一种能跟踪汽车真空刹车前端故障的预警器

摘要

本发明公开了能跟踪汽车真空刹车前端故障的预警器，它包括本体、前端预警信号装置(15)、末端预警信号装置(19)、发动机转速脉冲信号获取装置(20),所述本体包括外壳，设置在外壳中的喇叭(6)以及与喇叭相连的电路板(3)，所述电路板包括电源电路、控制电路、语音电路、功放电路以及整形电路，电源电路通过降压分别给功放电路和整形电路、控制电路和语音芯片电路提供两种不同电压，前端报警信号装置、末端报警信号装置分别连接控制电路，控制电路连接语音电路和功放电路，它能确保汽车在完全失去制动前有充足时间和有效措施对汽车进行处理，保证驾驶员和车辆及其他人员的安全，并能保证预警的可靠性和准确性。

权利要求

1.一种能跟踪汽车真空刹车前端故障的预警器，其特征在于：包括本体、前端预警信号装置(15)、末端预警信号装置(19)、发动机转速脉冲信号获取装置(20) ，所述前端预警信号装置设置在真空泵(12)和单向阀(14)之间的通道上，所述末端预警信号装置设置在真空箱(16)上，所述发动机转速脉冲信号获取装置设置在发动机飞轮壳(21)上靠近飞轮齿(22)位置，所述本体包括外壳，设置在外壳中的喇叭(6)以及与喇叭相连的电路板(3)，所述电路板包括电源电路、控制电路、语音电路、功放电路以及整形电路，电源电路通过降压分别给功放电路和整形电路、控制电路和语音芯片电路提供两种不同电压，前端报警信号装置、末端报警信号装置分别连接控制电路，控制电路连接语音电路和功放电路，发动机转速脉冲信号获取装置连接整形电路后接控制电路CPU内部的计数器；

所述的前端预警信号装置、末端预警信号装置包括装置外壳，装置外壳内设有空腔，空腔上端固定有触头螺杆，空腔下端设置有与外壳负极相连通的触头座，其连接伸缩膜片和弹簧，当真空泵或真空箱内的真空吸力大于预设值，触头螺杆和触头座分开，报警信号装置断电，无信号输出，当真空泵或真空箱内的真空吸力小于预设值，弹簧回位，触头螺杆和触头座接触闭合形成电流回路，输出报警信号；

所述控制电路的CPU芯片采用AT89C51单片机，所述控制电路的CPU的40脚接Vcc，20脚接地，C3和R3串联后接Vcc与地之间，C3和R3的连接点接CPU的9脚，XT晶振接CPU的18脚与19脚，C5的一端接CPU的18脚，另一端接地，C6的一端接CPU的19脚，另一端接地，R2接Vcc与CPU的2脚之间，C2与D2并联之后，一端接CPU的2脚，另一端接地，S1接在CPU的2脚上， R1接Vcc与CPU的4脚之间，D1与C1并联，一端接CPU的4脚，另一端接地， S2接CPU的4脚，C4接Vcc与地之间，CPU的39脚、38脚、37脚、36脚、1脚分别与语音电路的13脚、14脚、15脚、16脚、19脚对应相连；

所述语音电路U1芯片采用SR4812语音芯片，U1的17脚接Vcc的5脚、18脚接地，R4、R5串联后接Vcc与U1的9脚，组成采样电路，调节R4、R5阻值可改变语音播放的快慢，R0和R6串联接Vcc与地之间，分压点接U1的6脚，U1的8脚为音频信号输出脚，R7接U1的8脚与地之间，R8、C8并联后与C7串联，形成音频信号的通道，C17另一脚接U1的8脚，语音信号从U1的8脚经C17、R8、C8到功放电路的音频输入脚，U1的输入触发脚 13脚、14脚、15脚、16脚、19脚分别与CPU的39脚、38脚、37脚、36脚、1脚对应相连；

