專利名稱：一種汽車行駛記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種汽車行駛記錄儀，涉及汽車行駛記錄裝置，尤其是測(cè)定汽車行駛速度的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)使用的汽車行駛記錄儀大多采用輪速傳感器記錄制動(dòng)過程中的車速曲線(如圖1所示)。實(shí)際上，由于國(guó)內(nèi)汽車大多沒有配置防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)，在緊急制動(dòng)時(shí)，車輪有時(shí)會(huì)發(fā)生抱死，汽車滑行速度遠(yuǎn)大于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度(如圖1中的車身速度、車輪速度)，此時(shí)輪速不能反映汽車真實(shí)的行駛狀況，有必要測(cè)量記錄實(shí)時(shí)車速。傳統(tǒng)上測(cè)量車速主要有五輪儀、非接觸式五輪儀等輪速測(cè)量?jī)x，僅適用于測(cè)量輪速，不適用于緊急制動(dòng)時(shí)對(duì)車速的實(shí)時(shí)測(cè)量，因此不能真實(shí)反映汽車的行駛速度，且價(jià)格較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述弊端，提出一種在傳統(tǒng)汽車行駛記錄儀中增設(shè)加速度傳感器，經(jīng)過單片機(jī)處理，組成的汽車行駛記錄儀，并提供了計(jì)算分析方法。
本發(fā)明的解決方案為在包括輪速傳感器和測(cè)量記錄系統(tǒng)的汽車行駛記錄儀中，還包括一個(gè)與測(cè)量記錄系統(tǒng)相連接的加速度傳感器；所述測(cè)量記錄系統(tǒng)采用的是Flash型的8位單片機(jī)；在直線制動(dòng)情況下，用計(jì)算機(jī)計(jì)算分析時(shí)，根據(jù)制動(dòng)時(shí)輪速傳感器給出的初速度V0和加速度曲線值，用梯形公式計(jì)算不同時(shí)刻的速度值，表達(dá)式為Vi=V0+Σj=1iaj-1+aj2Δt]]>式中Δt為兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，aj-1、aj為第j-1、j時(shí)刻測(cè)量的加速度值。為得到彎道制動(dòng)情況下的車身速度和制動(dòng)軌跡，本發(fā)明提出采用兩只加速度傳感器，分別與測(cè)量記錄系統(tǒng)相連接，分別測(cè)定縱向和側(cè)向加速度。


圖1為汽車制動(dòng)過程中車輪速度與車身速度曲線圖。
圖2為ADXL05加速度傳感器原理圖。
圖3為ADXL05加速度傳感器的放大電路圖。
圖4為重力加速度標(biāo)定示意圖。
圖5為本發(fā)明汽車行駛記錄儀的數(shù)據(jù)采集保存系統(tǒng)。
圖6為車輪速度、實(shí)測(cè)車身速度與本發(fā)明汽車行駛記錄儀所測(cè)定計(jì)算的車身速度曲線圖。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例采用的是美國(guó)模擬器件(AD)公司的ADXL05型微型力平衡式加速度傳感器，其內(nèi)部集成了一個(gè)完整的加速度傳感器和信號(hào)調(diào)節(jié)放大器。僅需外接幾個(gè)電阻、電容，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)加速度的測(cè)量和信號(hào)調(diào)整放大?？煞奖愕匮b置在汽車座椅上進(jìn)行不同方向的加速度測(cè)量。
其工作原理如圖2所示ADXL05集成加速度傳感器中一個(gè)可移動(dòng)的中心電極放置在多個(gè)固定電極之間，中心電極固定在慣性質(zhì)量上，慣性質(zhì)量在靜止的情況下，使中心電極保持在左右固定電極中心位置，當(dāng)有加速度時(shí)，慣性質(zhì)量在加速度的作用下帶動(dòng)中心電極移動(dòng)，使中心電極與左右固定的間隙不相同，從而使它們之間的電容發(fā)生變化。
當(dāng)中心電極在中間位置時(shí)，電路輸出基準(zhǔn)電壓1.8V，有加速度作用時(shí)根據(jù)加速度的方向在靜態(tài)基準(zhǔn)電壓上產(chǎn)生正、負(fù)方向的電壓變化。
ADXL05的主要特點(diǎn)單+5V電源電壓供電；量程從±1g～±5g可外設(shè)定；分辨率高達(dá)5mg；靈敏度為(200mV～1V)/g；3dB截止頻率最高達(dá)4kHz；具有片上自檢功能；體積小，僅重5克；上電后耐500g沖擊。
儀器中采用如圖3所示的二價(jià)低通濾、零點(diǎn)可調(diào)、增益可調(diào)的放大處理電電路。電路特點(diǎn)3dB帶寬100Hz、滿量程±2g、靈敏度1000mv/g、最大增益4.98。
本實(shí)施例采用的ADXL05加速度傳感器經(jīng)如圖3所示放大電路處理后，3dB通帶從DC～100Hz有很平坦的增益特性，因此可利用當(dāng)?shù)刂亓铀俣劝磮D4所示進(jìn)行標(biāo)定(杭州市1g＝9.802m/s2)。
