CN2371074Y - 机动车刹车预警装置 - Google Patents

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Abstract

一种机动车刹车预警装置,用两个非接触式电子开关并配以相应的触发体作信号传感器,电子开关和触发体分别安装在车体和油门踏板臂上,减油时,信号检测电路可检测出油门踏板臂经过两个光电开关之间所用的时间是否超过预定值,从而决定是否自动提前点亮刹车灯。若刹车灯刚被控制电路点亮,立即又加油加速时,加油灭灯电路使刹车灯立即熄灭。

Description

机动车刹车予警装置
本实用新型涉及一种机动车信号装置,是一种为防止机动车追尾,在紧急刹车或紧急减油时可向后车予警的信号装置。
机动车的追尾事故占道路交通肇事的三分之二左右。因此,如何利用予警技术,为后车提供尽可能多的刹车反应时间,已有很多人作出努力。在紧急刹车予警技术方面,关键问题是如何检测出紧急减油信号,也就是说采用何种传感器和相应的信号检测电路,它影响到予警信号的时间提前量的多少,稳定性、安装的难易,寿命的长短和成本的高低。已经公开的技术如:CN94214764.2,CN94219876.x,CN94220621.5,CN94248094.5使用惯性开关传感器,它虽然结构简单,容易安装,但对于紧急刹车来说,予警时间提前量太少;CN93220739.1,CN95205947.9,CN95210451.2,它的传感器是在油门踏板零位处设置的一个开关,每当油门回零时,刹车灯就点亮一次,这种方法虽然结构与电路都很简单,但它不能区别紧急刹车与预见性刹车,而且予警时间提前量也很少;CN93229130.9是利用电感线圈和永磁体之间的电磁感应作传感器,这种方法结构简单,予警时间提前量比前两种都好,但是要使含有永磁体的长杆,在一个固定在车体上的线圈内随着油门踏板一起运动,这长杆既要作直线运动又要作转动,所以很难安装,其次,电感线圈与分布电容的结合,容易产生自激;US005387898A,它是利用安装在油门踏板臂上的压电晶体和惯性重块作传感器来检测减油速度的,它反应速度快,安装简单,但它造价太高,而且在不平的路面上特别容易误触发。在已公开的技术中,另一个共同不足之处是,予警时,一旦刹车灯被点亮,一定要等到预定的时间结束才熄灭,在这段时间内,即使加油加速,刹车灯仍然在点亮,这对于在较拥挤的街道上行驶时,经常需要停车、起步和换挡,这会造成频繁的点亮刹车灯,尤其是在十字路口起步换挡时,容易造成误解,影响车辆通过速度。
本实用新型的目的是对现有技术存在的不足,提供几种用非接触式电子开关和相应的触发体作传感器,且能区别紧急刹车和预见性刹车、具有加油灭灯功能的结构简单、性能稳定、造价低、寿命长并且安装方便的紧急刹车予警装置。本实用新型有如下附图:图1.电路原理方框图;图2a.霍尔开关内部电路框图;图2b.电感接近开关内部电路框图;图2c.电感接近开关外部接线图;图2d.光电开关机械结构示意图;图3.用光电开关作传感器的电路原理图;图4.用霍尔开关作传感器的电路原理图;图5.用电感接近开关作传感器的电路原理图;图6a.光电开关与遮光片在油门踏板臂下半段和车体上安装的正视与侧视图;图6b.光电开关与遮光片在油门踏板臂上半段和车体上安装的正视与侧视图;
