汽车路面水位过高车窗_开启提示装置的设计学士学位论文(编辑修改稿)

汽车路面水位过高车窗_开启提示装置的设计学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

电化学反应。 [7] 学 士 学 位 论 文 BACHELOR ’S THESIS 6 为了汽车安全的稳定性与密封性，本研究将采用 免维护型蓄电池。 免维护型蓄电池 是用铅钙合金制造，由于蓄电池采用了铅钙合金做栅架，所以充电时产生的水分解量少，水分蒸发量也低，加上外壳采用密封结构，释放出来的硫酸气体也很少，所以它与 普通 蓄电池相比，具有不需添加任何液体 、性能高、寿命长、无污染、免维护、安全可靠性强、 电量储存时间长等优点。 电容式液位限位传感器 电容式液位限位传感器是电容式液位传感器的一 种，液位的变化能使电容值改变然后进行测量。 作为采用电容探极的传感器，它的优点在于容易加工，测量精度高。 因为它没有可以移动的元件，所以有寿命长且可靠性高等优点。 比起其它传感器，电容式液位限位传感器拥有新型的传感技术和电路，用于明显地提高传感器的总体精度，有效减少环境温度的影响和长期使用出现的各种问题。 当将探极安装完成，内外将形成垂直的两根管道，此时两极板之间就组成了电容的电解质。 一旦电解质为电容充电至限定值，那么就说明液体上升到了限位值。 其中： D、 d 分别为外电极内径和内电极外径； 0 、  分别为空气和被测液体的介电常数； L 为两极板相互重叠部分的长度， H 为液位高度。 在液位为零时，初始电容量 0C 为： )/ln(2 00 dD LC  （ 21） 在液位为 H 时，电容变化量 xC 为： )/ln ( H)(2CC 00x dDC   （ 22） 从水位上升 至限定高度，接通电源的时间 T 为 : 2lnRC2T （ 23） 如图 22所示，棒状电极外面包裹四氯乙烯套管，当外部液体的液面上升至设定值时，引起棒状电极与导电液体之间的电容变大，传感器输出高电平。 学 士 学 位 论 文 BACHELOR ’S THESIS 7 图 21 电容式传感器原理（ 1 内桶 2 外桶） 图 22 电 容式液位限位传感器 电容式液位限位传感器的优点在于，它给出的不是模拟量，而是给出开关量。 当液位到达设定值时，它输出低电平。 但也可以选择输出为高电平的型号。 图 23 智能化液位限位传感器的设定按钮 电容式 液位限位传感器作为智能化液位传感器，它的设定方法也十分简单：用手指压住设定按钮，当液位达到设定值时，放开按钮，智能仪器就记住该设定值。 正常使用时，当水位高于该点后，即可发出报警信号和控制信号。 进气口与排气管（备选方案） 车辆进气口和排气管安装位置普遍都略高于半个车轮，轿车半个车轮高在30 厘米左右，视轮胎型号不同略有差异 [10]。 由于本次方案设定液位限位传感器高度在半个车轮位置，理论上略低于汽车进气口和排气管高度，所以在进气口和排气管处安装检测点作为备选方案供参考使用。 使用备选方案的优点在于，在保护人身安全的同时也能够兼顾财产，作为拓展项，在进气口和排气管处添加检测点使装置能够在各方面提供有效的保护和预示。 学 士 学 位 论 文 BACHELOR ’S THESIS 8 安装于发动机排气岐管和消声器之间 的 排气管， 它的结构 使整个排气系统呈挠性联接， 目的是 起到减振降噪、方便安装和延长排气消声系统寿命的作用。 排气管主要用于 各种车型，例如 轻型车、微型车 、 客车 以及 摩托车，排气管结构是双层波纹管外覆钢丝网套，两端直边段外套卡环的结构。 排气管的主要材质是不锈钢，卡套和接管材质可为不锈钢或镀铝钢。 那排气管有没有可能进水导致熄火呢。 