CN2352402Y - 汽车减速多级显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种汽车减速多级显示装置，采用应变电阻式的加速度传感器，将汽车刹车减速信号转变成电压差值信号，经放大、比较、驱动电路接车前声光显示器和车后五级十灯显示屏，随着汽车制动程度的增加，灯的点亮个数相应增加，显示方法形象、直观，能准确、及时、醒目地反映汽车的减速程度，可有效地避免汽车追尾事故的发生。

Description

汽车减速多级显示装置

本实用新型涉及车辆制动信号系统，特别涉及一种能显示车辆减速程度的多级显示装置。

随着汽车流量的增加，车速的提高和车距的减小，汽车追尾事故不断发生，此类事故多数是因为司机单凭刹车灯不能准确地判断前面汽车减速的程度，所以让司机及时观察到前面汽车减速的程度是避免追尾事故的关键。目前，汽车制动灯一般采用单级式，它能给汽车以刹车提示，但不能明确地告诉司机前面汽车的制动程度，容易造成追尾事故。从已公开的专利文献来看，涉及到汽车制动程度显示的专利技术已有不少，从传感器来分，大体分为两种类型，即制动行程传感器(如申请号95226317.3和96201318.8)和加速度传感器，制动行程传感器问题较多，主要是每种车型的制动行程都不相同；制动行程与减速程度也不成线性关系，所以此项技术难以推广。加速度传感器的形式也各有不同，有惯性球式(如申请号93103277.6)、摆式(如申请号96116346.1)和弹簧块式(如申请号95240463.X)它们共同的问题是由于载体(汽车)为一振动源，传感器本身受激要产生振荡，由此引起的测量误差可达100％以上，而以上各技术中均无机械阻尼和电子阻尼措施，另外上述传感器均采用磁感应方法，磁感应强度均为渐变式，而敏感元件(霍尔元件、干簧管)的一致性和距离公差将直接影响测量精度，所以以上各技术均难以进入实用阶段。

本实用新型的目的是为克服上述缺点而提供一种结构简单、安装方便、成本低、精度高，可根据汽车减速程度而显示不同级别信号的汽车减速多级显示装置。

为达到上述目的，本实用新型的设计包括：加速度传感器，主机及车前声光显示器和车后多级显示屏。加速度传感器采用应变电阻式，它可将负加速度信号转换成电压信号，主要由弹性铜片1，连接片2，配重物3及应变片RL₁、RL₂和分压电阻R₁、R₂组成，电阻R₁、R₂的一端分别焊在连接片2的公共端上，另一端分别与应变片RL₁、RL₂相连，并用导热胶将电阻R₁、R₂与连接片2粘接为一体，应变片RL₁、RL₂粘接在弹性铜片1的正、反面，弹性铜片1与连接片2连为一体，配重物3固定在连接片2的另一端；主机电路由高增益放大器IC₁，多级电压比较器及驱动电路组成。加速度传感器的信号输出端与放大器IC₁的正负输入端相连，在放大器IC₁的负输入端与输出端并联了由电阻R₃和电容C₁组成并联比例积分反馈电路，在放大器IC₁的输出端接有多级电压比较器，多级电压比较器的基准电压设置与每级不同的减速度指标相对应，比较器的输出电平推动与其相连的驱动电路，车后多级显示屏的各信号输入端与对应的驱动电路输出端相连，进而控制显示屏根据汽车的减速程度显示出不同等级的警示信号，显示屏位于车后为五级十灯高位显示屏，每级由两个信号灯对称设置。车前声光显示器由555无稳多谐振荡电路、LED显示电路及扬声器BL组成，在555的输入端接有电阻R₉与电容C₂构成的充放电回路，在电阻R₉的两端，并联接有三极管多路开关电路串接的多级并联电阻，各级并联电阻与电容C₂构成的时间常数与汽车的减速程度相对应，并产生不同的振荡频率，经扬声器BL发出不同的音调，其音调变化与前后显示屏同步，LED显示电路的面板可做成圆盘式，放在汽车仪表盘上，可由中间1个大发光管和周围8个小发光管组成，每级由两个小发光管串联对偶设置。

本实用新型的主机电源接入可有两种形式，一是将主机电源通过刹车开关接在车内电源的正、负端；二是主机电源的正、负极直接接在车内电源的正、负端，刹车灯接线端子XZ₀与刹车开关串联后，接在车内电源的正、负端。

