遙控可收納式應急三角架的研制

河南省實驗中學 張浩嘉

遙控可收納式應急三角架的研制

河南省實驗中學 張浩嘉

汽車剛性需求旺盛勢頭下，汽車人均擁有量不斷提高，汽車故障發生率也與日俱增。應急三腳架為汽車故障必需品，但是當前應急三腳架在設計上存在很多問題。本文以這些問題出發，針對應急三腳架人工放置不安全、占地大、電源供給問題，設計出遙控可收納式應急三角架，電源可拆卸，通過實驗證實此項遙控可收納式應急三角架是切實可行的，大大降低了人為放置應急三腳架的危險，保證人員的安全。

遙控；收納式；三角架；三極管；電機；可拆卸電池

1.引言

隨著人民生活水平的不斷提升，汽車剛性需求保持旺盛，汽車保有量保持迅猛增長趨勢，據公安部交管局統計，截至2016年底，全國機動車保有量達2.9億輛，其中汽車1.94億輛；機動車駕駛人3.6億人，其中汽車駕駛人超過3.1億人[1]。2016年新注冊登記的汽車達2752萬輛，保有量凈增2212萬輛，均為歷史最高水平。汽車占機動車的比率持續提高，近五年占比從50.39%提高到65.97%。汽車人均擁有量不斷提高，汽車故障發生率也與日俱增。在汽車故障時應急三角架為必須放置的，但是當前市面上常用的應急三腳架多為手動，安全隱患多，且占地大，亟需進行改進。

2.當前應急三角架存在問題及解決辦法

2.1 應急三角架存在問題

交通法規定，公路上車子出現故障時車主需將應急三角架放置在乘用車的后方150米處。但是當前應急三腳架在使用過程中存在很多不足，亟需改進。主要問題有：（1）應急三腳架手動放置：車主在汽車出現故障后，需要在故障車后邊高速公路上行走150米，并手動放置應急三腳架，高速公路上行走，特別是惡劣天氣下，極容易發生交通事故；（2）應急三腳架無電源供給：應急三腳架只是在緊急故障下使用，多數時間放于后備箱，要進行遙控設計，需要對三腳架電源進行設計，且要確保其電源持續性，避免出現使用時電源電量不足的尷尬情況。

2.2 應急三角架問題解決辦法

面對上述問題，我們考慮進行如下解決措施：（1）遙控控制：為解決手動放置應急三腳架對人員安全的隱患，擬設計制作可以遙控應急三角架，使得應急三角架在使用時安全操作，像遙控汽車似的，通過遙控讓三腳架自動行駛到指定位置；且三腳架為收納式設計，平時不用時，使其收納成三角尺式形狀，保存不占用更多的車內空間；（2）可拆卸電源：為解決三腳架電源問題，故重點考慮在保證可應急三角架操作性的同時，將其供電電源做成可拆卸式，在不用時可將電源取下放置在車內，只需要在一個月內給電源電量充滿即可，確保了應急三角架電源在隨機（車輛故障的不確定性）使用時的可靠性；為了使應急三角架更好的適應公路的復雜路況，對原來廢棄的兒童遙控汽車進行拆解后重新制作底座組裝，使得家庭中原本會丟棄的電子元器件重新得到了應用，減少了電子廢棄物對環境的污染。

3.遙控可收納式應急三角架的研制

3.1 項目設計

該項目主要由三角架、底盤、馬達、舵機、遙控電路板以及遙控器六個部分組成，底盤作為一個平臺，馬達用來提供動力，舵機用來轉向，遙控器用來發射信號，電路板則是接收信號，處理信號并使馬達或舵機做出相應的動作。先用木條做一個和應急三角架相同大小的底盤，將應急三角架固定在底盤上，然后將一個遙控車拆解開，取下遙控車的動力總成、電路板以及舵機，將這些移植到自制的三角形底盤上。安裝時發現兩個動力輪之間的軸不夠長，于是使用了兩個馬達，分別控制兩個動力輪，通過實驗發現馬達動力不足，后將可拆卸電池升壓到6V解決該問題，通過實踐已做出遙控三角架模型，并能正常工作，以此證明該項目是可行的。

