兩輪電動車預防單手控把與剎車檢測裝置

本期點評專家

譚迪熬" 中國發明協會院士專家咨詢工作委員會首任專家，中國發明協會中小學創造教育分會會長，科技創新教育特級教師，教育部國培計劃專家庫專家。

人們在使用兩輪電動車的過程中， 因剎車系統磨損、單手控把失誤等造" 成的意外事故屢見不鮮。為避免這類 事故的出現，我設計了一種簡易裝置。

一、工作原理

（一）單手控把自動降速功能

在兩輪電動車原有的剎車斷電 開關上加裝手部檢測裝置，其中的 TTP224 芯片檢測電容值的變化后判斷 手與把手是否接觸。當手靠近銅線時，電容值發生變化，芯片能識別這種變 化并輸出相應的控制信號。

實現該功能的核心在于，左右車 把上的銅線分別纏繞車把的一半，駕 駛員的手必須將車把全部握住才能使 銅線導電。銅線纏繞車把之后，利用 超薄的熱縮管將其封裝。所有銅線連 接至四位電容傳感器，形成高靈敏度 的觸摸感應系統。

當駕駛員的手離開車把時，四位電容傳感器中的任意一位未檢測到高電平 信號，裝置將立即啟動降速機制。在這一過程中，四位電容傳感器的變化將控 制舵機靠近霍爾傳感器，通過信號轉換模塊輸出高電平，激活MOS 管，切斷兩輪電動車電機的供電，實現自動降速。

當電容按鍵都被按下時，四位電 容按鍵芯片的輸出端與單片機連接， 通過對單片機信號再處理控制圖1中 的組件，使磁極靠近霍爾磁場傳感器， 輸出的電平經過電壓比較器轉成高電 平后輸出給MOS 管 ，MOS 管連接剎車斷 電開關的正負極，使其斷開，從而讓 兩輪電動車正常行駛。反之則可以讓 兩輪電動車停下來。

（二）靜態剎車檢測功能

靜態剎車檢測模塊通過特定傳感 器和機械裝置，在兩輪電動車靜止時 評估剎車系統的性能，特別是剎車皮 的磨損情況。

駕駛員按住剎車把手時，二級振 動傳感模塊中的振動馬達產生的振動 通過彈簧傳遞并被放大，最終被振動 傳感器捕捉。當剎車皮磨損得較嚴重 時，振動傳感器接收到的振動信號較強，反之則較弱。通過分析振動信號， 裝置能將剎車皮的磨損程度轉換為百分比，并在屏幕上顯示。

二、實驗測試

駕駛員按下啟動按鈕后握住車把進行剎車檢測，檢測數據顯示在液晶顯示屏上。駕駛員駕駛時，雙手握住車把，接著左手離開車把，發現兩輪電動車的電機自動斷電，兩輪電動車依靠自身慣性降速，實驗效果良好。

二、實驗測試

利用四位電容傳感器實時檢測駕駛員手部位置，當手離開車把時控制兩輪電動車自動減速，降低因失控導致的風險。通過二級振動傳感模塊檢測剎車皮的磨損情況，結合彈簧傳導和振動信號分析，實現在兩輪電動車靜止狀態下對剎車性能的高精度評估。

自動降速與剎車檢測聯動，當剎車皮磨損程度達到臨界值時，裝置強制切斷電機供電，同時發出警報提醒駕駛員。通過改進四位電容傳感器焊盤電容值及增加抗電磁干擾的設計，確保系統在復雜環境下能穩定運行及擁有較高的檢測靈敏度。

該裝置的體積僅為充電寶的三分之二左右，便于安裝、拆卸和維護，適用于個人用兩輪電動車及共享單車。未來，我還計劃將該裝置進行集成，將其嵌在兩輪電動車原有的儀表盤內，延長其使用壽命。（指導老師：陳立明）

專家點評

武志遠同學的兩輪電動車預防單手控把與剎車檢測裝置，

是一項改進型的發明項目。這是因為已有專利提出防電動車單手脫把騎車保護裝置，它包括車架、把手、電門、供電源、微處理芯片等。其在車架一側把手上安裝電門及繼電器并與微處理芯片相連，另一側把手內安裝力傳感器，車架上安裝移動傳感器，二者均連接微處理芯片。把手外壁裝有用護套包裹的彈性片，其凸點抵在力傳感器上，且有數個彈性片沿圓周分布。當騎行人員未握住該把手施力時，力傳感器不觸發，微處理芯片控制供電線路斷電，車輛無法行駛。

本發明使用不同的技術，利用傳感器伺服系統進行檢測、判斷、運作等，目的是使其更具實際應用價值，有一定的積極意義。但作為中學生的科創作品，有專家認為其研究不夠深入，對芯片、傳感器的基礎認知不夠，應加強開源硬件的學習與實驗數據的收集、分析和處理能力的培養。希望作者能將這一課題帶入大學階段進一步研究，助力自己的創新成長。