紅外感應型汽車自動制動系統的開發

胡曉輝

摘 要：生活中汽車駕駛員常常有會離開駕駛室而沒有主動關閉發動機并駐車制動的行為，這種不規范的行為具有很大的安全隱患，極容易造成汽車溜車等安全事故。因此，開發了一種紅外感應型汽車自動制動系統，該系統主要包括紅外線感應器、控制芯片、熄火開關、熄火油缸、熄火電磁閥、制動電磁閥、駐車制動器等組成。通過安裝在駕駛室的紅外線感應器偵測駕駛員離開駕駛室，紅外線感應器發送一個高電平信號給控制芯片，控制芯片再控制熄火電磁閥、制動電磁閥進行換位操作，使得熄火油缸、駐車制動器在系統壓力的作用下工作，自動進行熄火和制動操作。這種自動控制系統設計合理、可靠，經過樣機測試，該系統符合設計要求，是一種新型的汽車安全系統。

關鍵詞：紅外感應器；單片機；自動控制；自動熄火；駐車制動

中圖分類號：U463 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）33-0037-02

Abstract： In daily life， drivers often leave the cab without actively turning off the engine and parking in the car. This kind of nonstandard behavior has a great hidden danger of safety， and it is very easy to cause safety accidents such as car running. Therefore， an infrared induction automobile automatic braking system is developed， which mainly consists of infrared sensor， control chip， flameout switch， flameout oil cylinder， flameout solenoid valve， brake solenoid valve， and parking brake. An infrared sensor installed in the cab detects the driver leaving the cab， and the infrared sensor sends a high level signal to the control chip， which in turn controls the flameout solenoid valve and the brake solenoid valve for transposition operation. The flameout cylinder and the parking brake work under the action of the system pressure， and the flameout and braking operations are carried out automatically. The design of the automatic control system is reasonable and reliable. Through the test of the prototype， the system meets the design requirements and is a new type of automobile safety system.

Keywords： infrared sensor； single chip microcomputer； automatic control； automatic flameout； parking brake

引言

隨著汽車的快速普及，駕駛汽車已經成為人們常見的出行方式，這也就使得汽車的安全性日益重要。在駕駛汽車的過程中，通常都是要求駕駛者從駕駛室出來時要將汽車先熄火并拉上手剎進行駐車制動，但是現實中常常會有駕駛員不按安全規定將發動機熄火并拉上手剎再離開汽車的危險行為。駕駛員們往往是覺得只是暫時離開汽車，并不走遠，所以不要緊，但是這畢竟是一個很大的安全隱患，非常容易造成汽車溜車等安全事故。

因此，有必要開發一種能判斷駕駛員是否離開駕駛位置而進行汽車自動熄火和駐車制動的自動控制系統。

1 自動制動系統的設計

該自動控制系統是通過紅外線感應器監控駕駛員離車，通過電路控制液壓動作，實現駕駛員離車的自動熄火并自動實施駐車制動，可有效消除相應安全隱患。

這種紅外感應型汽車自動制動系統主要由紅外線感應器、延時器、控制芯片、手動開關、報警器、熄火開關、熄火油缸、熄火電磁閥、油箱、蓄能器、制動電磁閥、駐車制動器組成。紅外線感應器與延時器相互接連，延時器再連接到控制芯片上，控制芯片同時連接有一個手動開關和一個報警器，控制芯片還和熄火電磁閥及制動電磁閥分別連接在一起，通過控制芯片的電信號控制熄火電磁閥及制動電磁閥的換向控制接口，熄火電磁閥及制動電磁閥的進油口A口互相連接并連接到一個蓄能器，該蓄能器與汽車液壓管路相連接，保證蓄能器的正常工作，制動電磁閥的執行口P口與駐車制動器相連接，制動電磁閥的回油口T口連接到油箱，熄火電磁閥的執行口P口連接到一個熄火油缸，熄火電磁閥的回油口T口連接到油箱，熄火油缸連接到發動機熄火開關。系統原理如圖1所示。

圖1中的序號分別代表：1是紅外線感應器，2是延時器，3是控制芯片，4是手動開關，5是報警器，6是熄火開關，7是熄火油缸，8是熄火電磁閥，9是油箱，10是蓄能器，11是制動電磁閥，12是駐車制動器。

