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摘 要 本文以大学生科技创新课题节能型防盗装置为研究出发点,论述了节能型防盗装置实现节能、环保应用成果,并在此课题研究基础上进一步分析了试验过程中遇到的技术问题,以及分析应用前景和应用实际。阐述了此项课题的进一步研究方向和成果转换问题。
关键词 汽车防盗 节能 控制系统 成果转换
一、汽车防盗装置
(一)汽车防盗装置简介
防盗系统由两个独立系统组成:车辆防盗系统和车内物品防盗系统。车辆防盗系统通过阻止车辆启动来防止车辆被盗走,车辆防盗系统主要靠控制发动机节气门系统,车载ECU系统或启动系统来达到防盗的目的,并且具有声音、灯光报警和车辆状态信息外送功能。因此,电子式防盗系统在系统被触发时发动机无法启动,同时防盗喇叭鸣叫、外部灯光闪烁发出警报。车内物品防盗系统用来防止他人强行进入车内,它利用门锁控制系统的有关部件和其他零部件来达到防盗效果。当有人不用钥匙强行进入汽车或强行打开发动机罩盖或行李舱门时,该系统便接通警报电路,防盗喇叭发出响声,前照灯和尾灯同时闪亮约15s或30s来实现警报。
(二)汽车防盗装置存在的问题
普通汽车防盗装置存在以下三个方面的问题或不足:第一,有噪音污染,在接收到振动或者声音信号后会反复的报警,鉴于我国的法律暂时还不够完善,居民对这样的噪声一般采取抱怨和忍受的态度;第二,电池过渡损耗,无论是雷雨天气还是节假日的鞭炮声都会反复的激励汽车的报警装置,而报警装置频繁工作会大量消耗汽车蓄电池的电能,导致蓄电池过渡耗电而无法启动汽车;第三,频繁的使闪光灯的工作也会引起光污染,给居民带来影响,但相对于噪音污染,闪光灯的影响较小,但却不能忽视这些问题。此三个方面的不足即是现在汽车防盗装置普遍存在的问题,(而目前汽车上普遍存在这三个方面的不足),但车主可以通过锁车而不报警来防止这方面的不足,但防盗性能却受到影响。
二、节能防盗系统的思路及已解决的问题
(一)设计思路
对一般汽车的防盗装置的基本功能保留,对报警防盗的方式进行改进。工作流程如图1所示,在车门上锁之后启动防盗装置,延时10秒钟后防盗指示灯开始闪烁,等待检测到震动传感器或声音传感器的电信号。对于处理器而言,这两个传感器发出的信号都是一个下降沿变化的电压信号,可以使处理器产生中断。如果处理器收到中断,表示外部有较大的声音激励或者车辆有较大震动,此时需要启动防盗报警装置。但是,此处的设计思路是处理器在收到中断后,先判断这个中断信号是由声音激励还是由震动激励引起的,如果由声音激励引起的,而车辆没有较大震动,此时的声音可能是雷声、其它汽车的喇叭或者烟花鞭炮声音等等,那么此时车辆没有必要启动报警。所以此处设计上做了改进,如果是第一次声音激励引起,汽车会报警,如果是第二次声音激励,则比较第二次激励与第一次声音激励的时间间隔是否大于30分钟,如果大于30分钟,则报警系统启动,否则不会启动。那么这样能够保证汽车不会因为频繁的报警而导致车辆电池能量过渡损耗。如果这个信号由震动引起,那么说明车辆震动幅度较大,而且不是由于声波引起的震动,这种信号一般可以认为有人在破坏车辆或者盗窃车辆,那么在处理器一旦收到震动信号,汽车立刻启动防盗报警系统,此处设计与普通防盗报警系统的设计一样,设计程序参见附录1。通过此设计方式可以达到汽车防盗的目的,又能够避免由于外界干扰而引起汽车频繁报警而导致的蓄电池过渡损耗和声光污染。
图1 防盗装置控制流程图
(二)解决的问题
对所设计的防盗报警装置安装在10款赛欧车上进行试验,试验场地为400平米封闭实训室。声音激励试验采用4m、6m和8m的距离分别进行了10组数据采样,结果能够符合防盗报警要求。震动激励试验采用汽车上部、侧面和尾部的冲击,分别进行了10组数据的采用,通过测试,从前门中央和顶部中央所测量的数据符合要求,传感器能够被触发,并且触发概率分别达到100%和77%,尾部的测量灵敏度略低,但总体设计已经实现了汽车防盗报警所要求的功能。
