CN2058647U - 汽车自测自控防碰装置 - Google Patents

Abstract

一种汽车自测自控防碰装置，由电路部分及前后探头、速度检测头、电碰泵等组成，它能自动检测出汽车前方或后方的危险信号，并能根据不同情况给汽车制动系发柔和制动或紧急制动的指令，从而最大限度地减少事故的发生。其显著优点是自动检测与控制，且无论白天、黑夜、还是晴天、雨天都能可靠地工作，并能随车速的变化自动调节探测距离，不仅可防前碰撞，还能防后碰撞，反应时间短，响应速度快，实用性强。

Description

本实用新型提供一种汽车自测自控防碰装置。

汽车是一种重要交通运输工具，汽车事故的发生严重威胁着人民生命及财产的安全，因此需要有一种自测自控防碰撞用的保安装置，以减少交通事故的发生。

本实用新型的目的在于提供一种汽车自测自控防碰用的保安装置，它可以随汽车速度的变化所产生的危险区域的不同而自测自控，并能根据情况给控制制动机构发出柔和制动和紧急制动的指令，不仅可防前碰撞而且还防后碰撞。

本实用新型的目的是这样实现：整套装置包括电路部分与机械部分，其中机械部分包括探头、速度检测头及电磁泵，合上汽车电气总开关，电路部分就得到直流电源开始工作。当汽车运行时，速度检测头检测出进车或是退车信号，经过整形，再经逻辑电路判断后，若是进车，输出一个前进脉冲矩形波，此脉冲波经检波后输出一个电压随车速变化而变化的电压信号，经复合管功放后给探头中的红外发射二极管供电，红外发射二极管发出具有一定频率的随车速变化发射功率的红外光，该红外光被车前的障碍物所反射时，探头中的红外接收三极管将反射回来的红外光信号转变为电信号，经放大后接通电磁泵中的线圈，产生自动制动效果，将车停住。若是退车，后发射探头发出的是具有一定频率、一定功率的红外光，其它原理与进车相同。

下面通过附图对本实用新型作进一步说明。

图1为装置电气原理图；

图2、图3为电路原理图；

图4为探头结构示意图，其中图4a为探头纵向剖视图，图4b为图4a的左视图；

图5为速度检测头结构示意图；

图6为图5中轮片结构示意图；

图7为电磁泵结构示意图；

图8为图2、图3电路原理框图。

图中，1－探头，2－夹有石棉、橡胶的胶粘剂，3－镜头，4－滤色玻璃，5－弧形孔，6－高压气斜射孔，7－光电转换管，8－高压气孔接头，9－高压气孔，10、11－红外发射二极管，12－上轴承，13－上轴孔，14－上盖，15－轮片，16、17－红外接收三极管，18－下轴孔，19－下轴承，20－下盖，21－速度检测头，22－凸缘孔，23－连接孔，24、25－通光孔，26－电磁泵，27－接线柱，28－螺杆，29－后盖，30－回位弹簧，31－活动衔铁，32－外壳，33－线圈Ⅰ，34－线圈骨架，35－电磁操纵杆，36－线圈Ⅱ，DL4、DL5为前探头中的红外发射二极管，DL7、DL8为接收二极管，DL3与DL6分别为后探头中的红外发射与接收二极管。37－退车警报器。

参照图1，本装置主要是由探头、速度检测头（21）、电碰泵（26）以及装在电路板上的电子元件（图2、图3）等组成。其中，电路板上电子元件所用的电源用皮包线与汽车电瓶相连接，各个探头用屏蔽线与电路板相连接，电磁泵的接线柱通过皮包线与电路板相连，前后探头工作转换由继电器J₁的触点完成。电磁泵（26）中两组线圈Ⅰ与Ⅱ的接通由继电器J₄与J₂的触点完成，退车警报器工作亦由J₁的触点完成。下面对本装置各部件分别详细说明。

1、探头：参照图4，本实用新型设有三组探头，其中车前两组，车后一组，其组数视需要而定。每一组包括一个发射探头与接收探头，其区别在于前者的光电管（7）为红外发射二极管，后者为红外接收二（三）极管。发射探头与接收探头的结构基本相同，探头盖与探头身通过螺钉相连。组成一个一端封闭的筒体，其内通过胶粘剂（2）装有放映机上的镜头（3），镜头（3）前斜装有一滤色玻璃（4），其倾角最好在10－50度，其作用一为滤色，二为保护镜头。筒体封闭端对着镜头（3）装有光电转换管（7）。为保持滤色玻璃（4）的干燥、清洁，和具有良好的通光效果，探头筒体上开有高压气孔（9）及气孔接头（8），它通过皮管与汽车贮气筒的高压气体相连，在皮管上可设开关由驾驶员控制。在探头筒体内壁圆周上开有数个（图中为四个）高压气斜射孔（6），以便将从进气口（9）进来的高压气流经斜射孔（6）射到滤色玻璃（4）上，形成一种旋转的气流，将玻璃上的雨水、灰尘等冲刷掉，然后经由筒体上开的、紧靠滤色玻璃（4）的弧形孔（5）流出，弧形孔（5）的长度在滤色玻璃周长的1／8至1／2之间。为减少外界高温及震荡对镜头（3）的影响，最好在镜头（3）与探头筒体之间垫上石棉布及橡胶。