所述整形电路U3芯片采用NE55集成电路，所述整形电路的芯片U3与外围元件R12、R14、C20构成施密特电路，U3的4脚与8脚为供电脚，1脚接地，C20正极接U3的5脚，负极接地，C19一端接U3的3脚，另一端接CPU的14脚，R12与R14串联，一端接U3的供电脚4脚，另一点接地，中间结点接U3的2脚和6脚，R13和R15串联，一端接S3，另一端接地，C21一端接R13、R15中间连接点，另一端接R12、R14中间连接点；

当发动机转速脉冲信号获取装置的信号源S3检测发动机转速未达到预设值时，电路中CPU不工作，当其检测发动机达到预设值或以上时，电路中CPU开始处于检测状态；当前端预警信号装置的信号源S1出现低电平时，U1的13脚为低电平，U1被低电平触发，第一段语音从U1的8脚输出，经R7、C7、R8、C8后进入功放电路的音频输入脚，经功放电路放大后，喇叭立即发出第一段语音预警声；当末端预警信号装置的信号源S2出现低电平，CPU的38脚为低电平，U1的14脚为低电平，U1被低电平触发，第二段语音信号从U1的8脚输出，经R7、C7、R8、C8后进入功放电路的音频输入脚，经功放电路放大后，喇叭立即发出第二段语音预警声。

2.根据权利要求1所述的一种能跟踪汽车真空刹车前端故障的预警器，其特征在于：所述发动机转速脉冲信号获取装置包括螺杆（29），固定螺母（27），螺杆内设置的永久磁铁（26）、软铁芯(25)以及绕接在软铁芯上的感应线圈(24)，所述感应线圈的两头绕接后分别接在螺杆顶端的转速脉冲信号输出极(28)上。

说明书

一种能跟踪汽车真空刹车前端故障的预警器

技术领域

[0001] 本发明属于汽车真空刹车预警技术领域，尤其涉及一种能跟踪汽车真空刹车前端故障的预警器。

背景技术

[0002] 目前，全国柴油发动机真空油压刹车的汽车，真空报警装置是汽车表板上的报警灯和蜂鸣器，当发动机运转或车辆行驶时，报警灯亮、蜂鸣器叫，报警信号处于常闭，为报警有故障；报警灯不亮，蜂鸣器不叫，报警信号处于常开，为正常。真空产生的来源，是汽车发动机上的真空泵经单向阀至真空箱，故障报警信号器装在真空箱上，真空箱内的真空在刹车时起制动压力作用。故障报警信号器在真空箱出现故障时起报警作用，而上述的报警技术存在以下缺陷：缺陷1: a、当汽车行驶时如真空泵内部前端主动轴的键槽齿垮掉；b、进油管不进机油；c、回油管不回机油；d、风扇皮带断了，使真空泵不能运转，不能工作，造成无真空输出。以上的真空箱之前端的故障它都不能报警和提示警示信息，要到没有了刹车时才会报警。缺陷2：当汽车行驶时，如提供刹车真空的部位（真空泵），突然中断真空时，由于单向阀的隔断作用，此时真空箱内仍有余力真空吸力，报警信号上的支撑盘被吸力依然将信号上的带电触点吸下而断路，所以不能起报警作用，司机不能发现异常警示信息。汽车行驶从上坡到下坡，司机多次踏刹车减速时，箱内真空很快排完，此时报警，但刹车踏板踏不下，刹车已失灵。此时若遇前方有车及行人，或汽车行驶在急弯陡坡上或高速公路上时，必然造成重大交通事故。以上车辆的报警技术，都是由汽车工业发达国家引进而来的，如日本五十铃公司和江西的江铃、重庆的庆玲合资生产的车辆，以及中国的一汽集团、东风集团所生产的柴油军用越野车、轻卡货车、医疗救护车、银行押钞车、通信车等，都是发生故障时没有预警，要到没有了刹车时才会报警。

[0003] 根据上述故障的出现，有人希望能在真空箱之前，例如单向阀、真空泵等位置上设置预警信号装置来预警故障，于是，新的问题又出现了，在车辆刚打开点火锁及发动时，预警信号装置却无法识别，依然处于常闭状态，预警信号装置不断出现误报警，无法实现产品的可靠性，因此还是不能起到预警的作用。