本实用新型由信号传感器、紧急减油信号检测电路和点灯控制电路组成,其特征在于:信号传感器是由两个可检测油门踏板位置的光电开关GDK1、GDK2和一个遮光片(12)两部分组成,若光电开关的受光窗口设计成常开型的,则遮光片(12)应是一个面积稍大于受光窗口并能完全遮住受光窗口的不透明片状物,当遮光片(12)未遮住受光窗口时,光电开关GDK1和GDK2处于常态,其输出为高电位,当遮光片(12)遮住受光窗口时,GDK1和GDK2处于被激发态,其输出为低电位;若光电开关的受光窗口设计成常闭型的,则遮光片(12)应是一个面积较大的带有透光小孔的不透明片状物,通常,受光窗口完全被遮住,光电开关GDK1和GDK2处于常态,输出为高电位,只有当小孔与受光窗口相遇时,GDK1和GDK2处于被激发态,输出为低电位;光电开关GDK1、GDK2和遮光片(12)这两部分,其中一方固定在油门踏板臂(10)上,随油门踏板(11)一起运动,另一方固定在车体(15)上的相应位置处,光电开关GDK1和GDK2的位置处于以转轴(14)为圆心,以r为半径的圆周上,两者的夹角为Φ12,当油门为零时,应使遮光片(12)与光电开关GDK1保持一定距离,这个初始角称为Φ0,并使GDK1和GDK2处于常态;加油时,油门踏板(11)向下运动,先后使两个光电开关GDK1和GDK2与遮光片(12)相遇而被激发,先相遇的为GDK1,后相遇的为GDK2。
紧急减油信号检测电路包括一个定时电路DS1和一个两输入端“与门”电路YM两个部分:其中定时电路DS1是由电阻R9与电容C11的正极串联,R9的另一端接电源正极,C11的负极接地,R9与C11的结点接在光电开关GDK2的输出端上所构成的RC充放电电路,它的定时长度为t1;两输入端“与门”电路YM是由二极管D12的正极作为一个输入端接在R9与C11结点上,二极管D13的正极作为另一个输入端接在光电开关GDK1的输出端上,电阻R14一端接地,另一端与D12和D13的负极一起相接在一个公共结点M上,M点是“与门”电路的输出端;
点灯控制电路包括一个定时电路DS2、开关电路KG和加油灭灯电路JYMD三个部分:DS2是以555时基芯片IC17为核心,它的负电源端1接地,触发端2接在公共结点M上,它的正电源端8接电源正极,复位端4接在GDK1的输出端上,控制端5通过电容C18接地,阀值端6与放电端7短接后,再与定时电阻R15的一端和定时电容C16的正极端相接在一起,R15的另一端接电源正极,C16的负极接地,以IC17输出端3作输出端,所构成的单稳态触发器定时电路,定时长度为t2;开关电路KG是由三极管T21的基极通过电阻R19接在IC17的输出端3上,集电极通过电阻R20接在电源正极上,发射极接地,大功率P沟道MOSFET管MSP22的栅极G接在三极管T21的集电极上,它的源极S接电源正极,它的漏极D接在脚刹车开关K23的下位触点上的所构成;加油灭灯电路JYMD是把555时基芯片IC17的复位端4接在GDK1的输出端上,利用它被触发时输出的低电位使IC17复位,使刹车灯L24熄灭。
其中GDK1由光电三极管T1、发光二极管D3及限流电阻R2和R4组成,GDK2由发光二极管D6、光电三极管T8、限流电阻R5、R7和三极管T10组成,光电开关GDK1和GDK2都是直射式的,D3的发光直射到T1的受光窗口上,D6的发光直射到T8的受光窗口上。半径r的大小,是根据油门踏板臂允许安装的部位中,取r值稍大一些为好,这样便于安装;光电开关GDK1和GDK2之间的夹角Φ12的大小由两个条件决定:一是不能使遮光片(12)同时触发两个光电开关,二是要满足如下关系:Ω=Φ12/t1,其中,t1是定时电路DS1的定时长度,Ω是制造者或使用者定义的紧急减油时的油门踏板臂的角速度。
