CN201901129U - 抗热衰退的载重货车制动报警装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种抗热衰退的载重货车制动报警装置，包括汽车制动鼓、水箱、喷水装置和仪表盘，在汽车制动鼓安装有热敏传感器，热敏传感器与安装在仪表盘内的单片机连接，单片机上还分别连接有温度显示单元、电磁节流阀、电磁阀驱动电路和语音报警单元；其中，电磁节流阀安装在水箱出水口和喷水装置之间。可以避免载货汽车在下大坡时制动器的制动系数下降，可以保证载货汽车的安全行驶。并且应用的单片机是很廉价的芯片，因而整个电路的接线简单，价格低廉。
Description
技术领域
本实用新型属于载货汽车制动温度的检测与控制领域，涉及一种报警装置，特别是一种抗热衰退的载重货车制动报警装置。
背景技术
随着我国汽车交通运输事业的蓬勃发展，汽车保有量大幅度增长，目前的道路交通事故发生趋势上升。我国又是个多山地国家，约75%的国土面积为山区或丘陵地形，据2001年统计资料，全国公路总里程为169.8万公里，其中高速公路只有19437公里，二级以上公路仅占总里程的13.4%，低等级公路和等外公路占绝大部分（交通部主页，2002）。这些低等级公路多分布于山区，车辆在这些道路上行驶，特别是重型货车在山区坡道行驶时，需要频繁使用制动器，甚至需要长时间拖刹持续制动，致使制动器温度上升很快，制动性能热衰退现象突出，严重时会使制动能力完全丧失，以至酿成严重的交通事故，给国家和人民带来巨大的损失。据文献（付锐，2003）的调查发现，由于机械故障导致的制动失效所占比例极小，而制动性能热衰退引起的事故占绝大部分，且肇事车辆多为大中型装配鼓式制动器的车辆。通过对载货汽车制动鼓温度的实时检测，并加以控制来降低制动器制动系数的衰退程度，从而可以有效的避免重型车辆在下坡时制动器的制动系数过小而引起严重的交通事故。
发明内容
本实用新型的目在于，提供一种抗热衰退的载重货车制动报警系统的装置，该装置由温度传感器采集来制动鼓的温度送给单片机，单片机对温度进行分析，从而可以由LED数码管实时的输出检测来的温度信息，并且合理的打开水箱的电磁阀以给制动鼓股降温，如果温度过高超过设定的阀值，单片机就会启动告警系统，已通知驾驶员注意制动鼓的温度并通知道路上的其他车辆远离该车。
为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
一种抗热衰退的载重货车制动报警装置，包括汽车制动鼓、水箱、喷水装置和仪表盘，其特征在于，在汽车制动鼓安装有热敏传感器，热敏传感器与安装在仪表盘内的单片机连接，单片机上还分别连接有温度显示单元、电磁节流阀、电磁阀驱动电路和语音报警单元；其中，电磁节流阀安装在水箱出水口和喷水装置之间。
本实用新型的其它特点是：
所述的单片机的型号为AT89C51；
所述的温度显示单元采用串行接口8位LED显示驱动器和3个8位数字的7段数字LED显示器。
所述的电磁节流阀型号选用UF06DC24电磁阀。
所述的语音报警单元由语音驱动芯片APR9600控制。
所述的水箱内还设有缺水报警模块，该缺水报警模块由负温度系数的热敏电阻式水量报警开关和报警灯等组成。
本实用新型的抗热衰退的载重货车制动报警装置，可以避免载货汽车在下大坡时制动器的制动系数下降，可以保证载货汽车的安全行驶。并且应用的单片机是很廉价的芯片，因而整个电路的接线简单，价格低廉。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用型专利的电路连接原理图。
图3为本实用型专利的电压转换接线原理图。
图4为本实用型专利的缺水报警系统的接线原理图。
图5为本实用新型专利的工作流程图。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的抗热衰退的载重货车制动报警装置，包括汽车制动鼓、水箱、喷水装置和仪表盘，其特征在于，在汽车制动鼓安装有热敏传感器，热敏传感器与安装在仪表盘内的单片机连接，单片机上还分别连接有温度显示单元、电磁节流阀、电磁阀驱动电路和语音报警单元；其中，电磁节流阀安装在水箱出水口和喷水装置之间。
