Пристрій сигналізації гальмування автомобіля

Изобретение относится к автомобильной электронике, предназначенной для подачи сигналов другим транспортным средствам, в частности, к системам световой сигнализации торможения автомобиля. Известно устройство сигнализации торможения транспортного средства, содержащее лампы стопсигналов, соединенные с источником питания через переключатель, связанный с педалью тормоза; генератор частоты зажигания подключен ко входам мультивибраторов и к тактовым входам D-триггеров, выходы которых подключены ко входам элемента И, к остальным входам последнего подключены второй переключатель и генератор импульсов светового сигнала. Выход элемента И через исполнительный элемент подключен к лампам стоп-сигналов (А.с. СССР №1569264, кл. B60Q1/44, опубл. 07.06.90). Известное устройство позволяет в случае экстренного торможения формировать с некоторым упреждением мигающий стоп-сигнал (порядка 15Гц) при отжатии водителем педали акселератора, до момента нажатия водителем педали тормоза. Недостатком данного устройства является низкая информативность сигнализации. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство сигнализации торможения транспортного средства, содержащее импульсный датчик скорости на магнитодиоде, подключенный ко входу анализатора ускорения, выход которого подключен ко входу формирователя сигнала торможения, выполненном на исполнительном реле; лампы стоп-сигналов, соединенные с источником питания через переключатель, связанный с педалью тормоза, причем замыкающий контакт исполнительного реле включен параллельно переключателю (А.с. СССР №1568419, кл. B60Q1/44, опубл. 07.05.91). В данном устройстве включение стоп-сигналов происходит с упреждением независимо от субъективного состояния и навыков водителя на основании цифровой обработки импульсного сигнала датчика импульсов, выполненном на магнитодиоде. Недостатком данного устройства является низкая информативность сигнализации, так вывод информации осуществляется на лампы стоп-сигналов и водитель едущего сзади транспортного средства не имеет представления, что происходит впереди - экстренное торможение или штатный режим торможения. Известно также устройство цифрового измерения ускорения, содержащее частотный датчик скорости, два ключа, реверсивный счетчик, генератор, дешифратор, D-триггеры, схемы ИЛИ, регистр памяти и формирователь импульсов (А.с. СССР №1317364, кл. C01P15/08, опубл. 15.06.87). Устройство позволяет формировать на выходе цифровой код, прямо пропорциональный измеряемому ускорению торможения или разгона, и может применяться в автомобиле для обработки сигнала, формируемого магнитодиодом, с целью измерения ускорения автомобиля. Задачей предлагаемого технического решения является получение информации о величине ускорения автомобиля в процессе торможения в форме, доступной для оперативной оценки ситуации. Для этого в устройство, содержащее импульсный датчик скорости на магнитодиоде, взаимодействующем с вращающимся постоянным магнитом спидометра, лампы стоп-сигналов, соединенные с источником питания через переключатель, связанный с педалью тормоза, введены формирователь сигнала, блок измерения, дешифратор и линейная шкала, выполненная из светоизлучающи х элементов, импульсный датчик скорости подключен к первому входу блока измерения, выходы которого подключены к соответствующим входам дешифратора, выходы которого соединены со входами линейной шкалы, а один из выводов лампы стоп-сигнала соединен со входом формирователя сигнала, выход которого подключен ко второму входу блока измерения. Техническим результатом является свечение элементов линейной шкалы, число светящихся элементов которой прямо пропорционально ускорению торможения автомобиля. На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - конструкция линейной шкалы; на фиг.3 - пример установки шкалы в автомобиле; на фиг.4 - функциональная схема блока измерения; на фиг.5 - таблица состояний блоков устройства; на фиг.6, 7 и 8 - алгоритм работы блока измерения. Устройство (фиг.1) содержит импульсный датчик скорости 1 на магнитодиоде, взаимодействующем с вращающимся постоянным магнитом 2 спидометра, лампы стоп-сигналов 3, соединенные с источником питания 4 через переключатель 5, связанный с педалью тормоза 6, формирователь сигнала 7, блок измерения 8, дешифратор 9 и линейная шкала 10, импульсный датчик скорости 1 подключен к первому входу 11 блока измерения 8, выходы 12 которого подключены к соответствующим входам дешифратора 9, выходы которого соединены со входами линейной шкалы 10, а один из выводов 13 лампы стоп-сигнала соединен со входом формирователя сигнала 7, выход которого подключен ко второму входу 14 блока измерения 8. Шкала 10 устройства (фиг.2) выполнена в форме линейки и состоит из светоизлучающи х элементов 15, например, светодиодов с красным цветом свечения, расположенных рядом, и устанавливается в автомобиле вертикально (фиг.3) с одной или с двух сторон заднего стекла светоизлучающей поверхностью в сторону водителя следующего за ним автомобиля, а также, при необходимости, в кабине водителя. Блок измерения на фиг.4 содержит усилитель сигнала 16, триггер Шмита 17 и микропроцессор 18. Устройство устанавливается в автомобиле и работает следующим образом. Предполагается, что источник питания устройства Eп (+5B) условно не показан; в исходном состоянии автомобиль двигается с постоянной скоростью, а переключатель 5 (фиг.1), связанный с педалью тормоза 6, разомкнут. При этом на выходе формирователя сигнала 7 электрический сигнал имеет нулевой уровень. При движении автомобиля со скоростью Vc постоянный магнит 2 на фиг.1 вращается и воздействует на датчик 1, вследствие чего на его вы ходе формируются электрические импульсы. Частота следования fx импульсов определяются соотношением где k - коэффициент пропорциональности. Импульсы с выхода датчика 1 поступают на вход 11 блока измерения 8 и далее на вход усилителя импульсов 16 на фиг.4, который усиливает по напряжению сигнал датчика импульсов 1 до уровня, необходимого для работы интегральных микросхем, а триггер Шмита 17 обеспечивает необходимую крутизну фронтов импульсов. При этом на выходе триггера Шмита 17 импульсы имеют прямоугольную форму и следуют с той же частотой f x. В блоке измерения 8 после включения источника питания Eп микропроцессор 18 переходит к присваиванию начальных значений текущим переменным: измерения - CMES, периода - CPER и результата - CRES (фиг.6). Далее микропроцессор 18 переходит к выполнению подпрограммы измерения SUBR1. Здесь (фиг.7) он анализирует состояние входа D0. В этом случае проверяется наличие очередного импульса датчика 1. Далее проверяется переход импульса из единичного в нулевое состояние. После выполнения указанного условия происходит увеличение на единицу содержимого ячейки текущего измерения CMES (фиг.7, блок 28) и уменьшение на единицу содержимого ячейки текущего результата CRES. Далее осуществляется проверка окончания цикла измерения. Для задания длительности Td цикла измерения используется ячейка CPER микропроцессора 18 и механизм прерывания микропроцессора по таймеру. При длительности цикла измерения 0,5с таймер микропроцессора 18 настроен таким образом, что прерывает работу его фоновой программы через каждые 5мс. Каждое прерывание по таймеру уменьшает содержимое ячейки CPER на единицу. Следовательно, при начальном значении 6416 содержимого ячейки CPER, произойдет 100 прерываний до обнуления ячейки CPER, что соответствует длительности Td цикла измерения 0,5с. Наличие конца цикла измерения проверяется по обнулению ячейки CPER. При ненулевом содержимом ячейки CPER осуществляется переход к анализу состояния входа D0 и цикл подсчета импульсов повторяется. При обнулении ячейки CPER последовательно выполняются следующие операции (фиг.7, блок 30): а) содержимое ячейки результата CRES выводится на выходные