汽車側(cè)向傾斜角度傳感器的應(yīng)用初探

3.4 增加制動(dòng)的減速機(jī)構(gòu)

　　各種汽車的行車制動(dòng)均是通過(guò)制動(dòng)踏板完成的，因此，增加制動(dòng)的減速方法的動(dòng)作執(zhí)行元件應(yīng)直接作用于制動(dòng)踏板，而且執(zhí)行元件的動(dòng)作方向與制動(dòng)踏板的踏下方向是一致的，執(zhí)行元件與制動(dòng)踏板的連接可采用機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。

　　根據(jù)踏下制動(dòng)踏板需要的作用力，采用永磁式直流微電機(jī)作為執(zhí)行元件，如圖6所示。電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速經(jīng)減速機(jī)構(gòu)后，帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，使絲杠上的動(dòng)絲母作直線運(yùn)動(dòng)，再由動(dòng)絲母上的拉桿經(jīng)一細(xì)鋼絲繩帶動(dòng)制動(dòng)踏板，電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，拉桿將限位開(kāi)關(guān)K1壓開(kāi)，制動(dòng)踏板正常工作。

　　3.5 增加制動(dòng)的2種控制電路

　　同上，增加制動(dòng)的減速可采用2種控制方式，即增加制動(dòng)的定量減速系統(tǒng)和增加制動(dòng)的比例減速系統(tǒng)，它們的控制電路分別參見(jiàn)圖7和圖8,執(zhí)行元件都是圖6中電動(dòng)機(jī)。所不同的是：在定量減速電路中，電動(dòng)機(jī)直接接入電源而轉(zhuǎn)動(dòng)；在比例減速電路中，電動(dòng)機(jī)由電流放大板驅(qū)動(dòng)，采用脈寬調(diào)制方法使電流放大板按汽車傾斜的大小，在某一時(shí)間內(nèi)，達(dá)到不同的輸出電流最大值，電動(dòng)機(jī)逐漸加速到所對(duì)應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速，所獲得的制動(dòng)效果比較平滑。具體過(guò)程分述如下。

　　當(dāng)拉桿處于圖6中所示位置時(shí)，限位開(kāi)關(guān)K1被壓開(kāi)（K1的狀態(tài)與圖7和圖8中的狀態(tài)相反），使電動(dòng)機(jī)處于待命狀態(tài)。當(dāng)圖2中的輸出端Uo3有高電平信號(hào)輸出時(shí)，圖7中的三極管T導(dǎo)通，繼電器J得電，觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換，使電動(dòng)機(jī)經(jīng)限位開(kāi)關(guān)K2得到下正上負(fù)的電源而開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，使拉桿離開(kāi)限位開(kāi)關(guān)K1,帶動(dòng)制動(dòng)踏板向下，產(chǎn)生制動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，Uo3無(wú)高電平輸出，繼電器J返回，使電動(dòng)機(jī)經(jīng)限位開(kāi)關(guān)K1得到上正下負(fù)的電源而開(kāi)始反轉(zhuǎn)（在較短的時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)下，對(duì)小容量的直流電動(dòng)機(jī)，在使用上不會(huì)造成影響。也可增加延時(shí)后，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，本文略）。

