专利名称：机动车信号遥感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种为机动车传递交通信号的超声波遥控装置，为驾驶员提示各种交通信号，增加机动车安全性能的机动车信号遥感器。
背景技术：
目前，机动车通常运用灯光或喇叭发送行驶信号，依靠驾驶员主动寻找、观察交通标志和前后车辆指示灯判断路况而做出相应操作，这种信号传递、接收方式对驾驶员的注意力提出较高要求，延迟了驾驶员的反应时间。在能见度较低的雨雾天气，驾驶员观察相临车辆存在较大困难；机动车为满足舒适要求，全车密封，不容易听清车体外部声音讯号；驾乘人员注意力容易被车载音响、谈话等分散；色盲人员无法分辨信号灯颜色，这些缺陷导致驾驶员不能及时掌握、判断路况，是大多数交通事故的主要原因。
发明内容
为了克服灯光信号传递不能被及时接收不足，本实用新型提供一种机动车信号遥感器，集成超声波编码调制、振荡驱动、接收放大、解调解码、隔离触发的发射、接收、控制电路。不仅能保证机动车行驶信号转换为编码超声波信号后能被其他机动车驾驶员接收，而且能保证驾驶员在较短的时间内作出反应，同时还解决了色盲人员分辨不清信号灯颜色的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是在集成电路中，超声波发射电路的编码电路数据线顺序与机动车转向、刹车、停车等信号灯开关连接，编码电路与载频振荡器连接，把机动车行驶信号转换成编码超声波信号发送；接收电路中的接收头与电压信号放大器、锁相环电路、解码器、触发器、隔离触发电路连接，隔离触发电路与语音、灯光提示电路开关连接，把接收到的编码超声波信号转换成语音和灯光提示信号；交通标志上安装感应开关或定时开关与编码电路、载频振荡器相连，把交通标志信号转换成编码超声波信号。
本实用新型的有益效果采用编码超声波传递信号，既可准确向其他车辆发送信号，表达自己的行车意图，又可及时接收其它车辆和交通标志的信号，了解路况，可以保证交通信号在一出现就能被及时、准确、有效地接受并提示驾驶员，增加了驾驶员的反应时间，提高机动车的安全性能。避免因粗心、疏忽导致交通事故的发生；改变机动车驾驶员主动寻找交通信号为直接接收交通信号，使交通信号传递及时、准确、有效。提高机动车安全性能，解决了色盲人员分辨不清信号灯颜色的困难，可以大幅度降低交通肇事率，减少人民生命财产损失，带来巨大的社会和经济效益。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是机动车信号遥感器信号传递示意图。
图中1、发射器A；2、发射器B；3、接收器A；4、接收器B；5、交通标志信号发射器。
图2是发射电路。
图3是发射电路D3分解图。
图4是接收电路。
图5是控制电路。
图6是灯光提示仪表盘。
图中1、是后车超车信号灯；2、是前车左转弯信号灯；3、是前车减速信号灯；4、是前车右转弯信号灯；5、是交通标志信号灯；6、代表机动车车身。
具体实施方式
本实施例采用两组四路超声波遥控电路对机动车信号遥感器技术方案进行说明，机动车遥感器和交通标志信号发射器共同组成机动车遥感器的传递、接收系统。机动车遥感器由机动车转向灯、刹车灯连接两个能分别向前、后发射超声波信号的超声波编码调制、振荡驱动发射电路与两个能从前、后两个方向接收超声波信号的接收放大、解调解码电路连接一个由解码电路驱动的语音灯光提示电路组成。发射电路开关与机动车左、右转向灯、刹车灯、手刹等操作部件连接，用编码器给每种交通信号设定编码，当驾驶员的驾驶动作接通开关，就把行驶信号转变为编码超声波信号通过发射电路传递给其他车辆；接收电路从前后两个方向接收到其他机动车信号或交通标志信号，解码后立即驱动相对应的灯光、语音提示电路播放提示信号，使驾驶员及时了解路况，从而达到安全行车的目的。
超声波遥控命令的编码、解码工作由专有编码、解码集成电路担任，编码器、解码器如图2、图5中的VD5026/VD5027，分别有A1∽A7-7根编码线(或称地址线)，每根线可以有4种状态“1”、“0”、“开路”和第4态(记为TH)。可编出4的7次方＝16384种地址编码，发射器中编码器的地址设置与接收器解码器完全相同，两者的振荡电阻也相同，由发射器输出的编码信号被解码器接收后，能被正确解码，再由解码后的信号驱动控制电路。编码超声波信号可以避免其他超声波信号造成功能紊乱。
机动车信号遥感器结构分为发射电路与接收电路两部份，机动车的左、右转向灯、刹车灯与前、后两组超音频振荡器，编码调制、振荡驱动、超声波发生器连接组成前后A、B两个发射电路，前后两个超声波接收头接收信号，与放大解调、解码电路连接组成前后A、B两个接收电路，解码后的信号通过控制机构驱动语音灯光提示电路。