答案是否。 因为 排气管末端有消声器，消声器内 有较大空间，如果少量进水 好比 洗车 时 发动机工作 会 产生的水蒸气， 例如这些情况， 一般会通过底下的排水孔漏掉 这些少量进水 ；如果大量进水 ，例如 涉水倒灌、低洼停车熄火时漫水进去， 这样 会在消声器内一些死角残留最终容易出现锈蚀烂穿的情况 ，但是 一般的漫水 并不足 以 使 水压堵住行驶中的排气管 的废气产出。 查阅相关资料，有人曾做过这样一个实验：将车 完全浸泡在水中并且熄火 ， 等水灌满排气管再点火。 出人预料的结果是：排气管非但没有被水堵住，水反而被强大的排气压力完全排出，发动机点火成功。 实验结果可能有些出乎意料，但是我认为在一般情况下，我 们在保护人身安全的同时也应该考虑财产安全。 排气管进水仍然有可能导致三元催化器损坏，为了以防万一，比较保守的方法是 ， 在通过 漫水 处 时车辆 采取 挂低档大油门平稳行驶通过涉水区， 因为 如果高速通过则会出现因前轮及保险杠、前脸格栅等造成水花飞溅到发动机舱打湿高压线等导致熄火；或者水流涌上进入进气管空气滤芯、最终进入发动机造成憋死熄火。 所以说排气管 进水可能性较小，只要汽车不熄火，汽车排气时会将水往外顶，两者达到一个平衡，水很难进去。 渐响式蜂鸣器 蜂鸣器俗称喇叭，是广泛应用于各种电子产品的一种元器件，它用于提示 、报警、音乐等许多应用场合。 如图 23 所示，本电路参考采用了 555 芯片组成的渐响式蜂鸣电路，其特点是警报器将发出由弱到强的音响。 如图 23 所示， IC1 及 R C1 组成一个延时开关电路， IC2及 R R C2组成一个频率为 800Hz 左右的多谐振荡器。 当报警器的触点将该电路的电源接通时，由于电容器 C1 上的电压不能突变， 555的 2 脚为高电平。 此时， 555 的输出端呈低电平，二极管 D1截止。 由于调整管Q1的 Vce 压降大，加至 IC2的电源电压低， IC2发出的音响较弱，声音柔和。 随着电源对 C1的充电，当 IC1的 6 脚的电位下降至三分之一 VDD时，电路翻转， 学 士 学 位 论 文 BACHELOR ’S THESIS 9 3 脚变为高电平，这段充电延迟时间约为 8 秒。 之后，由于 D1导通， Q1管的 b极电位变高，调整管压降 Vce 因饱和变得很小，因而加至 IC2的电压接近于 9V，电路发出的音响猛增。 值得说明的是， IC1延时电路的延时和 IC2多谐振荡器的振荡频率与电源电压的高低关系甚小，主要取决于电路的充放电时间常数 RC。 图 23 555 芯片组成渐响式蜂鸣电路 蜂鸣器通常工作电流比较大，一个管脚很难驱动蜂鸣器发出声音，需要增加一个电流放大的电路才可以，所以综合考虑决定增加一个三极管 Q2来增加通过蜂鸣器的电流。 蜂鸣器本质上是一个感性元件，其电流不能瞬变，因此必须有一个续流二极管提供续流， D2作用就是为了防止蜂鸣器两端产生几十伏特的尖峰电压，防止损坏三极管，保护整个电路系统的其它部分不被干扰。 C5作为滤波电 容，滤除蜂鸣器电流对其它部分的影响，也可以改善电源的阻抗。 三极管 Q2起开关作用，其基极的高电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极低电平则使三极管关闭，蜂鸣器停止发声。 使用渐响式蜂鸣电路的优点在于， 由弱至强的报警音更易引起人们注意。 另外， 车内人员能够通过声音的强弱判别此时车外持续高水位时间的长短，即使在驾车无暇顾及 LED 闪烁情况，仍能随时通过声音信号知晓当前水位持续时间的长短，来判别当前是否危险。 设计方案 水位传感器有五只， 其中四只分别安装在汽车头部与尾部的左右两侧，半个轮胎高度的位置上。 