在本实施例中，热敏传感器选用MAX6675型热电偶传感器，它是具有冷端补偿和A/D转换功能的单片集成K型热电偶变换器，测温范围0~1024，具有以下功能特点：直接将热电偶信号转换为数字信号；具有冷端补偿功能；简单的SPI串行接口与单片机通讯；12位A/D转换器、0.25分辨率；单一+5V的电源电压；热电偶断线检测及工作温度范围-20℃~ +85℃。
单片机的型号采用AT89C51，它具有4K内部可擦写程序存储器和32个输入/输出端口，可以满足液位测量、数据显示、温度测量、数据通讯等功能。作为一款廉价的通用型单片机，AT89C51没有SPI接口。因此采用I/O口线模拟SPI串行口来对MAX6675读取数据。MAX6675的CS端接单片机AT89C51的P1.0脚，CS低电平停止转换，MAX6675准备将数据输出；SCK引脚接单片机的P1.1脚，为传输数据提供时钟。无数据传输时，SCK应置为低电平；SO引脚接单片机的P1.2脚，用于传输数据。单片机的P0.0，P0.1，P0.2，P0.3，P0.4，P2.5，P2.6，P0.7脚作为K型热电偶数字显示仪接口，可以输出温度信号，作为预留端口，方便日后的检测和维修。
所述温度显示单元采用Maxim公司生产的串行接口8位LED显示驱动器和3个8位数字的7段数字LED显示器，其能实时的接收信息处理单元所输出的处理后的控制信号，并在显示器上进行相应的温度显示。
电磁节流阀选用苏州亚太气动液压有限公司生产的UF06DC24电磁阀。
其主要参数如下：
阀体材质：不锈钢；动作方式：活塞直动式；接管口径：G1/8；
通径：4mm；压力范围：0～1MPa；使用温度：普通型为-5℃～99℃；
额定电压：DC12V；允许的电压波动范围：±15%；最短励磁时间：0.05s；
电磁节流阀安装在水箱出水口和喷水装置之间，用来控制流向喷水装置的喷水量。其工作原理是通过控制输入的电流时间脉冲改变电磁阀打开时间来控制喷水量，当不需喷水时，阀芯在回位弹簧的作用下自动关闭。
热电偶传感器MAX6675将制动鼓的温度数据采集来，经过A/D转换最后送到AT89C51单片机中，AT89C51单片机将数据传送到温度显示单元的LDE显示器中显示，AT89C51单片机再判断实时的温度值，之后驱动电磁节流阀给制动鼓喷水，和判断是否打开语音报警单元。
热电偶传感器MAX6675的安装要根据鼓式制动器的内部结构，将传感器的感温探头埋置在距离摩擦片摩擦表面1～2mm处，用粘结剂填充将其固定在被测表面，导线用机械连接的方式固定在制动蹄上，通过制动底板的安装孔引出。
单片机采用Atmel公司生产的AT89C51单片机，其包含高性能、低功耗的8位微处理器，先进的RISC结构，512字节的EEPROM可擦写10000次，四通道PWM，8路10位ADC。主要接收并处理热敏传感器所传送的信息，并向温度显示单元输出控制信号。
温度显示单元中采用Maxim公司生产的串行接口8位LED显示驱动器74HC138和3个8位数字的7段数字LED显示器，用于接收信息处理单元所输出的控制信号并对其进行显示。74HC138是一种集成化的串行输入/输出共阳极显示驱动器，它连接单片机与8位数字的7段数字LED显示。
语音报警单元是由语音驱动芯片APR9600控制，APR9600外围电路简单，只需要占用单片机4个I/O口，即可完成系统设计，具体电路图如图2所示。
电磁阀驱动电路可以看图2所示，由三极管8550控制场效应管IRL3803芯片来驱动电磁节流阀，场效应管IRL3803可以通过大电流，可以满足电磁节流阀正常运行所需的电流强度。