探头的作用是对电信号与光信号进行转换，探测汽车前、后有可能被其所碰撞的物体。车前探头均安装在车灯旁边，车后的探头装在车后的中间，探头中的镜头（3）是将发射二极管所发出的光变为一个长方形光，其有效面积和射程都与车速成正比。接收探头中的红外接收二（三）极管就接收在有效面积和射程中所反射回来的光信号，然后将光信号变为电信号输入集成块IC的第七脚。在图1中用DL4、DL5表示前发射探头，DL7、DL8代表前接收探头，DL3与DL6代表后发射与接收探头。

2、速度检测头（21）：参照图5、6，本实用新型采用光电转换做成速度检测头它由上盖（14）、下盖（20）通过螺钉连接成一封闭的圆形盒体，盖上设有上、下轴承（12、19）及方形轴孔（13、18），上、下盖内壁上分别装有一对红外发射二极管（10、11）（电路图中的DL1、DL2）与红外接收三（二）极管（16、17）（电路图中的BG₁、BG₂），上、下两对光电管都设在以轴为点的同一条射线上。盒体内设有一轮片（15），其上开有数个连接孔（23），通过螺钉与轴紧固在一起，并能随轴一起转动。轮片（15）上沿圆周方向开有至少两组通光孔（24）、（25）（图6中为三组），每组通光孔为两个，其中三个通光孔（24）设在与红外发射二极管（11）和接收三极管（17）同半径的内圆上，另三个通光孔（25）则设在与红外发射二极管（10）及接收三极管（16）同半径的外圆上，此外，不同半径上的两个通光孔（24）、（25）都排列在以轮片圆心为点的射线的两侧。这样，当轮片转动时，射线两侧的通光孔（24）与（25）就不会同时照亮位于同一条射线上的光电三极管BG₁、BG₂，而总是先照亮其中一个，然后再照亮另一个，并且当轮片顺时转动与逆时针转动时照亮的顺序相反。也可将轮片（15）中的通光孔（24）、（25）都设在一条射线上，而将两组发射二极管与接收三极管设在一条射的两边。

速度检测头（21）的作用是将汽车速度的快慢转换成光感应次数的多少，并由通光孔通光的先后而检测出汽车是进车还是退车。它安装于汽车驾驶室内，在轴两端的盒盖上设有方形轴孔（13）、（18），一个孔通过汽车软轴与变速箱连接，另一孔通过软轴与里程表连接。当汽车进车或退车时，轮片（15）同步作顺时针或逆时针转动。车速越快，在单位时间内通光孔所通光的次数就多，亦即速度检测头中的接收三极管（16、17）（电路图中为BG₁、BG₂）被照亮的次数就多，然后BG₁、BG₂将接收到的光信号转换为电信号经斯密特电路H₁、H₂整形后输入逻辑电路Ⅳ。

3、电磁泵（26）：参照图7，其主要由绕在线圈骨架（34）上的电磁线圈33（线圈Ⅰ）与36（线圈Ⅱ）、活动衔铁（31）、电磁操纵杆（35）以及回位弹簧（30）等部件组成，上述部件均装于外壳（32）内，外壳一端用后盖（29）封住，电磁操纵杆（35）从其另一端伸出壳体之外。壳体内有供活动衔铁（31）及电磁操纵杆（35）运动的通道，回位弹簧（30）装于后盖（29）与活动衔铁（31）之间，在后盖（9）及活动衔铁（31）上开有1个或多个透气孔（图中未画出）。线圈Ⅰ与Ⅱ的区别在于当接通时，线圈Ⅰ电磁吸力较小（在10公斤左右），电磁操纵杆（35）只被吸至活动衔铁（31）处，而线圈Ⅱ通电后产生的电磁吸力较大（在15公斤左右），电磁操纵杆（35）与活动衔铁（31）同时被吸引向后盖（29）处运动。由于电磁操纵杆（35）直接与汽车制动系拉杆相连，随着电磁操纵杆运动距离的长短汽车得到紧急制制动或柔和制动。