下面结合实施例通过附图对本实用新型作详细说明。

图1是本实用新型加速度传感器的主视、俯视示意图。

图2是本实用新型的主机板电路原理图。

图3是本实用新型的车后多级显示屏接线图。

图4是本实用新型的车前声光显示器电路图。

图5是本实用新型第一实施例的方框图。

图6是本实用新型第二实施例的车内安装示意图。

参照图1和图2：图1中1是弹性铜片，2是连接片，可用马口铁制成，3是配重物，重量约为20克，可将φ4铜管用M4螺栓固定在连接片2的一端，或用铅封块及其他重物代替，RL₁、RL₂为应变片，R₁、R₂为分压电阻，将应变片RL₁、RL₂粘接在弹性铜片1的正反两面，并将弹性铜片1与连接片2相连为一体，电阻R₁、R₂的一端分别焊在连接片2的公共端上，另一端分别与应变片RL₁、RL₂相连，电阻R₁、R₂紧贴在连接片2的两面，并用导热胶粘在其表面，使其成为一体，此措施可使温升一致，有效地解决了输入漂移问题。在弹性铜片1上开有园孔4，通过园孔4经一支脚将加速度传感器固定在主机板上，装入机壳，放置在车体后部，放置要求：传感器的摆动方向应与汽车的行驰方向一致，即传感器的长度方向应与汽车横向轴线平行。当汽车刹车减速时，配重物3产生位移，通过连接片2使弹性铜片1发生形变，从而使粘在弹性铜片1正、反两面的应变片变形，RL₁阻值变小，RL₂阻值变大，经分压电阻R₁、R₂分压，产生的差值电压送到运算放大器IC₁的正反输入端进行高增益放大。由于汽车作为载体，本身就是一个振动源，加速度传感器的振辐比较大，并严重影响加速度的检测精度，为此在放大器IC₁的负输入端并联了电阻R₃和电容C₂，有效地抑制了输入信号的脉动成份，提高了加速度的检测精度。放大器IC₁的输出电压送到四级电压比较电路，电阻R₄、R₅、R₆、R₇和R₈组成了与四级减速指标对应的四级基准电压，经四级比较器比较后的电平输出送至四级驱动电路，从而点亮车前IED显示器和车后多级显示屏。

参照图2、图3、图4，接线端子XZ₀、XZ₁、XZ₂、XZ₃、XZ₄分别接驳车后显示屏0-4级信号灯，每一级有两个信号灯并联而成，XD₀和XD′₀是刹车信号灯，XD_1-4和XD′_1-4分别代表了四级减速信号灯。主机板输出的六芯电缆插头CH-6接车前声光显示器，汽车刹车时，主机电源经刹车开关K₁接通，刹车接线端子XZ₀送电，车后显示屏刹车信号灯XZ₀与XZ′₀亮，车前显示器发光管LED₀亮，随着汽车减速度的增加，放大器IC₁将加速度传感器的形变差值电压正比放大，输出电压与四级电压比较器比较，如果汽车达到n级减速，那么，o-n级电压比较器低电平输出，经o-n驱动电路驱动车后显示屏与车前显示器的第o-n级发光，从而直观的将第n级减速度显示出来。如为一级减速，车后信号灯XD₀、XD′₀与XD₁、XD′₁点亮，车前显示器的发光管LED₀与车前LED₁发光，以此类推，当达到四级减速时，车后显示屏的10个信号灯与前显示器的发光管全部点亮，可醒目地提示司机掌握制动程度。

在车前显示器中，同时还有音调警示功能，当司机无暇注意显示屏时，同样能根据音调的变化判断本车的制动程度，其电路原理见图4。车前声光显示器主要由555无稳多谐振荡电路，LED显示电路及扬声器BL组成，采用六芯电缆插头CH-6与主机板相连接，其中有正、负电源线和四级减速信号线，当汽车刹车时，接在电源两端的发光管LED₀正向导通、发光，同时，由电阻R₉、电容C₂和555时基电路构成的振荡电路工作，输出的频率为f₁，通过扬声器BL发出C调“1”的音调，当减速度达到一级时，一级信号线(CH-1)为低电平，发光管LED₀和LED₁导通发光，三极管BG₁饱和导通，电阻R₁₀与R₉并联，这时的时间常数为R₁₀与R₉的并联值和C₂的乘积，振荡频率为f₂，由于振荡频率与时间常数成反比，所以f₂要比f₁频率高，扬声器BL将发出C调“2”的音调；当减速度达到二级时，一级、二级信号线(CH-1、CH-2)都为低电平，发光管LED₀、LED₁、LED₂发光，三极管BG₁、BG₂饱和导通，电阻R₁₁、R₁₀、R₉并联，这时的时间常数是R₁₀、R₁₁、R₁₂的并联值和C₂的乘积，其振荡频率f₃又比f₂高，扬声器发出C调“3”的音调，以此类推，当减速度达到四级时，发光管LED₀、LED₁、LED₃、LED₄全部导通发光，三极管BG₁、BG₂、BG₃、BG₄全部饱和导通，电阻R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃全部并联，振荡频率f₅通过扬声器将发出C调“5”的声调。综上所述可知扬声器BL通过音阶的方法反应五级减速，音调变化为C调的“1-5”其音调变化与前、后显示屏同步。图4中时基电路555的R、S端为输入端，Q端是输出端，Q′端是放电端。