如果光电开关的受光窗口是常开型的,则GDK1和GDK2的连线方法是:T1的集电极接电源正极,发射极通过电阻R2接地,D3与R4串联后跨接在电源正负极之间,D3的正极指向电源正极,其负极指向电源负极,T1的发射极是GDK1的输出端;T8发射极接地,集电极通过电阻R7接电源正极,D6与R5串联后跨接在电源正负极之间,D6的正极指向电源正极,其负极指向电源负极,T10的基极接在T8的集电极上,T10的发射极接地,T10的集电极接在R9与C11的结点上,它是GDK2的输出端;
如果受光窗口是常闭型的,则GDK1和GDK2的连线方法是:T1的发射极接地,其集电极通过电阻R2接电源正极,D3与R4串联后跨接在电源正负极之间,D3的正极指向电源正极,其负极指向电源负极,T1的集电极是GDK1的输出端;T8集电极接电源正极,发射极通过电阻R7接地,D6与R5串联后跨接在电源正负极之间,D6的正极指向电源正极,其负极指向电源负极,T10的基极接在T8的发射极上,T10发射极接地,T10的集电极接在R9与C11的结点上,它是GDK2的输出端;
整个电路的电源正极,是通过钥匙开关K0接在电瓶的正极上,这样作,既省电又安全。下边以光电开关作传感器且受光窗口为常开型的方案为例,说明整个工作过程:
当车速较慢,使油门踏板臂(10)的转角小于预定值(Φ012)时,由于油门踏板臂(10)尚未达到使遮光片(12)触发GDK2的位置,在这种情况下,无论减油速度快与慢,GDK2均处于常态,光电三极管T8处于导通状态,三极管T10的集电极一直处于高电位,则M点也一直处于高电位,IC17不能被触发,它的输出端3一直处于低电位,三极管T21处于截止状态,因此,大功率P沟道MOSFET开关管MSP22也处于截止状态,则刹车灯不能点亮。
当车速较快,使油门踏板臂(10)的转角大于或等于预定值(Φ012)时,此时减油,可能会出现如下两种情况:
.紧急减油时,即油门踏板臂的角速度大于或等于Ω,油门踏板在复位弹簧(13)的作用下快速向上运动,首先使遮光片(12)经过光电开关GDK2,此时光电三极管T8截止,三极管T10导通,电容C11上的电荷通过三极管T10放电,使电容C11正极端瞬时由高电位变成低电位,当遮光片(12)一离开GDK2,T10立即关断,电容C11又通过电阻R9充电,经过t1时间后,C11上又充成高电位,所以,在t1时间内,一个低电位一直加在二极管D12的正极;由于减油的速度很快,则油门踏板臂在t1时间内便返回到光电开关GDK1的位置,使光电三极管T1截止,它的发射极瞬时由高电位变成低电位,此时,M点变成低电位,定时电路DS2被触发,于是,它的输出端3变成高电位,则三极管T21与大功率P沟道MOSFET管导通,使刹车灯被点亮。如果不再踩刹车,则经过DS2设定的时间t2后刹车灯就自动熄灭。
..慢速减油时,即油门踏板臂的角速度小于Ω,由于油门踏板的运动速度较慢,它从GDK2到GDK1所用的时间超过预定时间t1,所以,当遮光片(12)遮住光电开关GDK1的受光窗口,使光电三极管T1的发射极输出的低电位加在D13正极时,此时,由于定时电路DS1加在二极管D12正极上的持续时间为t1的低电位已经消失,D12的正极已变成高电位,因此,M点没有机会变成低电位,所以定时电路DS2不可能被触发,它的输出端3始终为低电位,故三极管T21和MSP22处于截止状态,刹车灯不被点亮。
加油时,油门踏板向下运动,使GDK1先被触发,但是由于它输出的低电位信号没有被延迟,所以油门踏板一离开GDK1,它的输出信号也立即消失,它无法与GDK2输出的低电位“相与”,故刹车灯不会被点亮。
加油灭灯问题,若刹车灯刚被开关电路KG点亮,马上又加油加速时,当油门踏板再次向下运动时,首先经过光电开关GDK1,则GDK1输出的低电位作用于IC17的4端,强迫IC17复位,使它的3端由高电位变成低电位,刹车灯立即熄灭。
下边对采用霍尔开关作传感器的情况作简要说明:
信号传感器也可以是由两个可检测油门踏板位置的霍尔开关HRK1、HRK2和一个永磁体组成。HRK1是由霍尔开关芯片H27和电阻R26组成,H27的型号可以是UGN3144,它的正电源端1接电源正极,负电源端2接地,输出端3通过电阻R26接电源正极,它的3端也是HRK1的输出端,二极管D13的正极和IC17的复位端4接在这里,H27未被触发时HRK1输出高电位,当永磁体靠近H27时,H27被触发,HRK1输出低电位;HRK2是由霍尔开关芯片H28组成,H28的型号也可以是UGN3144,它的1端接电源正极,2端接地,输出端3同时也是HRK2的输出端,它接在电阻R9和电容C11结点上,H28未被触发时HRK2输出高电位,当H28被触发,HRK2输出低电位。
下边对采用电感式直流三线NPN型接近开关作传感器的情况作简要说明:
信号传感器也可以是由两个可检测油门踏板位置的电感式直流三线NPN型接近开关DGK1、DGK2和一个铁片组成,其中DGK1是由电感式直流三线NPN型接近开关芯片DG31和电阻R26组成。DG31的型号可以是由浙江洞头县传感器厂生产的G11型,它的正电源端1接电源正极,负电源端2端接地,输出端3通过电阻R26接电源正极,它的3端是DGK1的输出端,二极管D13的正极和IC17的复位端4接在这里。DG31未被触发时DGK1输出高电位,当铁片靠近它时,DG31被触发,DGK1输出低电位。DGK2也是由一个电感式直流三线NPN型接近开关DG32组成,DG32的型号也可以是G11型,它的正电源端1接电源正极,负电源端2接地,输出端3也是电感式接近开关DGK2的输出端,它接在电阻R9和电容C11结点上,DG32未被触发时,电感式接近开关DGK2输出高电位,当DG32被触发,DGK2输出低电位。
如果用霍尔开关HRK1和HRK2或电感式直流三线NPN型接近开关DGK1和DGK2分别替换光电开关GDK1和GDK2,与后继的紧急减油信号检测电路和点灯控制电路相组合,均能完成上述全部功能,而且,其工作原理和工作过程完全一样,这里不再重复。
本实用新型的优点在于,(一)使用非接触式电子开关作为传感器,它反应速度快,寿命长,重量轻,体积小,容易安装,而且由于它的输出信号是开关量,这使信号检测电路和后继电路设计简单,无线性放大电路,调试容易,抗干扰能力强;(二)又能区分紧急刹车和预见性刹车;(三)具有加油灭灯功能,加油时马上就可灭灯,它克服了现有技术存在的一旦刹车灯被点亮,就一定要等到预定的时间结束才熄灭的缺点,解决了换挡时,点亮刹车灯,造成误解,影响后车正常行驶的问题;(四)通过调节油门预定值(Φ012)的大小,可以设置予警的最低车速,这样可以防止在堵车时,车速很低,但是不断的起步、减油和刹车,会过于频繁的点亮刹车灯,干扰后车司机,浪费电力。因为把予警的时间提前量换算成可提供给后车利用的额外刹车距时,是与车速成正比的,所以,车速越高予警的意义就越大,车速太低时予警的作用就不明显。(五)使用大功率P沟道MOSFET管作为电子开关,它比继电器反应速度快,寿命大大延长,而且价格比继电器还便宜。所以,本实用新型具有结构简单、性能稳定、容易安装、寿命长、成本低、功能强的优点。

Claims (7)