发明内容

[0004] 针对现有技术中柴油发动机车辆真空刹车报警装置存在的上述问题，本发明提供了一种既能可在刹车失灵前准确提供预警，保证驾驶员人身安全及车辆财产安全，又能做到准确无误报，彻底排出其它干扰预警情况的能跟踪汽车真空刹车前端故障的预警器。

[0005] 本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：一种能跟踪汽车真空刹车前端故障的预警器，包括本体、前端预警信号装置、末端预警信号装置、发动机转速脉冲信号获取装置, 所述前端预警信号装置设置在真空泵和单向阀之间的通道上，所述末端预警信号装置设置在真空箱上，所述发动机转速脉冲信号获取装置设置在发动机飞轮壳体上靠近飞轮齿位置，所述本体包括外壳，设置在外壳中的喇叭以及与喇叭相连的电路板，所述电路板包括电源电路、控制电路、语音电路、功放电路以及整形电路，电源电路通过降压分别给功放电路和整形电路、控制电路和语音芯片电路提供两种不同电压，前端报警信号装置、末端报警信号装置分别连接控制电路，控制电路连接语音电路和功放电路，发动机转速脉冲信号获取装置连接整形电路后接控制电路CPU内部的计数器。

[0006] 进一步地，所述发动机转速脉冲信号获取装置包括螺杆，固定螺母，螺杆内设置的永久磁铁、软铁芯以及绕接在软铁芯上的感应线圈，所述感应线圈的两头绕接后分别接在螺杆顶端的转速脉冲信号输出极上。

[0007] 进一步地，所述控制电路的CPU的40脚接Vcc，20脚接地，C3和R3串联后接Vcc与地之间，C3和R3的连接点接CPU的9脚，XT晶振接CPU的18脚与19脚，C5的一端接CPU的18脚，另一端接地，C6的一端接CPU的19脚，另一端接地，R2接Vcc与CPU的2脚之间，C2与D2并联之后，一端接CPU的2脚，另一端接地，S1接在CPU的2脚上， R1接Vcc与CPU的4脚之间，D1与C1并联，一端接CPU的4脚，另一端接地， S2接CPU的4脚，C4接Vcc与地之间，CPU的39脚、38脚、37脚、36脚、1脚分别与语音电路的13脚、14脚、15脚、16脚、19脚对应相连。

[0008] 进一步地，所述整形电路的芯片U3与外围元件R12、R14、C20构成施密特电路，U3的4脚与8脚为供电脚，1脚接地，C20正极接U3的5脚，负极接地，C19一端接U3的3脚，另一端接CPU的14脚，R12与R14串联，一端接U3的供电脚4脚，另一点接地，中间结点接U3的2脚和6脚，R13和R15串联，一端接S3，另一端接地，C21一端接R13、R15中间连接点，另一端接R12、R14中间连接点。

[0009] 从汽车发动到行驶中，控制电路CPU能跟踪发动机的转速，能准确判断故障的高电平和低电平，一旦出现故障的低电平时，CPU及时发出指令控制U1语音芯片的相关脚位，经功放直到喇叭，立即发出语音预警“刹车真空前端有故障，请减速停车检查”，并且此时真空箱内还储存了六次可靠性刹车功能预警时信号线中断也能完成报警，汽车行驶完成所述六次刹车功能时，真空箱信号由高电平急转为低电平，此时CPU在0.5秒判断后即发出指令控制U1语音芯片的相关脚位，经功放推动喇叭立即发出语音报警“刹车已接近失灵，是真空泵有故障”。

[0010] 本发明的有益效果：相比现有技术：1、在刹车失灵前，就可对汽车的真空刹车前端故障发出预警，预警时信号线中断也能完成语音报警，并预保留末端真空箱内存储了六次可靠性刹车功能，保证驾驶员和车辆及其他人员的安全；2、通过发动机转速脉冲信号对发动机转速进行检测，对前端所有的误报预警信号（启动点火锁及发动时等情况）可以彻底排除，保证预警器工作的可靠性和准确性；3、在一次预警之后设置二次确认报警，实现了故障的再现技术，进一步确定真空刹车故障的发生源，为排出故障提供准确率，尤其可确保部队车辆不会因此类故障造成人员伤亡，以致延误战机。