三、防盗报警装置尚未解决的问题
(一)电磁干扰
此课题在试验过程中出现过严重的电磁干扰而导致防盗装置无法正常运行,程序在运行过程中会出现程序跳出循环或者程序静止不运行的现象。但在改进过程中,对继电器、闪光器等功率略大的电磁器件进行了分离,而将控制器单独设置,两者距离保持约0.3m以上即可解决程序的不稳定问题。虽然在这种方式上解决了干扰的问题,但依然不能保证在外界出现强电场或磁场的情况下,程序依然能够保持稳定运行。对控制器所在电路板部分进行电磁隔离可以有两种方式:第一,对印刷电路板的走线方式和地线进行改进,此种方式可以通过仿真来实现,成本低,防电磁干扰效果不明显;第二,对控制部分进行电磁屏蔽,即采用金属壳体包裹控制器电路部分,但成本会提高,体积会增加,但防电磁干扰效果能够符合要求。
(二)功能集成度不高
节能型防盗装置解决了车内物品防盗的问题,同时也解决了节能和环保的问题,但是车辆的防盗功能还不够完善,没有集成车门开关、发动机舱、后备箱及点火钥匙。未经过防盗装置而将车门、发动机舱或者后备箱中的任何一个部分打开均属于“非法”进入车辆,防盗装置此时应该进行持续报警。未经过点火钥匙密码配对(如果装备)而启动发动机也是属于“非法”行为,此时防盗报警系统也应该捕捉此信号,以启动报警。而这些“非法”入侵实质上已经进入到盗窃的实质阶段,那么防盗报警系统在受到此激励后,应该不断的报警,不应该停下来。
(三)模块未能集成化
此防盗模块属于增加的控制部分,是研究节能型防盗装置的一个初始阶段,但随着产品的完善,达到能够应用于实际的产品,还需要进行模块的集成化。即将防盗模块和中央控制门锁模块进行资源整合,将两个模块的控制器集成在一起。通过整合的模块对车内物品防盗和车辆防盗进行集中控制,同时也能够监测门窗、发动机舱和后备箱的状态。如果能够将这两个部分进行整合,那么就实现了产品化。
四、节能型防盗装置未来的研究方向
(一)稳定性研究
本课题虽然在功能上实现了一般防盗报警装置固有的防盗功能,也达到了节能和环保的特性,但是要能够成为产品,其中的一个因素就是稳定性要高。所以,下一个阶段研究的重点应该放在稳定性的研究上,主要包括控制部分的防干扰设计、热稳定性设计以及过载失效试验三个方面。
(二)功能集成化研究
功能集成化能够减少器件数量和缩小体积,节省设计成本,并且还能够将功能进一步整合。使其功能能够达到车身控制模块的功能要求,同时也集成了节能型防盗装置的功能,使其控制效果更符合人性化要求,对节能、环保、防盗和简易操作等效果有较大提升。
(三)隐蔽性设计
防盗装置的设计必须要隐蔽化,同时也要求拆卸复杂化。这样虽然会导致维修困难,但是能够起到最佳的防盗效果,目前汽车的防盗装置还不够隐蔽化,防盗模块一般安装在驾驶舱内部,容易被破坏,如果是加装的防盗装置则更容易被拆卸。所以防盗装置的安装位置应该在中控台的中央,同时线束部分也应尽可能沿着或者穿过金属管路的中央或者钣金夹层内部,同时还应该将转向灯和报警喇叭的保险丝及继电器隐蔽化。通过这样的设计,能够极大发挥防盗装置的作用,增加了车辆被盗的难度,避免车辆被盗。
五、结论
此课题的设计及调试由课题组全体学生完成,实现了汽车防盗报警装置的防盗功能,也能够区分类似于雷雨天气而频繁报警的问题,能够保障汽车蓄电池不必要的能源损耗,避免了因为长时间多次报警而造成启动困难,实现了节能和环保的效果,并且通过了试验验证。在设计过程中也提出了研究过程中面临的疑难问题及后续研究的研究方向。
参考文献:
[1] 徐涛,白伟,张凯.节能型汽车防盗装置[J].汽车实用技术,2012.
[2] 胡乾斌,李光斌,李玲,甘锡英.单片微型计算机原理与应用[M].武汉:华中科技大学出版社,1997.