2 自動制動系統的工作原理

當紅外線感應器偵測到駕駛員從駕駛位置離開時，紅外線感應器就將一個高電平信號發送到控制芯片?？刂菩酒侔l送電信號給熄火電磁閥，熄火電磁閥是一個2位3通液控閥，得電進行換位，此時進油口A口與執行口P口相通，壓力油從蓄能器經過進油口A口與執行口P口進入熄火油缸，壓力油推動熄火油缸運動，帶動與其連接的發動機熄火開關動作，從而使得發動機熄火；此外，控制芯片同時發送電信號給制動電磁閥，制動電磁閥得電進行換位，制動電磁閥的執行口P口與進油口A口相通，壓力油從蓄能器經過進油口A口與執行口P口進入駐車制動器，駐車制動器工作使得汽車停車制動。當紅外線感應器偵測到駕駛員從駕駛位置離開，并且駕駛員已經將發動機熄火，但沒有拉手剎駐車制動時，控制芯片將控制制動電磁閥得電換位，制動電磁閥進油口A口與執行口P口相通，蓄能器中的壓力油從進油口A口經過執行口P口驅動駐車制動器，汽車行進駐車制動。

與上述情況相反時，則駐車制動器不工作，汽車正常運行。具體的過程是：當紅外線感應器偵測到駕駛位置有駕駛員發出的紅外信號，紅外線感應器不會發送高電平信號給控制芯片，控制芯片不會發送換位信號給熄火電磁閥， 此時熄火電磁閥進油口A口與執行口P口不相通，回油口T口與執行口P口相通，壓力油不從蓄能器經過進油口A口與執行口P口進入熄火油缸，而是反過來從熄火油缸中出來經過熄火電磁閥的執行口P口和回油口T口回油到油箱，熄火油缸不進行熄火動作；同時控制芯片也不發送換位信號給制動電磁閥，制動電磁閥不換位，進油口A口與執行口P口不相通，回油口T口與執行口P口相通，壓力油不從蓄能器經過進油口A口與執行口P口進入制動器，而是反過來從制動器中出來經過制動電磁閥的執行口P口和回油口T口回油到油箱，駐車制動器松開，汽車可正常行駛。

制動電磁閥的換位控制口還可以連接汽車電源，汽車發動機熄火失電，發動機運行通電，一樣可以控制制動電磁閥的工作狀態。

紅外線感應器安裝在駕駛室內，可以設置在方向盤附近，實時采集駕駛座椅位置的紅外線信號。可以選用型號為TX05D的紅外線感應器產品。在這個自動制動系統中設計的是一個紅外線感應器，也可以為了信號采集的準確率而設置若干個紅外線感應器，多個紅外線感應器在系統中并聯設置，只要其中1個紅外線感應器能正常偵測到駕駛員的紅外信號就能給控制芯片一個高電平信號。

這套系統包含有一個延時器，這個延時器放置在紅外線感應器和控制芯片之間。如果駕駛員只是非常短暫的臨時離開駕駛室，系統即刻熄火并駐車制動的話，會給駕駛員造成不必要的麻煩，此外，這種即刻熄火并制動的設計也會浪費燃油；所以通過設置這個延時器，在預設的時間期間，這套自動系統不會啟動。預設時間可以根據實際情況進行調整設定，一般情況下設定為延時5秒較合適。

這套系統包含有一個手動開關，這個手動開關連接在控制芯片上。操作手動開關可以關閉整個汽車自動熄火和制動系統，當駕駛員需要離開汽車的時候，比如需要發動機一邊工作一邊檢查、維修汽車時，可以不進行自動熄火和制動工作。

這套系統包含有一個報警器，這個報警器連接在控制芯片上。這個報警器可以在駕駛員離開座位時即刻發出報警語音提示，提醒駕駛員手動熄火并拉上手剎進行駐車制動。

此外，還可以考慮設計一個顯示器，這個顯示器連接在控制芯片上，可以隨時顯示這個自動制動系統的工作狀態，有利于駕駛員實時掌握汽車熄火和駐車制動的工作情況。

3 結束語

文中綜合利用電控和液控的手段，設計開發了一種通過紅外傳感監測駕駛員是否離車的自動控制系統。該自動控制系統設計合理、可靠，經過制作樣機進行測試，該系統符合設計要求，是一種新型的汽車安全系統，具有一定的推廣應用價值。

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