红外感应型汽车自动制动系统的开发

胡晓辉

摘 要：生活中汽车驾驶员常常有会离开驾驶室而没有主动关闭发动机并驻车制动的行为，这种不规范的行为具有很大的安全隐患，极容易造成汽车溜车等安全事故。因此，开发了一种红外感应型汽车自动制动系统，该系统主要包括红外线感应器、控制芯片、熄火开关、熄火油缸、熄火电磁阀、制动电磁阀、驻车制动器等组成。通过安装在驾驶室的红外线感应器侦测驾驶员离开驾驶室，红外线感应器发送一个高电平信号给控制芯片，控制芯片再控制熄火电磁阀、制动电磁阀进行换位操作，使得熄火油缸、驻车制动器在系统压力的作用下工作，自动进行熄火和制动操作。这种自动控制系统设计合理、可靠，经过样机测试，该系统符合设计要求，是一种新型的汽车安全系统。

关键词：红外感应器；单片机；自动控制；自动熄火；驻车制动

中图分类号：U463 文献标志码：A 文章编号：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

随着汽车的快速普及，驾驶汽车已经成为人们常见的出行方式，这也就使得汽车的安全性日益重要。在驾驶汽车的过程中，通常都是要求驾驶者从驾驶室出来时要将汽车先熄火并拉上手刹进行驻车制动，但是现实中常常会有驾驶员不按安全规定将发动机熄火并拉上手刹再离开汽车的危险行为。驾驶员们往往是觉得只是暂时离开汽车，并不走远，所以不要紧，但是这毕竟是一个很大的安全隐患，非常容易造成汽车溜车等安全事故。

因此，有必要开发一种能判断驾驶员是否离开驾驶位置而进行汽车自动熄火和驻车制动的自动控制系统。

1 自动制动系统的设计

该自动控制系统是通过红外线感应器监控驾驶员离车，通过电路控制液压动作，实现驾驶员离车的自动熄火并自动实施驻车制动，可有效消除相应安全隐患。

这种红外感应型汽车自动制动系统主要由红外线感应器、延时器、控制芯片、手动开关、报警器、熄火开关、熄火油缸、熄火电磁阀、油箱、蓄能器、制动电磁阀、驻车制动器组成。红外线感应器与延时器相互接连，延时器再连接到控制芯片上，控制芯片同时连接有一个手动开关和一个报警器，控制芯片还和熄火电磁阀及制动电磁阀分别连接在一起，通过控制芯片的电信号控制熄火电磁阀及制动电磁阀的换向控制接口，熄火电磁阀及制动电磁阀的进油口A口互相连接并连接到一个蓄能器，该蓄能器与汽车液压管路相连接，保证蓄能器的正常工作，制动电磁阀的执行口P口与驻车制动器相连接，制动电磁阀的回油口T口连接到油箱，熄火电磁阀的执行口P口连接到一个熄火油缸，熄火电磁阀的回油口T口连接到油箱，熄火油缸连接到发动机熄火开关。系统原理如图1所示。

图1中的序号分别代表：1是红外线感应器，2是延时器，3是控制芯片，4是手动开关，5是报警器，6是熄火开关，7是熄火油缸，8是熄火电磁阀，9是油箱，10是蓄能器，11是制动电磁阀，12是驻车制动器。

2 自动制动系统的工作原理

当红外线感应器侦测到驾驶员从驾驶位置离开时，红外线感应器就将一个高电平信号发送到控制芯片。控制芯片再发送电信号给熄火电磁阀，熄火电磁阀是一个2位3通液控阀，得电进行換位，此时进油口A口与执行口P口相通，压力油从蓄能器经过进油口A口与执行口P口进入熄火油缸，压力油推动熄火油缸运动，带动与其连接的发动机熄火开关动作，从而使得发动机熄火；此外，控制芯片同时发送电信号给制动电磁阀，制动电磁阀得电进行换位，制动电磁阀的执行口P口与进油口A口相通，压力油从蓄能器经过进油口A口与执行口P口进入驻车制动器，驻车制动器工作使得汽车停车制动。当红外线感应器侦测到驾驶员从驾驶位置离开，并且驾驶员已经将发动机熄火，但没有拉手刹驻车制动时，控制芯片将控制制动电磁阀得电换位，制动电磁阀进油口A口与执行口P口相通，蓄能器中的压力油从进油口A口经过执行口P口驱动驻车制动器，汽车行进驻车制动。

与上述情况相反时，则驻车制动器不工作，汽车正常运行。具体的过程是：当红外线感应器侦测到驾驶位置有驾驶员发出的红外信号，红外线感应器不会发送高电平信号给控制芯片，控制芯片不会发送换位信号给熄火电磁阀， 此时熄火电磁阀进油口A口与执行口P口不相通，回油口T口与执行口P口相通，压力油不从蓄能器经过进油口A口与执行口P口进入熄火油缸，而是反过来从熄火油缸中出来经过熄火电磁阀的执行口P口和回油口T口回油到油箱，熄火油缸不进行熄火动作；同时控制芯片也不发送换位信号给制动电磁阀，制动电磁阀不换位，进油口A口与执行口P口不相通，回油口T口与执行口P口相通，压力油不从蓄能器经过进油口A口与执行口P口进入制动器，而是反过来从制动器中出来经过制动电磁阀的执行口P口和回油口T口回油到油箱，驻车制动器松开，汽车可正常行驶。

制动电磁阀的换位控制口还可以连接汽车电源，汽车发动机熄火失电，发动机运行通电，一样可以控制制动电磁阀的工作状态。

红外线感应器安装在驾驶室内，可以设置在方向盘附近，实时采集驾驶座椅位置的红外线信号。可以选用型号为TX05D的红外线感应器产品。在这个自动制动系统中设计的是一个红外线感应器，也可以为了信号采集的准确率而设置若干个红外线感应器，多个红外线感应器在系统中并联设置，只要其中1个红外线感应器能正常侦测到驾驶员的红外信号就能给控制芯片一个高电平信号。

这套系统包含有一个延时器，这个延时器放置在红外线感应器和控制芯片之间。如果驾驶员只是非常短暂的临时离开驾驶室，系统即刻熄火并驻车制动的话，会给驾驶员造成不必要的麻烦，此外，这种即刻熄火并制动的设计也会浪费燃油；所以通过设置这个延时器，在预设的时间期间，这套自动系统不会启动。预设时间可以根据实际情况进行调整设定，一般情况下设定为延时5秒较合适。

这套系统包含有一个手动开关，这个手动开关连接在控制芯片上。操作手动开关可以关闭整个汽车自动熄火和制动系统，当驾驶员需要离开汽车的时候，比如需要发动机一边工作一边检查、维修汽车时，可以不进行自动熄火和制动工作。

这套系统包含有一个报警器，这个报警器连接在控制芯片上。这个报警器可以在驾驶员离开座位时即刻发出报警语音提示，提醒驾驶员手动熄火并拉上手刹进行驻车制动。

此外，还可以考虑设计一个显示器，这个显示器连接在控制芯片上，可以随时显示这个自动制动系统的工作状态，有利于驾驶员实时掌握汽车熄火和驻车制动的工作情况。

3 结束语

文中综合利用电控和液控的手段，设计开发了一种通过红外传感监测驾驶员是否离车的自动控制系统。该自动控制系统设计合理、可靠，经过制作样机进行测试，该系统符合设计要求，是一种新型的汽车安全系统，具有一定的推广应用价值。

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