本实用新型公开了两个实施例，主要区别是主机电源的接入方式不同，图5是第一实施例的方框图，主机电源是通过刹车开关K₁接在车内原有的12V电源正负端，(具体接线如图2所示。)传感器输出的差值电压信号经主机放大比较，送车后显示屏和车前声光显示器(即图5中的BL和LED)。车后显示屏为五级十灯高位显示屏，置于车后窗内，10个信号灯一字排开，每级两个灯，刹车时，位于中间位置的两个灯XD₀和XD′₀点亮，随着减速度的增加，信号灯点亮个数从中间逐级向左右两边增加，以达到减速级别更加醒目的效果。车前LED显示面板为圆盘式，由中间1个大发光管和周围8个小发光管组成，大发光管刹车时亮，每两个小发光管代表一级减速指标，对偶的两个小发光管按顺时针方向逐渐点亮。第一实施例的车内安装也可参照图6，去掉与车内电源正极相连的B号线即可。

在第一实施例中，只有刹车减速(踩下刹车开关)时，本实用新型才能进入工作状态。在第二实施例中，当汽车未刹车而出现减速度(如挂档滑行、换档等)时，本实用新型也能显示出汽车的减速程度，只需将主机电源的接入方式稍作变动，连接方式参见图2和图6，主机电源直接接在车内电源的正负端(相当于图2中主机内开关k₂打在B的位置)，刹车灯接线端子XZ₀与刹车开关K串联后，接在车内电源的正负端。图2与图6中的A、B、C线号是一一对应的。当非刹车减速时，刹车信号灯XD₀、XD′₀不亮，但主机电路仍可正常工作，随着减速度的增加，四级减速度信号灯相应点亮，当刹车开关k₁合上时，其工作过程与第一实施例完全相同。

本实用新型结构简单，安装方便，不需对汽车的结构外形进行改动，主要适用于各种大、中、小型客车及轿车，显示方法形象、直观，能准确、及时、醒目地反映汽车的刹车深度，可有效地避免追尾事故的发生，车前声光显示器根据需要，可以安装也可以不装。

Claims (4)

1、一种汽车减速多级显示装置，主要由加速度传感器，主机板及信号显示系统组成，其特征是：

a．所说的加速度传感器由弹性铜片1、联接片2、配重物3及应变片RL₁、RL₂和分压电阻R₁、R₂组成，电阻R₁、R₂的一端分别焊在连接片2的公共端上，另一端分别与应变片RL₁、RL₂相连，并用导热胶将电阻R₁、R₂与连接片2粘接为一体，应变片RL₁、RL₂粘接在弹性铜片1的正反面，弹性铜片1与连接片2连为一体，配重物3固定在连接片2的另一端；

b．所说的主机板由高增益放大器IC₁，多级电压比较器及驱动电路组成，加速度传感器的输出端与放大器IC₁的正负输入端相连，在放大器IC₁的负输入端并联了由电阻R₃和电容C₁组成比例积分反馈电路，在放大器IC₁的输出端接有多级电压比较器，每级电压比较器的基准电压设置与每级不同的减速度指标相对应，比较器的输出电平推动与其相连的驱动电路；

c．所说的信号显示系统由车前声光显示器和车后多级显示屏组成，多级显示屏的各信号输入端与对应的驱动电路输出端相连，进而控制显示屏根据汽车的减速程度显示出不同等级的警示信号。

2、按照权利要求1所述的汽车减速多级显示装置，其特征是所说的车前声、光显示器由555无稳多谐振荡电路、LED显示电路及扬声器组成，在555的输入端接有由电阻R₉与电容C₂构成的充放电回路，在电阻R₉的两端并联接有由三极管多路开关电路串接成的多级并联电阻，各级并联电阻与电容C₂构成的时间常数与汽车的减速程度相对应，并产生不同的振荡频率，经扬声器发出不同的音调。

3、按照权利要求1和2所述的汽车减速多级显示装置，其特征是所说的车后多级显示屏可为五级十灯高位显示屏，每级由两个信号灯对称设置；车前LED显示电路的面板可做成圆盘式，由中间1个大发光管和周围8个小发光管组成，每级由两个小发光管串联对偶设置。

4、按照权利要求1所述的汽车减速多级显示装置，其特征是主机电源的接入可有两种形式，一是将主机电源通过刹车开关K₁接在车内电源的正、负端；二是主机电源的正负极直接接在车内电源的正、负端，刹车灯接线端子XZ₀，与刹车开关K₁串联后，接在车内电源的正、负端。

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