機動車信號遙感器的製作方法

2023-07-11 02:30:01 1

專利名稱：機動車信號遙感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種為機動車傳遞交通信號的超聲波遙控裝置，為駕駛員提示各種交通信號，增加機動車安全性能的機動車信號遙感器。
背景技術：
目前，機動車通常運用燈光或喇叭發送行駛信號，依靠駕駛員主動尋找、觀察交通標誌和前後車輛指示燈判斷路況而做出相應操作，這種信號傳遞、接收方式對駕駛員的注意力提出較高要求，延遲了駕駛員的反應時間。在能見度較低的雨霧天氣，駕駛員觀察相臨車輛存在較大困難；機動車為滿足舒適要求，全車密封，不容易聽清車體外部聲音訊號；駕乘人員注意力容易被車載音響、談話等分散；色盲人員無法分辨信號燈顏色，這些缺陷導致駕駛員不能及時掌握、判斷路況，是大多數交通事故的主要原因。

發明內容
為了克服燈光信號傳遞不能被及時接收不足，本實用新型提供一種機動車信號遙感器，集成超聲波編碼調製、振蕩驅動、接收放大、解調解碼、隔離觸發的發射、接收、控制電路。不僅能保證機動車行駛信號轉換為編碼超聲波信號後能被其他機動車駕駛員接收，而且能保證駕駛員在較短的時間內作出反應，同時還解決了色盲人員分辨不清信號燈顏色的問題。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是在集成電路中，超聲波發射電路的編碼電路數據線順序與機動車轉向、剎車、停車等信號燈開關連接，編碼電路與載頻振蕩器連接，把機動車行駛信號轉換成編碼超聲波信號發送；接收電路中的接收頭與電壓信號放大器、鎖相環電路、解碼器、觸發器、隔離觸發電路連接，隔離觸發電路與語音、燈光提示電路開關連接，把接收到的編碼超聲波信號轉換成語音和燈光提示信號；交通標誌上安裝感應開關或定時開關與編碼電路、載頻振蕩器相連，把交通標誌信號轉換成編碼超聲波信號。
本實用新型的有益效果採用編碼超聲波傳遞信號，既可準確向其他車輛發送信號，表達自己的行車意圖，又可及時接收其它車輛和交通標誌的信號，了解路況，可以保證交通信號在一出現就能被及時、準確、有效地接受並提示駕駛員，增加了駕駛員的反應時間，提高機動車的安全性能。避免因粗心、疏忽導致交通事故的發生；改變機動車駕駛員主動尋找交通信號為直接接收交通信號，使交通信號傳遞及時、準確、有效。提高機動車安全性能，解決了色盲人員分辨不清信號燈顏色的困難，可以大幅度降低交通肇事率，減少人民生命財產損失，帶來巨大的社會和經濟效益。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是機動車信號遙感器信號傳遞示意圖。
圖中1、發射器A；2、發射器B；3、接收器A；4、接收器B；5、交通標誌信號發射器。
圖2是發射電路。
圖3是發射電路D3分解圖。
圖4是接收電路。
圖5是控制電路。
圖6是燈光提示儀錶盤。
圖中1、是後車超車信號燈；2、是前車左轉彎信號燈；3、是前車減速信號燈；4、是前車右轉彎信號燈；5、是交通標誌信號燈；6、代表機動車車身。
具體實施方式
本實施例採用兩組四路超聲波遙控電路對機動車信號遙感器技術方案進行說明，機動車遙感器和交通標誌信號發射器共同組成機動車遙感器的傳遞、接收系統。機動車遙感器由機動車轉向燈、剎車燈連接兩個能分別向前、後發射超聲波信號的超聲波編碼調製、振蕩驅動發射電路與兩個能從前、後兩個方向接收超聲波信號的接收放大、解調解碼電路連接一個由解碼電路驅動的語音燈光提示電路組成。發射電路開關與機動車左、右轉向燈、剎車燈、手剎等操作部件連接，用編碼器給每種交通信號設定編碼，當駕駛員的駕駛動作接通開關，就把行駛信號轉變為編碼超聲波信號通過發射電路傳遞給其他車輛；接收電路從前後兩個方向接收到其他機動車信號或交通標誌信號，解碼後立即驅動相對應的燈光、語音提示電路播放提示信號，使駕駛員及時了解路況，從而達到安全行車的目的。