圖1

3.2 工作原理

拆解的遙控車采用臺灣瑞昱公司生產的專用于遙控車模的CM OS大規模集成電路TX-2／RX-2。該集成電路具有5種控制功能，即前進、后退加速、左轉和右轉等，由于采用了編碼發射及解碼接收電路，所以具有較高的抗干擾性能[2]。

電路圖如圖1所示，由于電機正反轉所需要啟動電流比較大，所以該電路采用了三極管對電流進行放大，三極管8050是非常常見的NPN型晶體三極管，在各種放大電路中經常看到它，應用范圍很廣，主要用于高頻放大。也可用作開關電路。三極管8550則是一種常用的普通三極管。 它是一種低電壓，大電流，小信號的PNP型硅三極管。

當RX-2B芯片接收到一個前進信號時， IC2的11號引腳輸出高電平，此時VT3、VT10 、VT11導通，+6V的電壓經VT11、電機M1、VT10與地構成回路，此時電機正轉，車子前進[3]。

當RX-2B芯片接收到一個后退信號時，IC2的10號引腳輸出高電平，此時VT4、VT9、VT12導通，+6V的電壓經VT12、電機M1、VT9與地構成回路，電機M1反轉，車子后退。

當RX-2B芯片接收到一個左轉彎信號時，IC2的7號引腳輸出高電平，此時VT5、VT8、VT14導通，+6V的電壓經VT14、電機M2、VT8與地構成回路，電機M2反轉，帶動其前輪傳動機構向左轉彎。

當RX-2B芯片接收到一個右轉彎控制信號時，則IC2的6號引腳輸出高電平，此時VT6、VT7、VT13導通，+6V電壓經VT13、電機M2、VT7與地構成回路，電機M2正轉，帶動其前輪傳動機構向右轉彎。

4.遙控可收納式應急三角架測試及改進

4.1 遙控可收納式應急三角架改進

移植各部件時發現兩個動力輪之間的軸不夠長，于是使用了兩個馬達，分別控制兩個動力輪，通過實驗發現電機動力不足，后使用升壓模塊將充電電池升至6V解決該問題，如下圖（a）所示，并能正常工作。

圖（a）三腳架電池充電示意圖

經過進一步的優化改善，做出占用空間更小的可收納式的遙控應急三角架，使用時將應急三角架站立，拉起底盤上的支架撐起后便可使用，不使用時可將應急三角架收起，效果圖如圖（b）所示。

圖（b）三腳架收納效果示意圖

后來，南孚電池不能做到經久耐用，所以，將鎳氫電池串聯后升壓，做成可以拆卸的充電電池。如圖（c）。

圖（c）三角架電源示意圖

4.2 遙控可收納式應急三角架測試效果

本裝置做好后，經過了多次的實驗。在遙控器的作用下，三角架能準確地前進后退左轉右轉，能夠充電一次使用一個月的時間，達到了預期的效果，同時減少了電子產品的浪費和污染。

5.結語

國民經濟不斷增長趨勢下，汽車人均擁有量與日俱增，這種情勢下，應急三腳架使用頻次也與日俱增。此次設計的遙控可收納式應急三角架遙控可收納式應急三角架大大降低了人為放置應急三腳架的危險，保證人員的安全。當然它的操作可以更進一步的優化，如做成尋跡三角架，設定好距離后三角架可自動到達放置點，回收時發射個無線信號，三角架可原路返回，下一步我想進一步完善裝置并實現產業化，讓我研制的裝置能夠造福人類，期待著那一天早點到來。

[1]楊再舜．MPV已迎來剛性需求爆發增長期[J]．汽車與配件,2016(7)：44-46．

[2]劉燕,莊越．三腳架事故致因模型的結構化重構研究[J]．中國安全科學學報,2016(4)：60-65．

[3]李煒,童煥初,呂娜,等．含受損構件的海上風機三角架基礎損傷識別及動力特性分析[J]．水力發電,2012,38(8)：80-85．