專利名稱：基于加速度變化的公交車舒適性監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用公交車內(nèi)某處縱向和橫向兩個方向加速度的變化來 指示車輛舒適度的監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
鼓勵公交出行是應(yīng)對能源危機、建立和諧社會的重要舉措。由于公交公 司對駕駛?cè)藛T通常只考核行車次數(shù)，對其駕駛質(zhì)量難以定量考核，致使公交 車的乘坐舒適性人為變差。因此，提高和改善公交車的乘坐舒適性就顯得尤 為必要。根據(jù)乘坐舒適性的有關(guān)研究和試驗數(shù)據(jù)，不舒適是由一個特定環(huán)境 下的物理振動影響全身引起的，即縱向加速度、橫向加速度、垂向加速度、 側(cè)滾角速度、側(cè)滾角加速度、橫向顛簸、橫向加速度脈沖和橫向平均加速度 等的變化引起的。當(dāng)加速度的變化頻率超過0.6Hz時，乘客將感到不舒適。

發(fā)明內(nèi)容
為了增強人們在乘坐公交車時的舒適度，本發(fā)明從提醒駕駛員的角度入 手，提供一種舒適度監(jiān)測裝置。該裝置能測出公交車每完成一趟線路時縱向 和橫向的加速度變化頻率，督促司機從駕駛的角度減少無謂的加速、減速、 超車、急轉(zhuǎn)向等帶來的加速度急劇變化而引起的不舒適。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種基于加速度變化的公交車舒適性監(jiān)測裝置，其特征是該監(jiān)測裝置 包括加速度傳感器、差分放大電路、V-f變換器、波形發(fā)生器、數(shù)字式頻率比較器、蜂鳴器和計數(shù)器，車輛行駛過程中由于加速度變化引起的對應(yīng)方向
的加速度傳感器產(chǎn)生的電壓經(jīng)由差分放大器放大后，通過V-f變換器轉(zhuǎn)化成
輸出頻率與其成正比的方波信號，再送入數(shù)字式頻率比較器，同波形發(fā)生器 產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號的頻率相比較，當(dāng)方波信號的頻率高于基準(zhǔn)信號的頻率時，
蜂鳴器鳴叫，計數(shù)器計數(shù)一次，表示舒適度異常；當(dāng)方波信號的頻率低于基 準(zhǔn)信號的頻率時，表示舒適度正常。
張絲式加速度傳感器包括固定在公交車上的基座，設(shè)置在基座內(nèi)的活動 質(zhì)量塊，活動質(zhì)量塊兩端通過彈性支承支承在基座內(nèi)，電阻絲R1的兩端分 別連接基座一端和活動質(zhì)量塊，電阻絲R2的兩端分別連接基座的另一端和 活動質(zhì)量塊；電阻絲Rl和電阻絲R2的電阻變化接入半橋差動電路的兩個橋
監(jiān)測裝置分為縱向監(jiān)測和橫向監(jiān)測兩組，分別監(jiān)測公交車縱向和橫向的 加速度變化。
其中V-f變換器包括積分器和比較器，采取電壓控制頻率方式，輸出脈 沖數(shù)與輸入電壓成正比。數(shù)字式頻率比較器的比較電路包括兩個輸入端，波 形發(fā)生器產(chǎn)生的波形接入下方輸入端作為基準(zhǔn)信號。
本發(fā)明利用張絲式加速度傳感器，測出車輛行駛過程中縱向加速度變化 時產(chǎn)生的電壓。通過電壓放大器輸出至V—f變換器，得到輸出頻率與輸入 電壓成正比方波信號Vout'， Vout'再經(jīng)數(shù)字式頻率比較器和波形發(fā)生器產(chǎn)生 的0.6Hz信號相比較。當(dāng)Vout'對應(yīng)頻率小于0.6Hz時，LED1亮，表示舒 適度正常；當(dāng)Vout'對應(yīng)頻率大于0.6Hz時，LED2亮，計數(shù)器計數(shù)一次， 表示此時縱向加速度變化影響到舒適度。每次LED2亮?xí)r蜂鳴器同時鳴叫，提醒司機注意駕駛。橫向加速度變化測量原理同上，僅將張絲式加速度旋轉(zhuǎn)