超聲波遙控命令的編碼、解碼工作由專有編碼、解碼集成電路擔任，編碼器、解碼器如圖2、圖5中的VD5026/VD5027，分別有A1∽A7-7根編碼線(或稱地址線)，每根線可以有4種狀態「1」、「0」、「開路」和第4態(記為TH)。可編出4的7次方＝16384種地址編碼，發射器中編碼器的地址設置與接收器解碼器完全相同，兩者的振蕩電阻也相同，由發射器輸出的編碼信號被解碼器接收後，能被正確解碼，再由解碼後的信號驅動控制電路。編碼超聲波信號可以避免其他超聲波信號造成功能紊亂。
機動車信號遙感器結構分為發射電路與接收電路兩部份，機動車的左、右轉向燈、剎車燈與前、後兩組超音頻振蕩器，編碼調製、振蕩驅動、超聲波發生器連接組成前後A、B兩個發射電路，前後兩個超聲波接收頭接收信號，與放大解調、解碼電路連接組成前後A、B兩個接收電路，解碼後的信號通過控制機構驅動語音燈光提示電路。
為達到能分別向機動車前後兩個方向發射和接收信號的目的，必須在機動車的頭部和尾部各裝備一個發射器和接收器。如
圖1(機動車信號遙感裝置信號傳遞示意圖)，每部車前部裝有發射器A和接收器B，尾部裝有發射器B和接收器A，車頭髮射器A的編碼器與車尾接收器A的解碼器地址設置、振蕩電阻相同為一組，車頭接收器B解碼器與車尾發射器B編碼器相地址設置、振蕩電阻相同為一組且與另一組相區別而不相干擾，交通標誌信號發射器編碼與發射器B相同。因此車頭接收器B只能接收其它機動車尾部發射器B和交通標誌所發出的超聲波信號，而迎面交會車發射器A發出的超聲波信號、自身發出被反射回來的超聲波信號不能被解碼；車尾只能接收其它機動車頭部發射器A所發出的超聲波信號，交會車尾部發出的信號也不能被解碼，避免發生信號紊亂。
一、開關設置如圖2(發射電路)所示，一個發射電路有4條數據線D0、D1、D2、D3可接至開關，前後兩個發射器就有8條數據線可連接開關，範例中設置開關如下左轉向燈接至發射器B數據線D0和發射器A數據線D0，右轉向燈接至發射器B數據線D1，剎車燈接至發射器B數據線D2，交通標誌信號發射電路採用發射器B相同編碼器、地址設置與振蕩電阻也相同，開關接至數據線D3。開關信號經接通、振蕩、編碼、發射，被接收後分別與接收器解碼器VD5027中的D0、D1、D2、D3相對應，也就分別與隔離觸發電路相對應，因此，機動車內各組D0-D3每接通一次，就可遙控相應的語音提示信息播放一次，完成傳送交通信號的目的，如打開左轉向燈，發射器A、B數據線D0接通，A、B發射電路同時向前、後發送編碼超聲波信號，遙控前、後車輛接收電路相應的控制件，驅動語音電路播放「後車超車，請注意避讓」信號或「前車左轉彎，請注意避讓」信號。
二、發射電路發射電路如圖2(發射電路)所示。約40KHZ的載頻振蕩器由定時集成電路555，電阻R1、R2、R3，電容C1、C2等組成，振蕩頻率可由R1或R2或C1調整。振蕩信號從555的第3腳輸出，推動超聲波發生器ST發射超聲波。遙控命令編碼電路由VD5026擔任，其所有地址線均接地，數據線D0、D1、D2、D3各通過一個電阻接電源正極，同時又各連到一個機動車內開關。為分析方便及清晰可見，現分解出其中的一路(D3)重畫於圖3(發射電路D3分解圖)中，從該圖可以清楚地看出，當開關AN4未按下時，VD5026數據線D3上為高電平，同時TE端也為高電平。當按下AN4時，數據線D3被置為低電平，並通過二極體D4把TE端也拉為低電平，由VD5026特性知，TE端為低電平，編碼信號即從DOUT端輸出。該編碼信號中攜帶了「數據線D3＝0」這一信息。當鬆開按鈕AN4時，D3線立即由電阻R13拉向高電平，二極體D4截止，TE端因接有電容C4，不能立即回到高電平，須經過一定時間，C4才會被充電至高電平(電源UDD通過電阻R9對其充電)，在這一小段時間裡，VD5026繼續輸出編碼，但此時編碼中所包含的數據線D3的信息不再是「D3＝0」，而是「D3＝1」。綜上所述，每接通一次開關AN4，數據線D3先低後高的兩種信息就依次地從DOUT端輸出。VD5026第17腳DOUT端輸出的編碼經過三極體T倒相後去調製振蕩器555，555的第三腳輸出載頻脈衝，通過超聲波發生器ST發射超聲波信號。可以設置電位器調整超聲發射器件的輻射功率控制傳播距離，一般超聲波傳播距離控制在40M∽60M之間為宜，也可通過電位器與車速傳感器連接，適應不同車速不同傳播距離的需要。