附图说明

[0011] 图1 为本发明的整体电路结构示意图，

[0012] 图2 为本发明的预警器本体结构示意图，

[0013] 图3 为图2的A-A剖视结构示意图，

[0014] 图4为本发明的前端预警信号装置安装位置示意图，

[0015] 图5为本发明的末端预警信号装置安装位置示意图，

[0016] 图6为本发明的发动机转速脉冲信号获取装置安装位置示意图。

[0017] 在图中，1、外壳上部  2、外壳下部  3、电路板  4、外壳出线孔  5、电路板固定螺丝  6、喇叭  7、喇叭固定螺丝  8、内长铜螺母  9、上、下部固定螺丝  10、总成固定螺丝孔  11、通音孔  12、真空泵  13、真空泵输出管  14、单向阀  15、前端预警信号装置  16、真空箱  17、真空箱输入管  18、真空箱输出管  19、末端预警信号装置  20、发动机转速脉冲信号获取装置  21、飞轮壳  22、飞轮齿  23、飞轮  24、感应线圈  25、软铁芯  
26、永久磁铁  27、固定螺母   28、转速脉冲信号输出极  29、螺杆 。

具体实施方式

[0018] 为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面根据附图结合具体实施例来进一步详细描述本发明。

[0019] 首先需要说明的是，目前的柴油发动机、轻卡汽车大都是采用真空油压刹车，真空泵12经单向阀14接真空泵输出管13，真空泵输出管13接真空箱输入管17至真空箱16，然后接助力器到刹车总泵进行刹车（真空箱全称为真空储气箱，行业内也有称真空筒，真空泵输出管13接真空箱输入管17，真空箱输出管18接助力器），真空泵简称为前端，真空箱简称为末端，具体的结构不在此详述。

[0020] 如图1、2、3、4、5、6所示，一种能跟踪汽车真空刹车前端故障的预警器，包括本体、前端预警信号装置15、末端预警信号装置19、发动机转速脉冲信号获取装置20, 所述前端预警信号装置设置在真空泵12和单向阀14之间通道的最前端，所述末端预警信号装置设置在真空箱16上，所述发动机转速脉冲信号获取装置设置在发动机飞轮壳体上靠近飞轮齿位置，所述本体通过总成固定螺丝孔10固定在驾驶室内，它包括外壳，设置在外壳中的喇叭以及与喇叭相连的电路板3，外壳分为外壳上部1和外壳下部2，两部分通过内长铜螺母8和上、下部固定螺丝9紧固，外壳上设置有外壳出线孔4，喇叭6通过喇叭固定螺丝7固定在外壳上部的通音孔11相对应位置，电路板3通过电路板固定螺丝5固定在外壳下部，所述电路板包括电源电路、控制电路、语音电路、功放电路以及整形电路，电源电路通过降压电路给功放电路和整形电路、控制电路和语音芯片电路提供两种不同电压，前端预警信号装置、末端预警信号装置分别连接控制电路，控制电路连接语音电路和功放电路，发动机转速脉冲信号获取装置连接整形电路后接控制电路的计数器，在图中，前端预警信号装置、末端预警信号装置、发动机转速脉冲信号装获取装置发出的信号源分别用S1、S2、S3表示。

[0021] 上述中所述的前端预警信号装置、末端预警信号装置包括外壳，外壳内设有空腔,空腔上端固定有触头螺杆（触头螺杆外部带帽，优选铜材质，起电信号输出的作用），空腔下端设置有与外壳负极相连通的触头座，其连接伸缩膜片和弹簧,当真空泵或真空箱内的真空吸力大于预设值，触头螺杆和触头座分开，报警信号装置断电，无信号输出，当真空泵或真空箱内的真空吸力小于预设值，弹簧回位，触头螺杆和触头座接触闭合形成电流回路，输出报警信号。