шины данных OUT0...OUT7 микропроцессора 18; б) в ячейку CRES заносится содержимое ячейки текущего измерения CMES; в) обнуляется ячейка текущего измерения CMES; г) восстанавливается содержимое 6416 ячейки периода измерения CPER. Таким образом, в блоке измерения 8 одновременно выполняются две операции измерения: а) измерение частоты fx следования импульсов, поступающих на вход 11 блока 8 в текущем цикле измерения i, в ячейке CMES где Nci - число импульсов, поступивши х на вход микропроцессора 18 с датчика 1 на протяжении текущего цикла i длительностью Td; б) вычитание в ячейке-счетчике CRES из результата Nci-1 предыдущего цикла i-1 количества импульсов Nci, которые поступают на вход 11 в текущем цикле i измерения Ускорение торможения ai за период измерения Td определяется как где Vci-1 - скорость автомобиля за предыдущий цикл измерения i-1; Vci - скорость автомобиля за текущий цикл измерения i. С учетом соотношений (1), (2) и (3) получаем Поскольку k и T d константы, то в конце каждого цикла измерения в ячейке CRES формируется код DNci, линейно зависящий от ускорения ai. Из соотношений (4) и (5) видно, что при Vci-1 больше Vci скорость автомобиля уменьшается (т.е., в каждом текущем цикле измерения скорость автомобиля меньше, чем в предыдущем цикле измерения) и значение ai положительно, что соответствует прямому двоичному коду на выходных шинах данных OUT0…OUT7. При Vci-1 меньше Vci скорость автомобиля увеличивается и значение ai становится отрицательным, что соответствует переполнению ячейки CRES. В этом случае самый старший разряд OUT7 устанавливается в единичное состояние, а значение ai соответствуе т обратному двоичному коду на выходных шинах данных OUT0 ... OUT6. В соответствии с вышеизложенным, самый старший разряд OUT7 является разрядом знака (фиг.1) двоичного кода DNci и определяет наличие торможения или разгона автомобиля. В конце очередного цикла измерения происходит возврат из подпрограммы SUBR1 (фиг.1, блок 31) и далее в основной программе на фиг.6 микропроцессор 18 проверяет наличие прерывания INTR от внешнего сигнала. При отсутствии прерывания цикл измерения повторяется. При возникновении прерывания от заднего фронта сигнала входа 14 блока измерения 8 микропроцессор 18 выполняет подпрограмму задержки времени TIMER (фиг.8), после чего цикл работы микропроцессора 18 повторяется сначала. С выходов 12 микропроцессора 18 двоичный код DNci поступает на входы деши фратора 91, а сигнал выхода разряда знака OUT7 поступает на его вход разрешения. При этом дешифратор 9 и шкала 10 функционируют в соответствии с таблицей состояний на фиг.5. Пример соответствия двоичного кода DNci ускорению торможения приведено в таблице на фиг.5. Согласно таблице состояние №1 выходов 12 соответствует движению автомобиля с постоянной скоростью или состоянию его остановки. Состояния №2 - 10 в таблице соответствуют различным значениям ускорения торможения в штатной ситуации; состояния №11 - 14 соответствуют различным значениям ускорения при экстренном торможении. При этом значение старшего разряда OUT7 двоичного кода на выходах 12 - нулевое. Значение ускорения экстренного торможения более 5м/с2 определяется на основании требований правил дорожного движения. Тормозной путь легкого автомобиля при экстренном торможении на сухом асфальтовом покрытии, едущего со скоростью 40км/час (11,11м/сек), составляет 12,5 метров [Правила дорожнього руху України. Витяги з нормативних документів і актів України, що діють у сфері дорожнього руху. м. Вінниця, ДТП, 1994, с. 35, 36], откуда следует точное значение ускорения экстренного торможения - 4,93м/с2. В таблице на фиг.5 свечение элементов 15 шкалы 10 обозначено "1", а отсутствие свечения - "0". При этом видно, что возрастание ускорения торможения приводит к увеличению числа светящихся элементов шкалы 10 и воспринимается водителем едущего сзади транспортного средства как увеличение высоты красного светового