三、接收電路1、接收頭超聲波本身具有方向性，可使用指向角為40°或更小角度的超聲波發射器和接收頭，使發射器、接收頭具有更強的指向性。超聲波接收頭如附圖4(接收電路)所示，超聲波接收器SR收到發射器發出的經編碼信號調製的超聲波，轉換成微弱的電壓信號進入放大器μA741放大，放大後輸出的仍是編碼信號調製的40KHZ的載波，又進入鎖相環電路NE567的第3腳。當輸入的信號頻率落在鎖相環電路的中心頻率時，NE567的第8腳能立即變為低電平，鎖相環電路的中心頻率由Rw和C4共同確定，調整為符合所接收超聲波的頻率(約40KHZ)，這樣，NE567起到了解調作用，從第8腳輸出的波形與發射電路中編碼器VD5026第三者7腳輸出的波形相同。
2、解碼電路遙控命令的解碼工作由專用解碼集成電路VD5027擔任，解碼器5027的地址設置(A0∽A7接法)與編碼器VD5026完全相同，如附圖5所示，兩者的振蕩電阻(圖3中R9)也相同，因此由接收頭輸出的編碼信號送入解碼器VD5027第三者4腳後，能被VD5027正確解碼，編碼器的D0∽D3的狀態同時出現在解碼器的D0∽D3端並鎖存，因此，當發射器開關AN4每按動一次，編碼器數據線D3先低後高兩種狀態這一信息就會依次先後從其DOUT端輸出。解碼器收到了這一信息，其數據線D3就會重現，編碼器數據線D3的狀態—先低後高，該電平值由低到高的上跳變可用於觸發記憶電路-D觸發器F4。
3、記憶電路如圖5(控制電路)所示，4個D觸發器F1∽F4構成記憶電路，它們是由兩片CMOS雙D集成電路CD4013組成的，每片CD4013內部包含有兩個獨立的相同的D觸發器。各D觸發器的D端與Q端相連，CP端每觸發一次(加給一個正跳變信號)，Q端的電平狀態就變換一次，稱為翻轉一次。由圖可知，F1∽F4分別接受VD5027的D0∽D3的觸發，以F4為例，每當發射電路中的開關AN4按動一次，VD5027的D3線的電平就會出現一次上跳變，於是觸發F4翻轉一次。F1∽F4的RD端均接一個電容到電源，目的一是開機上電時，各RD端恢復為低電平，使D觸發器進入正常工作狀態；二是在RD端電容共同並聯一個開關按鈕AN作為復位鍵。當司機發現所接收到的信號後按AN鍵以示確認，AN鍵復位的同時給RD端重新上電，輸入一個高電平，根據解發器F1∽F4特性知道，RD端施以高電平(包括懸空)時，能使Q端為「0」，從而達到復位的目的，稍後電容充電滿，RD端成低電平，復位結束進入工作。設置復位鍵的目的在於機動車駕駛員被動接收到交通信號後作出反應，以示確認。
4、受控對象圖5(控制電路)中，由4個光耦雙向可控矽LE1∽LE4組成隔離觸發電路。當D觸發器F4的Q端為高電平時，通過電阻R4向發光二極體LED4及光耦LE4的一次側注入電流，於是光耦LE4的二次側雙向矽就導通，同時這一狀態由指示燈LED4(設置成遙感器儀錶盤)點亮而指示。當Q端為低電平時電路斷開，因發射器AN4每接通一次，該端即翻轉一次，因而AN4能控制隔離觸發電路。隔離觸發電路通過雙向可控矽SCR1∽SCR4與語音集成電路相接，當光耦可控矽LE1的二次側導通，所對應的可控矽SCR1導通，語音電路IC4得電後其(2)腳輸出語音訊號，經功放IC5放大，推動揚聲器BL發出相應的語音提示信息。由揚聲器播放提示語音信號時，有可能會影響其他乘客，因此也可以給駕駛員配戴耳機，語音信號只對駕駛員進行提示，不幹擾乘客。
四、交通標誌信號發射器交通標誌信號發射器固定在各種交通標誌上，工作原理與車載機動車信號遙感器完全相同，區別在於交通標誌信號只由機動車頭部接收器B接收，因此只需一組發射電路，且編碼器的地址設置、振蕩電阻必須與接收器B的相同，開關設置可分為兩種，一種是在繁忙路段持續發送信號，使用時鐘電路連接開關電路，每間隔一段時間接通一次開關，定向發射一次信號。另一種為車輛稀少路段，可在相距一定距離的道路路面埋設感應線圈，當有同向過往車輛時接通電路並發送超聲波信號，開關與編碼器數據線D3相接，即驅動來車語音集成電路中「前方路況複雜，請注意交通標誌」語音提示。
