机上的控制器，以及与控制器电连接的加速度传感器、显示模块、驱动模块、电源，驱动模块连接有刹车部件，加速度传感器安装在与车同向的前舱盖，显示模块安装在驾驶舱控制面板上，控制器内部预先存储有最大刹力值，刹车力度以及与刹车力度相对应的目标刹力，并将刹车力度在显示模块上显示，上述目标刹力为加速度传感器反向加速度值。
4.根据权利要求3所述的一种基于加速度传感器的拖拉机电控刹车系统，其特征在于，刹车部件包括电推杆以及安装在电推杆一端的刹车鼓，电推杆另一端通过驱动模块与控制器电连接；所述驱动模块包括继电器A1、A2、B1、B2，继电器A1、A2、B1、B2输入端分别接控制器D00、D02、D01、D03端口，输出端接电推杆。
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