络设计第四章汽车安全气囊电路设计控制系统的设计气袋控制系统的要求控制系统总体方案控制系统硬件总体方案器件的选择及收发器件的选择加速度传感器的选择电源点火电路及气袋检测电路第五章论文总结,第章绪论随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，使得事故更为频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重要。汽车的安全性分为主动安全和被动安全两种，主动安全是指汽车防止发生事故的能力，主要有操纵稳定性制动性能平顺性等，被动安全是指在万发生事故的情况下，汽车保护乘员的能力，目前主要有安全带安全气垫防撞式车身和安全气囊防护系统，以下简称安全气囊等。由于现实的复杂性，有些事故是难以避免的，因此被动安全性也非常重要，安全气囊作为被动安全性的研究成果，由于使用方便效果显著造价不高，所以得到迅速发展和普及。汽车发生碰撞事故时，若主要冲撞力是作用在汽车的前部，并在汽车中心轴线度范围以内上十，可称为前碰撞事故。全世界的交通事故分析研究表明，前碰撞事故发生最频繁，损伤最惨重的交通事故。例如，在导致严重损伤和死亡事故中，前碰撞分别占了和，事故数目中前碰撞占，各交通发达国家对前碰撞事故的研究和防护都高度重视我国也发布了类乘用车前碰撞试验技术法规。前碰撞被动安全性的研究主要集中在两大方面，方面是改进汽车的结构设计，使其更具有耐撞性，如采用各种新型材料和结构，合理地在汽车前部设计挤压吸能区，主要目的是用车身的结构吸收和分散碰撞产生的能量，减少车内乘员受到的冲击，同时控制车身变形，保护乘员的安全空间。另方面是采用被动安全设备对乘员进行防护，其主要原理是发生在碰撞时，约束乘员因惯性而发生的与车体的相对运动，减少和防止乘员与车内发生碰撞称为二次碰撞，从而达到保护乘员减少碰撞损伤的目的。用来约束乘员运动的装置称为乘员约束系统，常用的乘员约束系统有安全带安全气囊和安全垫等。安全气囊的防护效果与众多的因素有关，方面是事故发生的客观条件，如碰撞强度碰撞类型，乘员的身高体重乘员乘做的位置，车辆的类型和大小等。另方面是车辆上安装的防护系统及其使用情况，例如是否使用了安全带，安全带的类型和参数。因而，要对安全气囊的防护有效性做出客观准确的评价，找到影响其防护效果的主要因素，是汽车被动安全性领域难度很大的科技问题，它涉及到工程学交通事故损伤流行病学等多个学科，是个综合性很强的研究领域。汽车安全气囊依据其作用的不同分为防止前碰撞损伤的驾驶员安全气囊前排座乘员安全气囊和侧面碰撞防器由于它是直接敏感加速度和应力，因此它的低频特性极好，不存在低频响应问题。压阻式传感器既能测地球重力和加速度场，持续瞬态振动，又能测量倾斜角和方位。共振频率另个要考虑的因素是共振频率。共振频率在很大程度上决定着传感器的可用频率范围，通常认为是极限值的。未加阻尼的压电加速度计的典型共振频率为到，压阻式般在，这个范围再加上很高的放大倍数，使得大多数压阻式传感器需要加阻尼。阻尼方面起到保护作用，另外还能扩展有用频率范围。有些压阻式传感器采用临界阻尼设计理想的阻尼系数为。，目的是增强其过载能力及提高其有用频率范围。值为或的压电式传感器般毋须加阻尼。经验表明，对未加阻尼的设备，其频率范围为共振频率处范围。零点漂移对于悬臂梁结构的传感器如应变式压阻式加速度传感器，在测量过程中除非其应变机构敏感元件被破坏或性质发生变化，般不会发生零漂。压电式传感器产生零漂是在压电元件处于共振时才发生，主要表现为敏感元件共振会造成意想不到的电量输出，产生时间域上的直流漂移。耐受冲击能力本测试试验冲击强度较大，是具有定破坏性的试验，要求传感器具有很强的过载能力，压电式和变电容式传感器由于其自身的结构特点具有很强的过载能力。应变式和压阻式传感器都是采用悬臂梁式结构敏感元件，当受到超范围的冲击时，敏感元件可能会发生质的变化，因此在选用时要有定余量。传感器的安装传感器的安装在实际使用中应予以重视，否则将影响测量，尤其是加速度传感器。安装加速度传感器时要确保加速度传感器安装不影响有用频率和动态范围加速度传感器的附加质量不改变被测物体的运动特性能精确而重复地固定测量点，保证测量地可重复性。这是加速度传感器安装总的原则，速度传感器也同此理。般来说，加速度传感器或速度传感器有三种基本安装方式双头螺栓法磁铁法粘接法。因此，在选择传感器的时候，除了要考虑上述技术因素外，还应考虑所选传感器的安装方式是否与试验条件所允许。本试验所选加速度及速度传感器乃采用双头螺栓法。压力传感器则采用粘接法。选用压电式还是压阻式传感器来测量加速度和速度，问题的焦点集中它们的频响特性上，由于压阻和压电传感器的基本电机械性能不同，所以它们的低频响应也明显不同。压电式传感器对加速度和应力的动态变化敏感，对压电式加速度触发器而言，它仅对加速度的变化有响应，对静态或直流加速度则响应为零，所以般称它为交流响应传感器。对于压阻式传感器而言，对静稳态和动态激励都有较好的响应，所以被称为交直流响应传感器。