[3] 李春明.汽车电器与电路[M].北京:高等教育出版社,2008.
[4] 泛亚汽车技术中心.2011赛欧维修手册[J].上海通用汽车有限公司,2010.
关键词 汽车防盗 节能 控制系统 成果转换
一、汽车防盗装置
(一)汽车防盗装置简介
防盗系统由两个独立系统组成:车辆防盗系统和车内物品防盗系统。车辆防盗系统通过阻止车辆启动来防止车辆被盗走,车辆防盗系统主要靠控制发动机节气门系统,车载ECU系统或启动系统来达到防盗的目的,并且具有声音、灯光报警和车辆状态信息外送功能。因此,电子式防盗系统在系统被触发时发动机无法启动,同时防盗喇叭鸣叫、外部灯光闪烁发出警报。车内物品防盗系统用来防止他人强行进入车内,它利用门锁控制系统的有关部件和其他零部件来达到防盗效果。当有人不用钥匙强行进入汽车或强行打开发动机罩盖或行李舱门时,该系统便接通警报电路,防盗喇叭发出响声,前照灯和尾灯同时闪亮约15s或30s来实现警报。
(二)汽车防盗装置存在的问题
普通汽车防盗装置存在以下三个方面的问题或不足:第一,有噪音污染,在接收到振动或者声音信号后会反复的报警,鉴于我国的法律暂时还不够完善,居民对这样的噪声一般采取抱怨和忍受的态度;第二,电池过渡损耗,无论是雷雨天气还是节假日的鞭炮声都会反复的激励汽车的报警装置,而报警装置频繁工作会大量消耗汽车蓄电池的电能,导致蓄电池过渡耗电而无法启动汽车;第三,频繁的使闪光灯的工作也会引起光污染,给居民带来影响,但相对于噪音污染,闪光灯的影响较小,但却不能忽视这些问题。此三个方面的不足即是现在汽车防盗装置普遍存在的问题,(而目前汽车上普遍存在这三个方面的不足),但车主可以通过锁车而不报警来防止这方面的不足,但防盗性能却受到影响。
二、节能防盗系统的思路及已解决的问题
(一)设计思路
对一般汽车的防盗装置的基本功能保留,对报警防盗的方式进行改进。工作流程如图1所示,在车门上锁之后启动防盗装置,延时10秒钟后防盗指示灯开始闪烁,等待检测到震动传感器或声音传感器的电信号。对于处理器而言,这两个传感器发出的信号都是一个下降沿变化的电压信号,可以使处理器产生中断。如果处理器收到中断,表示外部有较大的声音激励或者车辆有较大震动,此时需要启动防盗报警装置。但是,此处的设计思路是处理器在收到中断后,先判断这个中断信号是由声音激励还是由震动激励引起的,如果由声音激励引起的,而车辆没有较大震动,此时的声音可能是雷声、其它汽车的喇叭或者烟花鞭炮声音等等,那么此时车辆没有必要启动报警。所以此处设计上做了改进,如果是第一次声音激励引起,汽车会报警,如果是第二次声音激励,则比较第二次激励与第一次声音激励的时间间隔是否大于30分钟,如果大于30分钟,则报警系统启动,否则不会启动。那么这样能够保证汽车不会因为频繁的报警而导致车辆电池能量过渡损耗。如果这个信号由震动引起,那么说明车辆震动幅度较大,而且不是由于声波引起的震动,这种信号一般可以认为有人在破坏车辆或者盗窃车辆,那么在处理器一旦收到震动信号,汽车立刻启动防盗报警系统,此处设计与普通防盗报警系统的设计一样,设计程序参见附录1。通过此设计方式可以达到汽车防盗的目的,又能够避免由于外界干扰而引起汽车频繁报警而导致的蓄电池过渡损耗和声光污染。
图1 防盗装置控制流程图
(二)解决的问题
对所设计的防盗报警装置安装在10款赛欧车上进行试验,试验场地为400平米封闭实训室。声音激励试验采用4m、6m和8m的距离分别进行了10组数据采样,结果能够符合防盗报警要求。震动激励试验采用汽车上部、侧面和尾部的冲击,分别进行了10组数据的采用,通过测试,从前门中央和顶部中央所测量的数据符合要求,传感器能够被触发,并且触发概率分别达到100%和77%,尾部的测量灵敏度略低,但总体设计已经实现了汽车防盗报警所要求的功能。
三、防盗报警装置尚未解决的问题
(一)电磁干扰