90度放置即可。到終點站時由工作人員檢查并記錄兩個計數(shù)器數(shù)據(jù)，以評價 此次車輛行駛過程中的舒適度，督促司機改善駕駛。
本發(fā)明既可以在公交車行駛途中通過蜂鳴器提醒司機提高駕駛質(zhì)量,又能 通過計數(shù)器的數(shù)據(jù)顯示，作為評價該次公交車舒適度的一個依據(jù)，最終反饋 給司機，改善駕駛途中的舒適度。


圖l是本發(fā)明的原理框圖。
圖2是張絲式加速度傳感器原理圖。
圖3是本發(fā)明的工作流程圖。
圖4是本發(fā)明的電路原理圖。
圖2中l(wèi)-彈性支承；2-電阻絲Rl; 3-質(zhì)量塊；4-基座。
具體實施例方式
下面結(jié)合實例對本發(fā)明作進一步的描述
圖l為本發(fā)明的原理框圖。本發(fā)明的監(jiān)測裝置包括加速度傳感器、差分 放大電路、V-f變換器、波形發(fā)生器、數(shù)字式頻率比較器、蜂鳴器和計數(shù)器 幾部分。監(jiān)測裝置分為縱向和橫向兩組，分別監(jiān)測公交車縱向和橫向的加速 度變化。其中V-f變換器包括積分器和比較器，采取電壓控制頻率方式，輸 出脈沖數(shù)與輸入電壓成正比。數(shù)字式頻率比較器的比較電路包括兩個輸入端， 波形發(fā)生器產(chǎn)生的波形接入下方輸入端作為基準(zhǔn)信號。如圖2所示，本發(fā)明的張絲式加速度傳感器，活動質(zhì)量塊3由彈性支承 l支承在基座4上，基座4縱向(車輛行進方向)固定在公交車上，電阻絲2 分別為圓形電阻絲Rl和圓形電阻絲R2，它們連在活動質(zhì)量塊3與基座4之 間，作為"m-k-c"系統(tǒng)中彈簧的一部分，感受活動質(zhì)量塊3的位移。電阻絲 Rl的兩端分別連接基座4 一端和活動質(zhì)量塊3，電阻絲R2的兩端分別連接 基座4的另一端和活動質(zhì)量塊3。當(dāng)活動質(zhì)量塊3相對于基座4縱向運動時， 圓形電阻絲R1被拉伸，圓形電阻絲R2被壓縮，電阻相對變化通過半橋差動 電路轉(zhuǎn)換成電壓輸出。
其輸出電壓表達式為
其中，/為電阻絲長度，r為電阻絲半徑，p為電阻絲電阻率。
本發(fā)明的工作流程如圖3所示，電路原理如圖4所示，公交車在行駛過 程中由于加速度的變化導(dǎo)致電阻絲R1+AR和R2-AR —個受拉， 一個受壓， 引起的電阻值變化大小相等，方向相反，接入半橋差動電路的相鄰兩個橋臂， 轉(zhuǎn)換成電壓Ul輸出。再通過由電阻R5、R6、R7、R8和通用運算放大器LM107
組成的差分放大器進行放大后，其電壓表達式為
U2進入由積分器電路和比較器電路組成的電壓控制頻率方式(VCO) 的V-f變換器后，晶體管Tr已開始截止，積分器通過R9和Cl構(gòu)成的RC電 路開始對輸入電壓U2進行積分，Vout朝"-"的方向增加，這樣會使V-f比
"及5 +及6)及81/2及6較器的輸出翻轉(zhuǎn)，Vout'變成"+"。這時Tr導(dǎo)通，積分器朝著相反地方向積 分，Vout朝"+"的方向增加，比較器再次翻轉(zhuǎn)，Tr變成截止。不斷地重復(fù) 這一過程就可以得到一系列脈沖。這里的積分速度與輸入電壓成正比，即輸 出脈沖數(shù)與輸入電壓成正比，由此將U2轉(zhuǎn)化成輸出頻率與其電壓變化值成 正比的方波信號Vout'。
Vout'接入由與非門Gl、 G2、 G3和G4 (CD4011B)、施密特觸發(fā)器H1、 H2、 H3和H4 (CD4093B)、 D觸發(fā)器(CD4013(1)、 CD4013(2)、 CD4013(3)、 CD4013(4))、電容、電阻和發(fā)光二極管(LED1、 LED2)等組成的數(shù)字式頻 率比較器，對于Vout',與非門Gl和G2的工作類似于模擬放大器，調(diào)節(jié) 電位器確保門電路得到需要的偏置電流，施密特觸發(fā)器Hl和H2將輸入信號 變?yōu)槊}沖信號，這個脈沖信號的持續(xù)時間與輸入信號的波形形狀有關(guān)，為了 消除這個依賴關(guān)系，D觸發(fā)器CD4013(1)和CD4013(2)將輸入信號的頻率分 開。由ICL8038和電容C2、 R15、變阻器R16和R17等構(gòu)成的波形發(fā)生器， 其產(chǎn)生的波形頻率為