五、儀錶盤設置通過超聲波傳輸交通信號，不僅可以觸發語音集成器導通揚聲器進行語音提示，也可通過在駕駛座儀錶板設置燈光儀表向駕駛員提示接收到的交通信號。圖5接收電路中各個觸發電路都串聯有指示燈LED1∽LED4(發光二極體)，指示燈用相對應的交通信號標明，製作成儀表，如圖6(儀錶盤示意圖)所示。儀錶盤中間方框6代表機動車，左下方1為後車超車信號燈，左上方2為前車左轉彎信號燈，右上方4為前車右轉彎信號燈，正上方3為減速信號燈，右邊最上角5為交通標誌信號燈，通過儀錶盤指示燈亮、滅可以形象地向駕駛員提示交通信息，駕駛員只要觀察儀錶盤就能獲知相臨機動車的行駛情況。
六、語音電路語音集成電路把所需的機動車行駛信號提示語音儲存在集成電路，與相應的控制開關連接，因此接收的超聲波信號可以驅動相應的語音提示。在此為說明原理，僅以機動車減速、左轉彎、右轉彎、交通標誌4種交通信號進行說明。轉向信號，語音提示為「前車左轉彎，請注意避讓」，「後車超車，請注意避讓」，「前車右轉彎，請注意安全」；減速信號提示「前車減速，請保持車距」；交通標誌信號為「前方路況複雜，請小心駕駛」。隔離觸發電路通過雙向可控矽SCR1∽SCR4與語音集成電路相接，當光耦可控矽LE1的二次側導通，所對應的可控矽SCR1導通，接通對應的語音迴路，播放提示語音。
七、工作過程以左轉向燈信號為例，機動車在公路上行駛，當駕駛員打開左轉向燈時，一方面向前車示意超車，一方面向後車示意左轉彎，這時接通左轉向燈開關，相當於同時按下前後兩個發射器A、B數據線上D0的開關AN1，發射器A、B數據線D0都被置為低電平，並通過二極體D1把TE端也拉為低電平，各自的編碼信號即從DOUT端輸出，經過三極體T倒相後去調製振蕩器555，從第3腳輸出載頻脈衝，A、B兩個超聲波發生器的ST分別向前、後車發出不同的超聲波信號。
後車接收頭B超聲波接收器SR收到發射器B發出的經編碼的超聲波，轉換成微弱電壓經放大、解碼，觸發接收器B觸發器F1翻轉一次，即光耦雙向可控矽LE1二次側導通，對應SCR1導通，儀錶盤前車左轉彎燈(發光二極體LED1)亮，語音集成電路前車左轉彎信號迴路導通，輸出語音信號，經IC5放大，推動揚聲器BL發出「前車左轉彎，請注意避讓」的語音警告。相同原理，前車接收頭A超聲波接收器SR收到發射器A發出的超聲波信號，經解碼後導通後車超車語音集成電路，發出「後車超車，請注意避讓」的語音警告。
駕駛員聽到語音警告後，按復位鍵AN，向觸發器F1的RD端加高電平，Q端翻轉一次，光耦雙向可控矽LE1斷開，警示燈滅，語音警告結束，接收器重新進入待命狀態。因為駕駛員在超車前打開轉向燈，前車駕駛員在後車駛入超車道，通過倒車鏡發現後車前就可獲知後車的超車意圖，提前作出相應的避讓，確保機動車在行駛中的安全。
以上簡單的四路超聲波遙控裝置基本可以說明傳遞交通信號的原理，該裝置可以起到及時、準確傳遞交通信號，提高機動車安全性能的作用。
權利要求1.一種機動車信號遙感器，集成超聲波編碼調製、振蕩驅動、接收放大、解調解碼、隔離觸發的發射、接收、控制電路，其特徵是發射電路的編碼電路數據線順序與機動車各類信號燈開關連接，編碼電路與載頻振蕩器連接。
2.根據權利要求1所述的機動車信號遙感器，其特徵是接收頭與電壓信號放大器、鎖相環電路、解碼器、觸發器、隔離觸發電路連接，隔離觸發電路與語音、燈光提示電路開關連接。
3.根據權利要求1所述的機動車信號遙感器，其特徵是與交通標誌感應開關或定時開關連接的載頻振蕩器與編碼電路相連。
專利摘要一種能把機動車燈光信號、交通標誌信號轉換成編碼超聲波信號進行傳遞的機動車信號遙感器，它與機動車轉向燈、剎車燈或感應開關連接，給每種行駛信號或交通標誌信號設置固定編碼，通過操縱機動車或感應開關，把行駛信號和交通標誌信號轉換成編碼超聲波信號並發射給其他機動車；接收頭連接解調、放大、解碼電路、控制電路和語音、燈光提示電路，把接收到的其他機動車、交通標誌發射的編碼超聲波信號轉換成相應內容的語音、燈光信號提示駕駛員，提高機動車行駛的安全性能。
文檔編號B60Q1/34GK2754939SQ0326561
公開日2006年2月1日 申請日期2003年6月9日 優先權日2003年6月9日
發明者費向全 申請人:費向全