　　當(dāng)拉桿返回到圖6所示終止位置時(shí)，K1斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，為下次制動(dòng)作準(zhǔn)備。在圖8中，三極管T的基極接于圖2中的輸出端Uo2,Uo2輸出高電平時(shí)所反映的傾翻力小于Uo3,當(dāng)Uo2輸出高電平時(shí)，三極管T導(dǎo)通，繼電器J得電，觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換；同時(shí)，Uo1輸出的模擬量輸入到電流放大板DF上，使電動(dòng)機(jī)經(jīng)限位開(kāi)關(guān)K2得到下正上負(fù)的脈動(dòng)直流電源（平均值），開(kāi)始加速轉(zhuǎn)動(dòng)，限位開(kāi)關(guān)K1由斷開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)為閉合（圖6所示）狀態(tài)，加速達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速由Uo1當(dāng)時(shí)的大小所決定，而加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間由電流放大板的上升斜坡延時(shí)tu決定（忽略電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)慣性時(shí)間），實(shí)現(xiàn)平滑制動(dòng)。隨著制動(dòng)的產(chǎn)生，Uo1下降，使制動(dòng)力減小，直到Uo2的高電平信號(hào)消失，傾翻力小于設(shè)定值，繼電器返回，使電動(dòng)機(jī)經(jīng)限位開(kāi)關(guān)K1得到上正下負(fù)的電源而迅速反轉(zhuǎn)。當(dāng)拉桿返回到圖6所示終止位置時(shí)，K1斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，為下次制動(dòng)作準(zhǔn)備。圖6、圖7和圖8中的限位開(kāi)關(guān)K2是制動(dòng)的保護(hù)開(kāi)關(guān)，以防止電路失常（如元件短路、搭鐵等），使電動(dòng)機(jī)一直轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)無(wú)休止地增加，當(dāng)拉桿使K2斷開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)將失去電源而停轉(zhuǎn)，在正常制動(dòng)減速過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)K2斷開(kāi)情況，假設(shè)K2已斷開(kāi)，而當(dāng)減速結(jié)束后，繼電器J將返回，電動(dòng)機(jī)亦將迅速返回待命位置將K1斷開(kāi)。在圖7和圖8中，D為繼電器J的續(xù)流二極管，繼電器J觸點(diǎn)閉合時(shí)，接通制動(dòng)燈，發(fā)出制動(dòng)信號(hào)。

　　3.6 兩種減速方法的應(yīng)用

　　就汽車的行駛工況而言，通常是這樣：上坡時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)加大，車速下降，坡度很陡時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)達(dá)到甚至超過(guò)額定轉(zhuǎn)速，車速還要下降；下坡時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，車速并不會(huì)太低；水平路面時(shí)，有時(shí)加速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，有時(shí)滑行，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速。從降低車速、防止傾翻的角度來(lái)講，增加制動(dòng)減速是比減小發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)度更為直接的方法，但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速很高時(shí)（如上坡），將造成發(fā)動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，只采用減小發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)度有時(shí)又會(huì)起不到減速效果（如下坡）。因此，汽車側(cè)向傾斜角度傳感器的應(yīng)用既要滿足減速要求，又不能造成發(fā)動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)。具體反映在上坡減速時(shí)。

　　為了解決這一實(shí)際問(wèn)題，再用一只角度傳感器與車輛縱向布置，其電路如圖9所示。當(dāng)上坡坡度達(dá)到所規(guī)定的數(shù)值（如最大爬坡度）時(shí)，運(yùn)放A2輸出端Uo4輸出高電平，繼電器J得電，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷了增加制動(dòng)減速電路（圖7、圖8）的電源U1,使其不能工作，因?yàn)樵谶@種工況下，只要發(fā)動(dòng)機(jī)降低轉(zhuǎn)速，就會(huì)得到很好的減速效果，又避免了發(fā)動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)。而在其余工況下（爬坡度小于規(guī)定值時(shí)），繼電器J不吸合，減小發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)度減速系統(tǒng)和增加制動(dòng)減速系統(tǒng)同時(shí)起作用，確保汽車獲得可靠的減速。在圖9電路圖中，發(fā)光二極管LED2作為增加制動(dòng)的減速系統(tǒng)工作電源指示。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　關(guān)于本文中的幾個(gè)主要電路參數(shù)歸納敘述如下，（側(cè)向傾翻力矩模擬量Uo1;）側(cè)向傾翻力矩報(bào)警數(shù)字量Uo2側(cè)向傾翻力矩減速數(shù)字量Uo3;+爬坡度數(shù)字量Uo4;,電流放大板的上升斜坡延時(shí)tu和下降斜坡延時(shí)td角度傳感器的阻尼時(shí)間及其電路延時(shí)。應(yīng)根據(jù)汽車的重心高度、輪距、質(zhì)量、速度、轉(zhuǎn)彎半徑、路面坡度及顛簸振動(dòng)等因素綜合決定，達(dá)到合理配合關(guān)系，從根本上避免汽車行駛中側(cè)向傾翻事故的發(fā)生。