电磁泵（26）的作用是将电能转化为机械能，安装于汽车底盘上。

4、电路部分：本实用新型电路按其功能可分为九部分。其中，第Ⅰ部分主要由二极管D₁－D₃及C₁组成稳压电路；第Ⅱ部分主要是由与非门1－4组成振荡、整形电路，经BG₃、BG₄所组成的复合管放大后对发射二极管DL₃－DL₅进行调制发光；第Ⅲ部分主要是由装于速度检测头（21）内的DL₁、DL₂以及BG₁、BG₂和H₁、H₂所组成，检测汽车运行情况；第Ⅳ部分主要是由H₃－H₆以及与非门5－8，D触发器、双4输入或门A组成逻辑电路，判断从第Ⅲ部分送来的信号是进车还是退车信号，并将该信号输出；第Ⅴ部分是由二极管D₆、D₇、三极管BG₉－BG₁₁、电阻R₁₉、R₂₀、电容C₁₂、电位器W₃、继电器J₁所组成，其作用是接收第Ⅳ部分输出的退车脉冲信号，进行检波、功放，进行前、后探头转换以及退车报警；第Ⅵ部分由D₅、BG₅－BG₈、C₁₀、R₁₆、R₁₇、W₂所组成，其作用是接收第Ⅳ部分输出的进车脉冲信号，并对信号进行检波、功放，输给前发射探头中的发射二极管DL₄、DL₅随车速变化的电源。Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ为接收部分，其中，第Ⅶ部分主要是由红外接收二极管DL₆－DL₈、集成块IC和L₁、C₂₀组成，其作用是将接收到的光信号转换为电信号，并放大调谐后输出；第Ⅷ部分主要是由二极管D₉、D₁₀、三极管BG₁₅－BG₁₉及继电器J4等所组成，其作用是放大第Ⅶ部分输出的信号，并检波、功放，通过J₄控制电磁泵中操纵杆（35）的运动距离，给汽车进行柔和制动；第Ⅸ部分主要是由二极管D₈、D₁₁，三极管BG₁₂－BG₁₄，继电器J₂、J₃等所组成，其作用是对第Ⅶ部分输出的信号进行检波、整形、功放，通过继电器J₂控制电磁泵中的电磁操纵杆（35）的运动距离，从而给汽车产生紧急制动。

本实用新型的工作过程为（参照图2、3）：

当电路接通汽车电瓶的直流电源后，电路中的与非门1和2、电阻R₂、R₁、电容C₄、电位器W1组成的振荡电路开始振荡。振荡信号通过与非门3、4整形，输出一定频率的矩形波，该波经BG₂₁、BG₂₂放大，再经BG₃、BG₄所组成的复合管功放，给红外发射二极管DL₃、DL₄、DL₅进行调制。当汽车前进时，速度检测头（21）中的接收三极管BG₁、BG₂将所接收到的光信号转为电信号，此时，速度检测头中的接收三极管BG₂先照亮，再照亮BG₁，通过逻辑电路Ⅳ判断后输出与车速同变化并同宽度的脉冲矩形波。此脉冲波经BG₅反相后经二极管D₅检波，再由C₁₀、W₂、R₁₇所组成的时间常数电路后，由BG₆、BG₇、BG₈组成的复合管功放后输给前发射探头中的红外发射二极管DL₄、DL₅的电源，红外发射二极管发出具有一定频率的随车速变化发射功率的红外光。车速越快，DL₄、DL₅发射的红外光的功率越大。如果危险区域或接近危险区域的前方有危险信号（障碍物），危险信号将DL₄、DL₅所发射的红外光反射回来，前接收探头中的接收二极管DL7、DL8将反射回来的红外光信号转变为电信号，此电信号通过集成块IC内电路前置放大以及L₁、C₂₀调谐后，分出弱信号与强信号，强信号是指障碍物已进入了危险区域（当车速为50Km／h时，危险区域所包括的车前的距离为5m左右）。弱信号是指障碍物将要进入危险区域（为危险区域时的两倍左右10m），分出的弱信号由BG₁₅、BG₁₆放大并由D₉检波后，再由BG₁₇、BG₁₈、BG₁₉组成复合管进行功放后给继电器J₄供电，将J_4K接通，电磁泵（26）中线圈Ⅰ有电流通过，电磁操纵杆（35）运动至活动衔铁（31）处，将与电磁操纵杆相固连的汽车制动系拉杆同步拉动一定距离，汽车得到柔和制动。分出的强信号经集成块IC内部电路检波、整形，在IC的第一脚输出一个负脉冲波，经BG₁₂反相，再经BG₁₃、BG₁₄组成复合管功放后给继电器J₂供电，J_2K1闭合，此时电磁泵中线圈Ⅱ有电流通过，电磁操纵杆（35）和活动衔铁（31）同时后盖（29）运动。J_2K1闭合的同时，J_2K2也同时闭合，给J₃供电，J_3K断开使电碰泵中线圈Ⅰ断电，汽车得到紧急制动。J_2K的常闭触点与点火系低压电路相连，当J_2K闭合的同时，该触点断开，使汽车熄火。类似地，当汽车退车时，光照亮BG₁，再照亮BG₂，通过逻辑电路判断输出一个退车负脉冲矩形波，经BG₉反相，再经D₆检波，通过R₂₀、C₁₂、W3组成的延时电路后，经BG₁₀、BG₁₁放大给继电器J₁供电，J₁得到电源进行开关转换，J1－K变换工作状态，导致前发射探头和接收探头停止工作，后发射探头和接收探头开始工作，退车报警器报警（也通过J_1K的一个触点控制，图中未画出）。后发射探头发射的是具有一定功率和一定频率的红外光，其原理与效果与进车时一样。如果危险信号消失，制动自动解除。