столбика. Во время торможения переключатель 5 замкнут и на вход формирователя 7 поступает уровень напряжения бортовой сети автомобиля, в результате чего на выходе формирователя 7 формируется единичный уровень сигнала. После прекращения торможения переключатель 5 размыкается и на выходе формирователя 7 формируется нулевой уровень сигнала. Переход сигнала на выходе формирователя 7 из единичного уровня в н улевой запускает подпрограмму задержки времени TIMER (фиг.6) в блоке измерения 8, длительностью 2с и блокирует работу блока измерения 8 при трогании автомобиля после торможения. Выполнение подпрограммы задержки времени измерения на 2с осуществляется следующим образом (фиг.8, блок 33): а) в ячейку CMES заносится константа 0416; в) в ячейку CPER заносится константа 6416; г) на выходные шины OUT0 ... OUT7 микропроцессора 18 выводится код 0016. Для задания длительности задержки используется ячейка CPER микропроцессора 18 и механизм прерывания микропроцессора по таймеру. Каждое прерывание по таймеру уменьшает содержимое ячейки CPER на единицу. Следовательно. при начальном значении 6416 содержимого ячейки CPER, произойдет 100 прерываний до обнуления ячейки CPER, что соответствуе т длительности цикла 0,5с. Наличие конца цикла проверяется по обнулению ячейки CPER. При ненулевом содержимом ячейки CPER цикл проверки условия повторяется. При обнулении ячейки CPER выполняются следующие операции (фиг.8, блок 35): а) содержимое ячейки CMES уменьшается на единицу; в) в ячейку CPER заносится константа 6416. Далее проверяется наличие нулевого содержимого ячейки CMES. При ненулевом содержимом ячейки CMES осуществляется переход и цикл проверки повторяется. Поскольку в ячейке CMES в начале подпрограммы имеется содержимое 0416, то после четырех переходов на блок 34 (фиг.8) содержимое ячейки CMES обнуляется. При обнулении ячейки CMES осуществляется возврат из подпрограммы. Таким образом, длительность выполнения подпрограммы TIMER равна длительности 4-х циклов по 0,5с, т.е. тем самым реализуется задержка 2с. По сравнению с известными техническими решениями предлагаемое изобретение повышает информативность сигнализации более, чем в два раза. Так в известных те хнических решениях имеется два состояния индикации торможения: а) светятся или мигают предупреждающие сигналы экстренного торможения; б) светятся или мигают предупреждающие сигналы экстренного торможения совместно со свечением стоп-сигналов. При этом количество информации I1 равно В предлагаемом изобретении имеется N состояний индикации торможения, где N -число элементов индикации 15 шкалы 10. Поэтому уже при N равном 8 количество информации I2 равно что свидетельствует об увеличении информативности сигнализации в предлагаемом техническом решении в 3 и более раз. В отличие от известных те хнических решений предлагаемое изобретение позволяет также сигнализировать о разгоне автомобиля. Для этого код с выходов 12 устройства на фиг.1 подается на дополнительный дешифратор 92, причем дешифратор 91 дешифрирует вес кода на выходах 12 блока измерения 8 при единичном состоянии знакового разряда OUT7 кода. Нулевое состояние сигналов на выходах деши фратора 91 приводит к свечению соответствующих элементов 15 зеленого цвета дополнительной шкалы 102. Шкала 102 может устанавливаться рядом со шкалой 101 на фиг.5. При этом возрастание ускорения разгона автомобиля приводит к увеличению числа светящихся элементов шкалы 10 и воспринимается водителем следующего автомобиля как увеличение высоты зеленого светового столбика. Устройство выполнено на интегральных микросхемах (ИМС), причем дешифратор 9 выполнен на ИМС К155ИД14; блок измерения выполнен на однокристальной микроЭВМ К1816ВУ48, и на ИМС К555ТЛ2. Формирователь сигнала 7 выполнен на эмиттерном повторителе с делителем напряжения на входе и на ИМС К555ТЛ2. Испытания опытного образца устройства показали его эффективность при использовании в легковом автомобиле.