考 虑到汽车前进或后退可能跌入水位过高处，汽车四周 学 士 学 位 论 文 BACHELOR ’S THESIS 10 将先接触到水面，尽可能保证汽车在任何情况下都能及时报警。 另一只安装在汽车蓄电池底部，由于蓄电池能在发动机停止时提供汽车电器附件的供电，蓄电池并不防水，而且进水会导致车内中控车窗系统中断，所以在蓄电池底部安装水位传感器。 报警装置将采用渐响式蜂鸣器。 蜂鸣器的特点是体积小、单价低、寿命长、发音高。 由于人们对声音信号比光信号敏感，在警报持续时间较长的情况下，由弱至强的报警音更易引起车内人员注意。 故选用蜂鸣器作为报警器。 停止警报按钮直接控制报警装置，一旦按下停止警报按 钮则终止蜂鸣器鸣响，并且清除各种寄存器内的值，初始化程序。 LED 始终与车外水位是否安全相关。 LED 不受停止警报按钮的控制是因为用户在某些特殊状况下无法确认车外水位状况，在消除警报声后， LED 仍然闪烁则说明车外水位依旧过高，不可盲目打开车门以防止车内进水。 这样双重的报警和提示信号显得十分人性化。 程序流程的介绍 学 士 学 位 论 文 BACHELOR ’S THESIS 11 图 24 程序运行流程图 该报警研究装置将利用 Verilog HDL仿真程序来完成。 首先根据实际情况设置五个水位检测点的安放位置及传感器类型。 如图 24程序运行流程图所示，一旦汽车外围水位达到危险值，将触发传感器产生高电平。 如果 a、 b、 c、 d、四个传感器同时触发警报，那么说明此时属于危险水位，将立刻报警。 其它情况下如触发警报，那么将会有延迟效果可能触发报警，也就是说，只有当触发的高电平持续到一段时间才可能致使警报触发。 这是因为可能遇上雨天或某些特殊情况，导致报警装置误判，这不但会给驾车人造成错误提示，还将造成不必要的恐慌。 为了避免这种情况，所以加入了计数器来计算高电平持续时间，寄存器用来保存和清除当前报警状态。 设计原理 根据优先级别将电路分为了两级，如下图 25 所示为第一级水位检测点触发报警电路的原理图， a、 b、 c、 d 为设立在半个 车轮高度的四个水位传感器。 把发生四个轮子同时浸入水中的情况出现，视为最紧急的一种状态。 传感器连通与门直接接通报警电路。 报警电路请参考图 27。 学 士 学 位 论 文 BACHELOR ’S THESIS 12 图 25 危急情况触发电路 优先级别第二级原理图如下图 26 所示，当情况并非十分危急，但是发生车外局部水位过高状况时，将使用危险应对方法。 车外局部水位过高会导致各种危险情况，有可能致使线路进水从而导致车内中控车锁锁死。 为了让装置能够正确判断是否车外局部水位过高，使用计数器来进行判别。 计数器设置为 六位二进制型计数器，计数器输入端接传感器输出端，当系统不同步时使用复位端可以重置整个系统电路，参考图 27，复位端低电平有效。 图 26 危险情况触发电路 下图 27 为报警电路的原理图，或门连接图 25 与图 26 所示的两种触发电路，无论哪种触发电路触发警报都将使得警示灯 LED 灯长亮起直至水位恢复安全值，当然，也可使用复位端使系统重置，这样也可以消除 LED 灯的闪烁。 与此同时，控制蜂鸣器和车窗提示灯的寄存器接受到输入的高电平后也将输出高电平至蜂鸣器和提示打开车窗车门的指示灯，产生 渐响的警报铃声。 停止警报按键的功能是把控制蜂鸣器和车窗提示灯的寄存器清零。 因为在某些情况下持续的报警声可能会给人带来困扰或者过大的精神压力，导致错误的行为和反映。 但是关闭警报，并不代表危险已经解除，为了避免关声音造成的麻痹大意， LED灯始终与触发电路的输出保持一致，即只要有警报存在，警示灯 LED 就不会熄灭。 而且一旦水位持续不退。