本实用新型的最显著特点是不需驾驶员操作就能协调地配合驾驶员工作，不会增加驾驶员的任何负担；无论白天、黑夜，还是晴天、雨天，都能正常、可靠地工作，不怕震动，也不需作特殊保养；其探测距离随车速快慢的变化而作远近的自动调节，还能根据具体情况给驱动机构发出柔和制动与紧急制动的指令，当紧急制动时，汽油车同时熄火，柴油车关闭油门，不但可防前碰撞，而且还防后碰撞，反应时间短，响应速度快，从而最大限度地减少事故的发生。此外，大部分电路由集成块组成，有较好的稳定性与可靠性。

实施例：探头中的镜头（3）为放映机上用的镜头，H₁－H₆为六斯密特触发器CH40106，四二输入与非门1－4及5－8均为CD36，触发器D为双D触发器CD43，双4输入或门A为CD32，发射二极管DL1、DL2为SE3D3A，DL3－DL5为HG506（或激光2EJD系列），接收二极管为PH3D2（若用三极管为3DU5D），集成块IC型号为UPD1373。所有电子元件除前后探头及速度检测头中的光电管外均装于一块电路板上，由专用盒放置。

Claims (7)

1、一种汽车自测自控防碰装置，由电路部分与机械部分组成，其特征在于电路部分是由稳压(Ⅰ)、振荡、整形(Ⅱ)、检测(Ⅲ)、逻辑电路(Ⅳ)、探头转换(Ⅴ)、检波、功放(Ⅵ)、光电转换(Ⅶ)、弱信号检波功放(Ⅷ)以及强信号检波功放(Ⅸ)等九部分组成，机械部分包括装于汽车前后方的一组以上发射与接收探头(1)、速度检测头(21)及电磁泵(26)，所述探头(1)主要是由装于一筒体内的放映机镜头(3)、位于镜头前的斜装滤色玻璃(4)以及装于所述筒体封闭端的光电管(7)组成，筒体内壁上开有高压气孔(9)及高压气斜射孔(6)，在滤色玻璃(4)的一侧的筒体上开有弧形孔(5)；所述速度检测头(21)是由装于封闭盒体内的轮片(15)以及装于上下盒盖内壁的两组红外发光二极管(10、11)及与之对应的接收(二)三极管(16、17)组成，轮片(15)与轴紧固成一体，轴两端分别开有轴孔(13)及(18)，轮片(15)上开有至少两组通光孔，每组包括两个(24、29)，该两孔位于一条射线的两侧，盒盖上的发射二极管(10、11)与接收(二)三极管(16、17)位于一条射线上，且孔(24)与(11、17)以及孔(25)与(10、16)分别位于同一圆周上；电碰泵(26)是由绕在线圈骨架(34)上的两组吸力不等的线圈(33、36)、活动衔铁(31)及电碰操纵杆(35)所组成，上述部件均装于外壳(32)内，外壳一端用后盖(29)封住，壳体内有供(31)、(35)运动的通道，在后盖(29)与活动衔铁(31)之间装有回位弹簧(30)，电碰操纵杆(35)从外壳(32)另一端伸出并与汽车制动系拉杆相连。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于探头中的滤色玻璃（4）的倾角为10－50度。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于速度检测头（21）中的发射二极管（10、11）与接收三极管（16、17）位于一条射线的两侧，而轮片上的通光孔（24）、（25）位于同一射线上。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于镜头（3）与探头筒体之间设置有石棉及橡胶。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征在于探头（1）中的光电管（7）包括红外发射二极管或接收（二）三极管。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于探头筒体内壁上沿圆周均布有四个高压气斜射孔（6）。

7、根据权利要求1－6之一所述的装置，其特征在于除探头（1）及速度检测头（21）中的光电管外所有电子元件都装在一块电路板上。

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