防小孩遗留汽车内安全座椅的系统设计中传感器的介绍

◎尹彦博 杨佳 闫道斌 王子健

一、引言

传感器是人类为了获取自身无法感受到的信息，而采取的检测、感知、获取相关信息的工具，在科技、工业、日常生活等各个领域都起着重要的作用。特别是当前，自动化程度越高，对传感器的依赖程度也就越大。随着大规模集成电路技术的发展和微型计算机的普及,传感器技术在技术革命中的地位和作用越来越突出。它不仅包括在电气和电子技术领域之内,而且与物理、化学、生物、医学、金属材料、机械等科学技术领域和部门有关。

随着我国经济的飞速发展，人民的生活水平得到了极大的提高，家庭用车已经成为习以为常的事情，然而由于司机家长的疏忽，导致小孩遗留在车内造成事故的悲剧时有发生。为了使司机家长在开车和下车时没有后顾之忧，我们设计制作基于传感器技术、单片机控制技术、无线通信技术的智能安全座椅。通过对现有儿童安全座椅进行升级改造，提高了儿童乘坐私家车的安全系数。在整个系统中，传感系统是重中之重，各模块功能的执行都需要传感器采集的各类数据为依托。

二、安全座椅系统的功能

本系统为了能够保障孩子的安全，融合了单片机控制技术、传感器检测技术、无线通信技术。为了能够对汽车的状态以及儿童的状态进行全方位的检测，保障车内儿童的安全，本系统采用压力传感器，振动传感器，二氧化碳浓度传感器，声音传感器、温度传感器实时采集车辆行驶情况、儿童存在情况、车内二氧化碳及温度情况。当检测到有小孩坐在安全座椅上，同时汽车处于停车状态超过设置时间上限时，向司机家长发出语音提醒。提醒三次后如仍无状态变化，则启动二氧化碳传感器、温度传感器以及声音传感器，实时检测车内环境状态，保证孩子处于舒适的环境之中等待家长回来。当孩子发生哭闹或是环境条件不适合孩子遗留在车内（二氧化碳浓度过高、温度过高或过低），则通过无线通信方式将此情况立即发送至预先设置好的联系人手机中，提醒司机家长迅速回车，从而为车内儿童提供了最有效的安全保障。

三、传感器技术在系统设计中的具体应用

1.压力传感器。

压力传感器的工作原理是依据某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反电荷。本设计利用压力传感器检测安全座椅上是否有小孩存在。压力传感器检测安全座椅上存在超过10斤的重物时，即判定为车内有小孩存在，则立即启动振动传感器，实时检测汽车的运行状态。

2.振动传感器。

压电式振动传感器是利用晶体的压电效应来完成振动测量的。通过振动传感器检测车辆运动状态，当检测到无振动（停车）状态超过3分钟后，自动启动语音模块，对司机家长进行语音提醒，防止小孩被遗留在车内。

3.声音传感器。

当检测安全座椅有小孩存在，同时车辆处于无震动（停车）状态时，启动声音传感器。通过声音传感器检测车内声音强度，当孩子出现胡闹，导致车内声音分贝大于某固定值时，立即通过无线通信方式将此状态信息发送至联系人手机中，起到向家长发出警示的作用。

4.温度传感器。

温度传感器的工作原理是利用金属在环境温度变化后会产生一个相应的延伸,从而将温度的变化进行了相应的信号转换。当系统判定有小孩遗留在安全座椅上，同时处在停车状态10分钟以上，系统启动温度传感器。通过检测车内环境温度来保障孩子的安全。当车内环境温度超过或低于设定界限时，立即采用无线通信方式向预置的联系人手机中发送预警信号。

5.二氧化碳浓度传感器。

它作为一种气体检测仪器，主要用于测量空气中二氧化碳的含量。通过程序设置二氧化碳浓度的上限，二氧化碳传感器将二氧化碳浓度实时传输至单片机。当检测到安全坐椅上有儿童乘坐时，通过传感器采集二氧化碳的含量值超过上限时，单片机会立即发出控制信号给执行单元，执行单元采取响应措施（例如，通过无线通信方式向预先设置的联系人发送报警信息），保证车内儿童的安全。

四、结语

综上所述，此款防小孩遗留汽车内智能安全座椅会成为大多数家庭的首选座椅，大大提高了儿童安全座椅的购买率，因此经济效益是十分可观的。在新时代背景下，传感器技术的飞速发展，逐渐成为软件硬件互连实现的关键性技术，并通过对软件当中海量的数据参数信息实施有效性处理工作，来实现对自身优势及作用的有效性、充分的发挥。由此可见，传感器技术在未来发展中具有广泛的使用市场。