参照图2，MAX6675型热电偶传感器的T-与T+组成的探头端，将制动鼓的温度模拟量采集之后，内部进行A/D转换由SO，反CS，SCK三段将信号送入51单片机的P10，P11，P12三端，51单片机对采集的温度数据进行分析与判断。一路由P00，P01，P02，P03，P04，P05，P06，P07口送到74HC138锁存器中，并且由P15，P16，P17来控制三个三极管9012来控制三极管的导通与截止，74HC138的A0到A7口来控制数码管a、b、c、d、e、f、g、h各管的导通与截止，三个三极管接三个数码管的公共端。51单片机做出了温度的判断之后，会通过控制P24端低电平的时间长短控制来8550导通的时间长多，由8550来驱动IRL3803来给电磁阀来通大的电流来驱动电磁阀开启的时间长短。
当51单片机判断温度大于700摄氏度时，不仅会控制电磁节流阀开启，还会控制P20，P21，P22，P23来控制语音控制芯片APR9600来播放已经录制好的MP3格式的警告语句，以提醒驾驶员要注意此时的制动可能会失灵，同时提醒其他车辆远离该车。
电源电路的设计：
参照图3，电源电路是关系到系统整体运行可靠、稳定的重要环节之一，在整个装置中的要求为：稳压性能好，效率高，对干扰有抑制和隔离能力，功率适应系统需要，有多级不同的电压输出。电源利用车载24V直流电源作为总的电源，经过L7805和L7812的转换，构成一个多级输出电源。输出为控制系统中所需的+5V、+12V、＋24V电源。电路中的电容C1、C3、C4主要起到滤波的作用，同时还可协助芯片可靠工作（防自激）；管D2主要起安全保护作用，防止因电源反接造成对整个系统电路的；二极管D1起隔离作用，防止主干24V电路电压突变对稳压电源影响，提高芯片的稳压性能。装置中使用的L7800系列三端稳压电源，它只有三个接线端，外接很少元件就能工作，因此接线简单，使用方最大输出电流可达100mA。另外其内部还具有限流和过热保护设计，电路避免受到过载损坏。L7800可以稳定地工作在0～125℃之间，适合于该装置。
水箱内还设有缺水报警模块，缺水报警模块的设计参照图4，缺水报警模块由负温度系数的热敏电阻式水量报警开关和报警灯等组成，报警灯安装在驾驶室仪表板上，其组成原理是：当储水箱内的水量减少到规定值以下时，热敏电阻露出水面，散热慢，温度较高，电阻值较小，电路中电流较大，缺水报警灯自动点亮，以提醒驾驶员注意，适时添加冷水；当水量较多时，热敏电阻浸在水中，散热快，温度低，电阻值大，电流值很小，报警灯不亮。
参照图5，图5是单片机AT89C51的主程序流程图，系统上电之后，就会先初始化，系统将采集来的温度数据进行分析判断，由最高的700℃先进行判断，依次向下，适合哪个语句就执行那个语句，最终将温度显示到温度显示单元的LED显示器中，并且给制动鼓喷一定量的水。
Claims (7)
1.一种抗热衰退的载重货车制动报警装置，包括汽车制动鼓、水箱、喷水装置和仪表盘，其特征在于，在汽车制动鼓安装有热敏传感器，热敏传感器与安装在仪表盘内的单片机连接，单片机上还分别连接有温度显示单元、电磁节流阀、电磁阀驱动电路和语音报警单元；其中，电磁节流阀安装在水箱出水口和喷水装置之间。
2.如权利要求1所述的抗热衰退的载重货车制动报警装置，其特征在于，所述的热敏传感器是MAX6675型热电偶传感器。
3.如权利要求1所述的抗热衰退的载重货车制动报警装置，其特征在于，所述的单片机的型号为AT89C51。
4.如权利要求1所述的抗热衰退的载重货车制动报警装置，其特征在于，所述的温度显示单元采用串行接口8位LED显示驱动器和3个8位数字的7段数字LED显示器。
5.如权利要求1所述的抗热衰退的载重货车制动报警装置，其特征在于，所述的电磁节流阀型号选用UF06DC24电磁阀。
6.如权利要求1所述的抗热衰退的载重货车制动报警装置，其特征在于，所述的语音报警单元由语音驱动芯片APR9600控制。
7.如权利要求1所述的抗热衰退的载重货车制动报警装置，其特征在于，所述的水箱内还设有缺水报警模块，该缺水报警模块主要由负温度系数的热敏电阻式水量报警开关和报警灯组成。
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