/ =，，占空比為50%，
Vout'通過數(shù)字式頻率比較器，同波形發(fā)生器產(chǎn)生的0.6Hz方波信號相 比較，當(dāng)Vout'的頻率高于0.6Hz時，LED2發(fā)光顯示，同時蜂鳴器鳴叫， 計數(shù)器計數(shù)l次，表示舒適度異常；反之，則LED1發(fā)光顯示，表示舒適度 正常。每次LED2亮?xí)r蜂鳴器同時鳴叫，用來提醒司機注意駕駛。
橫向加速度變化的測量原理同縱向，僅將張絲式加速度旋轉(zhuǎn)90度放置即 可，橫向設(shè)置一個張絲式加速度傳感器，并設(shè)置相應(yīng)的控制電路，工作原理 同縱向監(jiān)測。到終點站時由工作人員檢査并記錄兩個計數(shù)器數(shù)據(jù)，以評價此次車輛行 駛過程中的舒適度，督促司機改善駕駛。
權(quán)利要求
1、一種基于加速度變化的公交車舒適性監(jiān)測裝置，其特征是該監(jiān)測裝置包括加速度傳感器、差分放大電路、V-f變換器、波形發(fā)生器、數(shù)字式頻率比較器、蜂鳴器和計數(shù)器，車輛行駛過程中由于加速度變化引起的對應(yīng)方向的加速度傳感器產(chǎn)生的電壓經(jīng)由差分放大器放大后，通過V-f變換器轉(zhuǎn)化成輸出頻率與其成正比的方波信號，再送入數(shù)字式頻率比較器，同波形發(fā)生器產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號的頻率相比較，當(dāng)方波信號的頻率高于基準(zhǔn)信號的頻率時，蜂鳴器鳴叫，計數(shù)器計數(shù)一次，表示舒適度異常；當(dāng)方波信號的頻率低于基準(zhǔn)信號的頻率時，表示舒適度正常。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于加速度變化的公交車舒適性監(jiān)測裝置，其 特征是所述加速度傳感器采用張絲式加速度傳感器，該張絲式加速度傳感 器包括固定在公交車上的基座，設(shè)置在基座內(nèi)的質(zhì)量塊，質(zhì)量塊兩端通過彈 性支承支承在基座內(nèi)，電阻絲R1的兩端分別連接基座一端和活動質(zhì)量塊， 電阻絲R2的兩端分別連接基座的另一端和活動質(zhì)量塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于加速度變化的公交車舒適性監(jiān)測裝置，其 特征是所述監(jiān)測裝置分為縱向監(jiān)測和橫向監(jiān)測兩組，分別監(jiān)測公交車縱向 和橫向的加速度變化。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于加速度變化的公交車舒適性監(jiān)測裝置，以督促司機從駕駛的角度減少無謂的加速、減速、超車、急轉(zhuǎn)向等帶來的加速度急劇變化而引起的不舒適。該監(jiān)測裝置包括加速度傳感器、差分放大器、V-f變換器、波形發(fā)生器、數(shù)字式頻率比較器、蜂鳴器和計數(shù)器各部分。本發(fā)明的意義在于，既可以在公交車行駛途中通過蜂鳴器提醒司機提高駕駛質(zhì)量，又能通過計數(shù)器的數(shù)據(jù)顯示，作為評價該次公交車舒適度的一個依據(jù)，最終反饋給司機，改善駕駛途中的舒適度。
文檔編號G01P15/00GK101509932SQ200910026120
公開日2009年8月19日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者吳文俊, 凱 張 申請人:南京信息工程大學(xué)