在应用中我们当然希望使用频率特性好的传感器。此外，所需特别考虑的还有传感器的安装共振频率。般来讲，安装共振频率越高，工作频率范围就越宽。据此，综合以上因素起考虑本试验采用压阻式传感器。在对电子传感器的选择中我针对机车转速传感器的现场检测，介绍了种机车速度传感器在线校验仪的研究。该系统采用直流电机拖动所要校验的转速传感器并采用双闭环反馈控制直流电机调速。该系统采用电流和转速负反馈利对驱动转速传感器的直流电机进行双闭环的调速控制使系统调速范围宽低速性能好，能满足机车转速传感器的在线检测要求。机车上的转速传感器不仅用来显示机车运行的速度，而且是机车过渡励磁调节的关键检测装置，利用传动机构由车轮的转动带动光电式转速传感器旋转，从而检测到机车的运行速度，传感器发出信号频率与转速成正比的电脉冲信号，在检测转速传感器时，常采用步进电机驱动转速传感器旋转，实践表明，由于转速传感器驱动转矩较大，这种调速方法低速性能不好，而且很不稳定。因此，研制了便携式带电流转速双闭环负反馈的直流电机调速系统，保证了转速传感器的检测精度，提高了机车检修的效率和质量。系统的电子传感器选用公司生产的气袋系统专用电容式硅微加速度传感器。与传统的压阻传感器相比，它有以下几个优点实现全电路诊断，提高了系统的可靠性。集成度提高，不用放大电路等即可进行转换。为了消除高频噪声的干扰，控制系统中般都需对加速度信号进行滤波。而滤波器的特性和滤波频率对点火控制有很大影响，参考汽车碰撞试验方法，本电路的滤波频率选择为。滤波器使用公司的滤波电路。它是阶巴特沃兹低通开关电容滤波芯片，可以采用单电源供电。开关电容滤波器是集成器件，性能可靠结构紧凑，可以较好地满足控制系统的要求。经过滤波后的加速度信号即可进入单片机进行转换。对中央传感器的选择中基于汽车安全气囊的要求我选用公司生产的加速度传感器，加速度传感器选择的理由是大测量范围，适用于由于碰撞造成的加速度测量。随时可以自检，提高系统可靠性。提供状态输出，实现自动检测。数字量采集模块，这里的数字量主要是两个开关信号安全带信号系了安全带时为低点平未系时为高电平。它成本低，适合商用，此芯片设计了适用于测量车辆加速度的传感器模块，并将传感器模块的输出引入黑匣子中的处理器由软件进行灵敏度和零点漂移的温度补偿，完成对车辆加速度的测量。是采用标准的亚微米制造工艺生产出来的双轴低噪声低价格加速度传感器。内部的混合信号处理电路使它成为个完整的传感系统。在度，电源电压为时的灵敏度为，既能测量动态加速度如振动，又能测量静态加速度如重力加速度由于是基于热传导原理而设计，故其内部的微机械结构不存在可移动的质量块，这使它得以排除其他电容式加速度传感器都存在的黏连颗粒问题，它的测量范围,并能承受大于的冲击，适合用在加速度变化不是很快的场合，用于测量车辆的加速度正合适，因为车辆的加速度变化比较慢，信号频率低，典型值为。其引脚图如下所示在电路的设计当中我主要用到下面几个引脚检测逻辑输出是否。输出电平是否过载。逻辑输入引脚，被用来检测是否发起。电源在点爆气袋的瞬时，系统的电流相当大，如果电源选择不当，无力提供大的瞬时电流而引起点火电压大幅降低，就可能无法点火甚至因电源电压过低而使系统停止工作。汽车用的电瓶可以提供短时间高强度的电流，般情况下完全满足点火要求，可以选择它作为控制单元电源和点火电源，同时也可降低系统的复杂程度。但是，汽车电瓶工作时电压波动非常大，因此电源部分需采取滤波等相应措施。为了减少元件数量，提高可靠性，要求所选元件的工作电压均为。为了保证在失去电源的情况下系统仍能正常工作数百毫秒并能可靠地点爆气袋，在电源部分设计了大电容蓄能。为了防止在电压过低时系统误操作，还设计了电源监测电路，用以实现低电压禁止的功能点火电路及气袋检测电路为保证安全气囊的正常工作防止误点火，安全气囊只要在汽车启动后才开始工作。所以在设计当中我们要在的系统中引入起汽车点火的信号。只有安全气囊的控制系统收到汽车的启动信号后，系统中的碰撞传感器和中央传感器采集到的信号才被认为是有效的信号。汽车中的点火电路是基于电路的暂态响应的原理工作的。在点火的电路中，通过开关的动作使电感线圈中产生个快速变化的电流，电感线圈通常被称为点火线圈，点火线圈由两个串联的耦合线圈组成，又称为自耦变压器，其中与电池相连的线圈成为初级线圈，与火花塞相连的线圈称为次级线圈。初级线圈上的电流快速变化通过磁耦合互感使次级线圈上产生个高电压，其峰值可达至，这高电压将在火花塞的间隙间产生个电火花，从而点燃汽缸中的气油混合物。点火系统的基本组成原理如图所示。在现代的汽车中，常用电子开关相对于机械开关来说使用初级线圈上产生个快速变化的电流。开关分配触点次级初级火花塞电容电容器电池系统电路等效图如图所示。电路参数如何取值才能产生足够的能量将汽缸中的汽油空气混合物点燃首先，火花塞上的最大有效电压必须足够的高，以点燃汽油其次，电容两端的电压不是很高，以防止在开关或各分布点上产生电弧最后，自耦合变压器初级线圈的电流必须产生足够的能量存储在电