本實(shí)施例采用C8051F系列的F120單片機(jī)。C8051F單片機(jī)系列是美國(guó)cygnal公司2000年底推出的超低功耗Flash型的8位單片機(jī)，C8051F系列單片機(jī)是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)，具有與MCS51指令集完全兼容的高速CIP51內(nèi)核；峰值速度可達(dá)25MIPS；在一個(gè)芯片內(nèi)集成了構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集或控制系統(tǒng)所需要的幾乎所有模擬和數(shù)字外設(shè)及其他功能部件(包括PGA、ADC、DAC、電壓比較器、電壓基準(zhǔn)、溫度傳感器、SMBus/I2C、UART、SPI、定時(shí)器、可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列、內(nèi)部振蕩器、看門狗定時(shí)器及電源監(jiān)視器等)；具有大容量的可在系統(tǒng)(ISP)和在應(yīng)用(IAP)編程的FLASH存儲(chǔ)器。
系統(tǒng)特點(diǎn)如下+5V單電源供電；12位A/D轉(zhuǎn)換、采樣頻率達(dá)100ksps；8路AD輸入、增益可編程、內(nèi)置128K閃速/電擦除存貯器保存測(cè)試數(shù)據(jù)。處理事故時(shí)，通過USB將記錄在閃存內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)，進(jìn)行進(jìn)一步事故原因分析。
直線制動(dòng)情況下，傳感器安裝在車輛上要使上平面平行于地面，其輸出為縱向加速度值。要想得到速度，則必須對(duì)加速度曲線進(jìn)行積分。用計(jì)算機(jī)計(jì)算分析時(shí)，可以根據(jù)制動(dòng)時(shí)輪速傳感器給出的初速度V0和加速度曲線值，用梯形公式計(jì)算不同時(shí)刻的速度值。由加速度求速度的表達(dá)式為Vi=V0+Σj=1iaj-1+aj2Δt]]>式中Δt為兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，aj-1、aj為第j-1、j時(shí)刻測(cè)量的加速度值。這一公式適用于直線制動(dòng)時(shí)由加速度傳感器信號(hào)進(jìn)行積分得到制動(dòng)過程各個(gè)瞬時(shí)的速度值。
為驗(yàn)證行駛記錄儀的可靠性，在汽車上安裝本測(cè)試系統(tǒng)，整車速度用美國(guó)TPI公司的Genesis II車載式非接觸式車速儀記錄，在60km/h的初速度下制動(dòng)過程如圖6所示。從圖中可以看出在制動(dòng)時(shí)車輪很早抱死，車輪速度與實(shí)測(cè)的車身速度相差很大，而利用加速度計(jì)算所得的車速最大誤差在1％以下，比較真實(shí)地反映了車身速度。
本汽車行駛記錄系統(tǒng)標(biāo)定容易，價(jià)格便宜，計(jì)算方法正確，由加速度計(jì)算所得的車身速度可以真實(shí)反映汽車車速，系統(tǒng)配置USB接口，具有汽車行駛記錄儀所必須的功能，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步可以用二只加速度傳感器，一只測(cè)縱向加速度，另一只測(cè)側(cè)向加速度，測(cè)試和分析彎道制動(dòng)情況下車身速度和制動(dòng)軌跡。
權(quán)利要求
1.一種汽車行駛記錄儀，包括輪速傳感器和測(cè)量記錄系統(tǒng)，其特征在于它還包括一個(gè)與測(cè)量記錄系統(tǒng)相連接的加速度傳感器；所述測(cè)量記錄系統(tǒng)采用的是Flash型8位單片機(jī)；在直線制動(dòng)情況下，用計(jì)算機(jī)計(jì)算分析時(shí)，根據(jù)制動(dòng)時(shí)輪速傳感器給出的初速度V0和加速度曲線值，用梯形公式計(jì)算不同時(shí)刻的速度值，表達(dá)式為Vt=V0+Σj=1taj-1+aj2Δt]]>式中Δt為兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，aj-1、aj為第j-1、j時(shí)刻測(cè)量的加速度值。
2.按權(quán)利要求1所述汽車行駛記錄儀，其特征在于采用兩只加速度傳感器，分別與測(cè)量記錄系統(tǒng)相連接，分別測(cè)定縱向和側(cè)向加速度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車行駛記錄儀，特征是在傳統(tǒng)汽車行駛記錄儀的基礎(chǔ)上增設(shè)加速度傳感器，測(cè)量記錄系統(tǒng)采用Flash型8位單片機(jī)，提出用梯形公式計(jì)算在直線制動(dòng)情況下不同時(shí)刻的速度值。記錄儀易標(biāo)定，成本低，供電簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01P7/00GK1616972SQ20041001825
公開日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2004年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月9日
發(fā)明者許滄粟, 于洪波 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)