1.一种机动车刹车予警装置,包括信号传感器、紧急减油信号检测电路和点灯控制电路,其特征在于:信号传感器是由两个可检测油门踏板位置的光电开关GDK1、GDK2和一个不透明的遮光片(12)两部分组成;其中一方固定在油门踏板臂(10)上,随油门踏板(11)一起运动,另一方固定在车体(15)上的相应位置处,光电开关GDK1和GDK2的位置处于以转轴(14)为圆心,以r为半径的圆周上,两者的夹角为Φ12,当油门为零时,应使遮光片(12)与光电开关GDK1保持一定距离,这个初始角称为Φ0,要使GDK1和GDK2均处于常态,其输出为高电位;加油时,油门踏板(11)向下运动,先后使两个光电开关GDK1和GDK2与遮光片(12)相遇并被触发,此时,GDK1和GDK2相继变为激发态,其输出为低电位,一旦遮光片(12)离去,GDK1和GDK2又恢复常态,其输出又变为高电位,先相遇的为GDK1,后相遇的为GDK2;
紧急减油信号检测电路,包括一个定时电路DS1和一个两输入端“与门”电路YM两个部分:其中定时电路DS1是电阻R9与电容C11的正极串联,R9的另一端接电源正极,C11的负极接地,R9与C11的结点接在光电开关GDK2的输出端上所构成的RC充放电电路,它的定时长度为t1;两输入端“与门”电路YM是由二极管D12的正极作为一个输入端接在R9与C11结点上,二极管D13的正极作为另一个输入端接在光电开关GDK1的输出端上,电阻R14一端接地,另一端与D12和D13的负极一起相接在一个公共结点M上,M点是“与门”电路的输出端;
点灯控制电路包括:定时电路DS2、开关电路KG和加油灭灯电路JYMD三个部分;DS2是以555时基芯片IC17为核心,它的负电源端1接地,触发端2接在公共结点M上,它的正电源端8接电源正极,复位端4接在GDK1的输出端上,控制端5通过电容C18接地,阀值端6与放电端7短接后,再与定时电阻R15的一端和定时电容C16的正极端相接在一起,R15的另一端接电源正极,C16的负极接地,以IC17输出端3作输出端,所构成的单稳态触发器定时电路,定时长度为t2;开关电路KG是由三极管T21的基极通过电阻R19接在IC17的输出端3上,集电极通过电阻R20接在电源正极上,发射极接地,大功率P沟道MOSFET管MSP22的栅极G接在三极管T21的集电极上,它的源极S接电源正极,它的漏极D接在脚刹车开关K23的下位触点上的所构成;加油灭灯电路  MD是把555时基芯片IC17的复位端4接在GDK1的输出端上,利用它被触发时输出的低电位使IC17复位,使刹车灯L24熄灭。
2.根据权利要求1所说的刹车予警装置,其特征是:光电开关GDK1和GDK2的受光窗口是常开型的,GDK1由光电三极管T1、发光二极管D3及电阻R2和R4组成,T1的集电极接电源正极,发射极通过电阻R2接地,D3与R4串联后跨接在电源正负极之间,D3的正极指向电源正极,其负极指向电源负极,T1的发射极是GDK1的输出端;GDK2由发光二极管D6、光电三极管T8、电阻R5、R7和三极管T10组成,T8发射极接地,集电极通过电阻R7接电源正极,D6与R5串联后跨接在电源正负极之间,D6的正极指向电源正极,其负极指向电源负极,T10的基极接在T8的集电极上,T10的发射极接地,T10的集电极接在R9与C11的结点上,它是GDK2的输出端;GDK1和GDK2都是直射式光电开关,D3的发光直射到T1的受光窗口上,D6的发光直射到T8的受光窗口上。
3.根据权利要求1所说的刹车予警装置,其特征是:光电开关GDK1和GDK2的受光窗口是常闭型的,GDK1由光电三极管T1、发光二极管D3及电阻R2和R4组成,T1的发射极接地,其集电极通过电阻R2接电源正极,D3与R4串联后跨接在电源正负极之间,D3的正极指向电源正极,其负极指向电源负极,T1的集电极是GDK1的输出端;GDK2由光电三极管T8、发光二极管D6、电阻R5、R7和三极管T10组成,T8集电极接电源正极,发射极通过电阻R7接地,D6与R5串联后跨接在电源正负极之间,D6的正极指向电源正极,其负极指向电源负极,T10的基极接在T8的发射极上,T10发射极接地,T10的集电极接在R9与C11的结点上,它是GDK2的输出端;GDK1和GDK2都是直射式光电开关,D3的发光直射到T1的受光窗口上,D6的发光直射到T8的受光窗口上。