[0022] 所述发动机转速脉冲信号获取装置包括螺杆29，固定螺母27，螺杆与飞轮壳21螺纹配合，固定螺母将螺杆固定在飞轮壳21中靠近飞轮齿22位置，螺杆内设置的永久磁铁26、软铁芯25以及绕接在软铁芯上的感应线圈24，所述感应线圈的两头绕接后分别接在螺杆顶端的转速脉冲信号输出极28上，经过飞轮23运转切割了感应线圈，根据汽车发动机飞轮一圈的齿数，这些齿在运转时通过发动机转速脉冲信号获取装置时，每个齿就会感应出一个脉冲信号输出，所以飞轮一圈是多少个齿，一圈就是多少个脉冲信号输出，就能知道每分钟的脉冲信号输出是多少，根据飞轮的齿数就可知道发动机每分钟的转速，以上脉冲信号随着发动机转速信号高低变化，产生的脉冲信号杂乱无章，之后通过整形电路得到有规则的近似正弦波脉冲信号输出给控制电路的单片机的14脚后由CPU芯片内部程序的计数器来跟踪发动机的转速，未达到608转/min时，电路中的CPU芯片不检测，防止误报，当发动机转速达到或超过608转/min时，电路中的CPU芯片处于检测状态。

[0023] 所述电源电路的+12V接汽车点火锁仪表供电脚，负极接地（本领域通用做法，均采用单线制接线，作用是为了减少线路的复杂，说明书以下描述的接地均指接在汽车的金属壳体上，代表蓄电池的负极），+12V经保险F1加到U5(U5采用tip147)的1脚上，C12、C13并联在+12V与地之间，起滤出+12V交流成分作用，R10与D5串联在+12V于地之间，为电源指示灯电路，C15正极接U5的3脚上，负极接地，Q1阴极接U5的3脚上，阳极接地，R11与D6并联，一端接U4的1脚，另一端接Q1的参考脚，电感L一端接U5的2脚，另一端接U4的1脚，D3正极接U4的1脚，负极接U5的1脚，C16正端接电感L,负端接地，U5、L、D3、Q1、D6、R11、C15组成高效的直流降压电路，使C16两端形成+8V电压（即第一种电压），为功放电路和整形电路提供8V电源，U4的1脚接C16正端, U4的3脚接地，U4的2脚输出5V电压（U4采用L7805，作用为将8V电压降压为5V，即第二种电压），即Vcc，C17、C18并联在Vcc与地之间，滤除Vcc交流脉冲，为CPU电路和语音芯片电路提供5V电源。

[0024] 所述控制电路的CPU芯片采用AT89C51单片机，CPU的40脚接Vcc，20脚接地，C3和R3串联后接Vcc与地之间，两元件连接点接CPU的9脚，即CPU的复位脚，XT晶振接CPU的18脚与19脚，C5的一端接CPU的18脚，另一端接地，C6的一端接CPU的19脚，另一端接地，CPU的18脚、
19脚与XT晶振、C5、C6组成外部振荡电路（片内为时钟电路），为CPU正常工作提供条件，R2接Vcc与CPU的2脚之间为CPU的2脚提供高电平，C2与D2（输入稳压二极管）并联之后，一端接CPU的2脚，另一端接地，S1直接接在CPU的2脚上，R2为CPU的2脚提供高电平，D2起保护CPU的
2脚内部不被来自SI的高脉冲击穿，C2起滤波作用，R1接Vcc与CPU的4脚之间，R1为CPU的的4脚的上拉电阻，提供CPU的4脚的高电位，D1与C1并联，一端接CPU的4脚，另一端接地， D1保护CPU的4脚内部不被来自S2的高脉冲击穿，S2接CPU的4脚，C1起滤波作用，C4接Vcc与地之间，滤除Vcc脉冲，使CPU的4脚得到纯直流电压，CPU的39脚、38脚、37脚、36脚、1脚分别与语音芯片U1的13脚、14脚、15脚、16脚、19脚对应相连，使得CPU能够控制U1的触发和终止，CPU的14脚为发动机脉冲输入脚，起发动机转速计数作用，信号来自整形电路U3的3脚脉冲。