此课题在试验过程中出现过严重的电磁干扰而导致防盗装置无法正常运行,程序在运行过程中会出现程序跳出循环或者程序静止不运行的现象。但在改进过程中,对继电器、闪光器等功率略大的电磁器件进行了分离,而将控制器单独设置,两者距离保持约0.3m以上即可解决程序的不稳定问题。虽然在这种方式上解决了干扰的问题,但依然不能保证在外界出现强电场或磁场的情况下,程序依然能够保持稳定运行。对控制器所在电路板部分进行电磁隔离可以有两种方式:第一,对印刷电路板的走线方式和地线进行改进,此种方式可以通过仿真来实现,成本低,防电磁干扰效果不明显;第二,对控制部分进行电磁屏蔽,即采用金属壳体包裹控制器电路部分,但成本会提高,体积会增加,但防电磁干扰效果能够符合要求。
(二)功能集成度不高
节能型防盗装置解决了车内物品防盗的问题,同时也解决了节能和环保的问题,但是车辆的防盗功能还不够完善,没有集成车门开关、发动机舱、后备箱及点火钥匙。未经过防盗装置而将车门、发动机舱或者后备箱中的任何一个部分打开均属于“非法”进入车辆,防盗装置此时应该进行持续报警。未经过点火钥匙密码配对(如果装备)而启动发动机也是属于“非法”行为,此时防盗报警系统也应该捕捉此信号,以启动报警。而这些“非法”入侵实质上已经进入到盗窃的实质阶段,那么防盗报警系统在受到此激励后,应该不断的报警,不应该停下来。
(三)模块未能集成化
此防盗模块属于增加的控制部分,是研究节能型防盗装置的一个初始阶段,但随着产品的完善,达到能够应用于实际的产品,还需要进行模块的集成化。即将防盗模块和中央控制门锁模块进行资源整合,将两个模块的控制器集成在一起。通过整合的模块对车内物品防盗和车辆防盗进行集中控制,同时也能够监测门窗、发动机舱和后备箱的状态。如果能够将这两个部分进行整合,那么就实现了产品化。
四、节能型防盗装置未来的研究方向
(一)稳定性研究
本课题虽然在功能上实现了一般防盗报警装置固有的防盗功能,也达到了节能和环保的特性,但是要能够成为产品,其中的一个因素就是稳定性要高。所以,下一个阶段研究的重点应该放在稳定性的研究上,主要包括控制部分的防干扰设计、热稳定性设计以及过载失效试验三个方面。
(二)功能集成化研究
功能集成化能够减少器件数量和缩小体积,节省设计成本,并且还能够将功能进一步整合。使其功能能够达到车身控制模块的功能要求,同时也集成了节能型防盗装置的功能,使其控制效果更符合人性化要求,对节能、环保、防盗和简易操作等效果有较大提升。
(三)隐蔽性设计
防盗装置的设计必须要隐蔽化,同时也要求拆卸复杂化。这样虽然会导致维修困难,但是能够起到最佳的防盗效果,目前汽车的防盗装置还不够隐蔽化,防盗模块一般安装在驾驶舱内部,容易被破坏,如果是加装的防盗装置则更容易被拆卸。所以防盗装置的安装位置应该在中控台的中央,同时线束部分也应尽可能沿着或者穿过金属管路的中央或者钣金夹层内部,同时还应该将转向灯和报警喇叭的保险丝及继电器隐蔽化。通过这样的设计,能够极大发挥防盗装置的作用,增加了车辆被盗的难度,避免车辆被盗。
五、结论
此课题的设计及调试由课题组全体学生完成,实现了汽车防盗报警装置的防盗功能,也能够区分类似于雷雨天气而频繁报警的问题,能够保障汽车蓄电池不必要的能源损耗,避免了因为长时间多次报警而造成启动困难,实现了节能和环保的效果,并且通过了试验验证。在设计过程中也提出了研究过程中面临的疑难问题及后续研究的研究方向。
参考文献:
[1] 徐涛,白伟,张凯.节能型汽车防盗装置[J].汽车实用技术,2012.
[2] 胡乾斌,李光斌,李玲,甘锡英.单片微型计算机原理与应用[M].武汉:华中科技大学出版社,1997.
[3] 李春明.汽车电器与电路[M].北京:高等教育出版社,2008.
[4] 泛亚汽车技术中心.2011赛欧维修手册[J].上海通用汽车有限公司,2010.