4.一种机动车刹车予警装置,包括信号传感器、紧急减油信号检测电路和点灯控制电路,其特征在于:信号传感器是由两个可检测油门踏板位置的霍尔开关HRK1、HRK2和一个永磁体两部分组成:其中一方固定在油门踏板臂(10)上,随油门踏板(11)一起运动,另一方固定在车体(15)上的相应位置处,霍尔开关HRK1、HRK2的位置处于以转轴(14)为圆心,以r为半径的圆周上,当油门为零时,应使永磁体与霍尔开关HRK1保持一定距离,并使HRK1和HRK2均处于常态,其输出为高电位;加油时,油门踏板(11)向下运动,先后使两个霍尔开关HRK1和HRK2与永磁体相遇并被触发,使霍尔开关HRK1和HRK2处于激发态,其输出为低电位;先被触发的为HRK1,后被触发的为HR2。
5.根据权利要求4所说的刹车予警装置,其特征是:霍尔开关HRK1是由霍尔开关芯片H27和电阻R26组成的,H27的型号可以是UGN3144,它的正电源端1接电源正极,负电源端2接地,输出端3通过电阻R26接电源正极,它的3端也是HRK1的输出端;霍尔开关HRK2是由霍尔开关芯片H28组成的,H28的型号也可以是UGN3144,它的1端接电源正极,2端接地,输出端3同时也是HRK2的输出端;当H27和H28未被触发时HRK1和HRK2处于常态,其输出为高电位,当永磁体靠近H27和H27,使其被触发时,HRK1和HRK2处于被激发态,其输出为低电位。
6.一种机动车刹车予警装置,包括信号传感器、紧急减油信号检测电路和点灯控制电路,其特征在于:信号传感器是两个可检测油门踏板位置的电感式直流三线NPN型接近开关DGK1和DGK2和一个小铁片组成:其中一方固定在油门踏板臂(10)上,随油门踏板(11)一起运动,另一方固定在车体(15)上的相应位置处,DGK1和DGK2的位置处于以转轴(14)为圆心,以r为半径的圆周上;当油门为零时,应使小铁片与DGK1保持一定距离,并使DGK1和DGK2均处于常态,其输出为高电位;加油时,油门踏板(11)向下运动,先后使DGK1和DGK2与小铁片相遇并被触发,使DGK1和DGK2处于激发态,其输出为低电位;先被触发的为DGK1,后被触发的为DDGK2。
7.根据权利要求6所说的刹车予警装置,其特征是:其中DGK1是由电感式直流三线NPN型接近开关芯片DG31和电阻R26组成,DG31的型号可以是G11型,它的正电源端1接电源正极,负电源端2接地,输出端3通过电阻R26接电源正极,它的3端是DGK1的输出端;DGK2也是由一个电感式直流三线NPN型接近开关芯片DG32组成,DG32的型号也可以是G11型,它的正电源端1接电源正极,负电源端2接地,输出端3是电感式接近开关DGK2的输出端;DG31和DG32未被触发时,电感式接近开关DGK1和DGK2处于常态,其输出为高电位,当小铁片靠近DG31和DG32,使其被触发时,DGK1和DGK2处于激发态,其输出为低电位。
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WO2004016463A1 (fr) * 2002-08-19 2004-02-26 Tianshu Yang Systeme de prevention des collisions de poursuite entre vehicules
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