[0025] 所述语音电路U1芯片采用SR4812语音芯片，内部语音段可按需求烧录，U1的17脚接Vcc的5脚、18脚接地，R4、R5串联后接Vcc与U1的9脚，组成采样电路，调节R4、R5阻值可改变语音播放的快慢（即改变采样频率），R0和R6串联接Vcc与地之间，分压点接U1的6脚，U1的8脚为音频信号输出脚，R7接U1的8脚与地之间，R8、C8并联后与C7串联，形成音频信号的通道，C17另一脚接U1的8脚，语音信号从U1的8脚经C17、R8、C8到U2的7脚，U1的输入触发脚 13脚、14脚、15脚、16脚、19脚分别与CPU的39脚、38脚、37脚、36脚、1脚对应相连，语音芯片一经低电平触发，该段语音信号会全部播完，不怕掉电。

[0026] 所述功放电路U2芯片采用TDA2822，U2的2脚为供电脚，接8V，4脚与6脚接地，C9、C10为负反馈电容，C10接U2的5脚和8脚，C9正端接U2的5脚，负端接地，U2的7脚为音频信号输入脚，U2的1脚和3脚为功放输出脚，接喇叭HA，R9与C11并联后接喇叭两端改善音质作用。

[0027] 所述整形电路U3芯片采用NE55集成电路，它与外围元件R12、R14、C20构成施密特电路，U3的4脚与8脚为供电脚，1脚接地，C20正极接U3的5脚，负极接地，C19一端接U3的3脚，另一端接CPU的14脚，R12与R14串联，一端接U3的供电脚4脚，另一点接地，中间结点接U3的2脚和6脚，R13和R15串联，一端接S3，另一端接地，C21一端接R13、R15中间连接点，另一端接R12、R14中间连接点，S3外接发动机转速脉冲信号，经R13、R15限幅后，经C21进入U3的2脚和6脚，该脉冲经过整形电路后从U3的3脚输出有规则的近似正弦波脉冲经C19隔离直流后进入CPU的14脚，使得CPU得到可计数的脉冲信号，起到发动机转速计数作用。需要说明的是，S3来自发动机转速脉冲信号，该信号随着发动机转速信号高低变化，产生的脉冲信号杂乱无章，因CPU需要正常的转速脉冲，才能完成内部急速、处理故障输入脚的功能，所以要将不规则的转速脉冲整形成有规则的脉冲信号。

[0028] 工作过程：当发动机转速脉冲信号获取装置的信号源S3检测发动机转速未达到608转/min时，电路中CPU不工作，通过发动机转速脉冲信号对发动机转速进行检测，对前端所有的误报预警信号（启动点火锁及发动时等情况）可以彻底排除，保证预警器的可靠性和准确性，当其检测发动机达到608转/min或以上时，电路中CPU开始处于检测状态；当前端预警信号装置的信号源S1出现低电平时，U1的13脚为低电平，U1被低电平触发，第一段语音从U1的8脚输出，经R7、C7、R8、C8后进入U2的7脚，经U2放大后，喇叭立即发出第一段语音预警声（如：刹车真空前端有故障，请减速停车检查），此时不管S1的电平是高电平或低电平，该段语音预警声会一直播放完，即不怕掉电，即在刹车失灵前，就可对汽车的真空刹车前端故障发出预警，预警时信号线中断也能完成语音报警，并预保留末端真空箱内存储了六次可靠性刹车功能，保证驾驶员和车辆及其他人员的安全；当末端预警信号装置的信号源S2出现低电平，CPU的38脚为低电平，U1的14脚为低电平，U1被低电平触发，第二段语音信号从U1的8脚输出，经R7、C7、R8、C8后进入U2的7脚，经U2放大后，喇叭立即发出第二段语音预警声（如：刹车已接近失灵，是真空泵有故障），可在一次预警之后设置二次确认报警，实现了故障的再现技术，进一步确定真空刹车故障的发生源，为排出故障提供准确率。

[0029] 以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照具体实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求保护的范围中。