为达到能分别向机动车前后两个方向发射和接收信号的目的，必须在机动车的头部和尾部各装备一个发射器和接收器。如
图1(机动车信号遥感装置信号传递示意图)，每部车前部装有发射器A和接收器B，尾部装有发射器B和接收器A，车头发射器A的编码器与车尾接收器A的解码器地址设置、振荡电阻相同为一组，车头接收器B解码器与车尾发射器B编码器相地址设置、振荡电阻相同为一组且与另一组相区别而不相干扰，交通标志信号发射器编码与发射器B相同。因此车头接收器B只能接收其它机动车尾部发射器B和交通标志所发出的超声波信号，而迎面交会车发射器A发出的超声波信号、自身发出被反射回来的超声波信号不能被解码；车尾只能接收其它机动车头部发射器A所发出的超声波信号，交会车尾部发出的信号也不能被解码，避免发生信号紊乱。
一、开关设置如图2(发射电路)所示，一个发射电路有4条数据线D0、D1、D2、D3可接至开关，前后两个发射器就有8条数据线可连接开关，范例中设置开关如下左转向灯接至发射器B数据线D0和发射器A数据线D0，右转向灯接至发射器B数据线D1，刹车灯接至发射器B数据线D2，交通标志信号发射电路采用发射器B相同编码器、地址设置与振荡电阻也相同，开关接至数据线D3。开关信号经接通、振荡、编码、发射，被接收后分别与接收器解码器VD5027中的D0、D1、D2、D3相对应，也就分别与隔离触发电路相对应，因此，机动车内各组D0-D3每接通一次，就可遥控相应的语音提示信息播放一次，完成传送交通信号的目的，如打开左转向灯，发射器A、B数据线D0接通，A、B发射电路同时向前、后发送编码超声波信号，遥控前、后车辆接收电路相应的控制件，驱动语音电路播放“后车超车，请注意避让”信号或“前车左转弯，请注意避让”信号。
二、发射电路发射电路如图2(发射电路)所示。约40KHZ的载频振荡器由定时集成电路555，电阻R1、R2、R3，电容C1、C2等组成，振荡频率可由R1或R2或C1调整。振荡信号从555的第3脚输出，推动超声波发生器ST发射超声波。遥控命令编码电路由VD5026担任，其所有地址线均接地，数据线D0、D1、D2、D3各通过一个电阻接电源正极，同时又各连到一个机动车内开关。为分析方便及清晰可见，现分解出其中的一路(D3)重画于图3(发射电路D3分解图)中，从该图可以清楚地看出，当开关AN4未按下时，VD5026数据线D3上为高电平，同时TE端也为高电平。当按下AN4时，数据线D3被置为低电平，并通过二极管D4把TE端也拉为低电平，由VD5026特性知，TE端为低电平，编码信号即从DOUT端输出。该编码信号中携带了“数据线D3＝0”这一信息。当松开按钮AN4时，D3线立即由电阻R13拉向高电平，二极管D4截止，TE端因接有电容C4，不能立即回到高电平，须经过一定时间，C4才会被充电至高电平(电源UDD通过电阻R9对其充电)，在这一小段时间里，VD5026继续输出编码，但此时编码中所包含的数据线D3的信息不再是“D3＝0”，而是“D3＝1”。综上所述，每接通一次开关AN4，数据线D3先低后高的两种信息就依次地从DOUT端输出。VD5026第17脚DOUT端输出的编码经过三极管T倒相后去调制振荡器555，555的第三脚输出载频脉冲，通过超声波发生器ST发射超声波信号。可以设置电位器调整超声发射器件的辐射功率控制传播距离，一般超声波传播距离控制在40M∽60M之间为宜，也可通过电位器与车速传感器连接，适应不同车速不同传播距离的需要。
三、接收电路1、接收头超声波本身具有方向性，可使用指向角为40°或更小角度的超声波发射器和接收头，使发射器、接收头具有更强的指向性。超声波接收头如附图4(接收电路)所示，超声波接收器SR收到发射器发出的经编码信号调制的超声波，转换成微弱的电压信号进入放大器μA741放大，放大后输出的仍是编码信号调制的40KHZ的载波，又进入锁相环电路NE567的第3脚。当输入的信号频率落在锁相环电路的中心频率时，NE567的第8脚能立即变为低电平，锁相环电路的中心频率由Rw和C4共同确定，调整为符合所接收超声波的频率(约40KHZ)，这样，NE567起到了解调作用，从第8脚输出的波形与发射电路中编码器VD5026第三者7脚输出的波形相同。
2、解码电路遥控命令的解码工作由专用解码集成电路VD5027担任，解码器5027的地址设置(A0∽A7接法)与编码器VD5026完全相同，如附图5所示，两者的振荡电阻(图3中R9)也相同，因此由接收头输出的编码信号送入解码器VD5027第三者4脚后，能被VD5027正确解码，编码器的D0∽D3的状态同时出现在解码器的D0∽D3端并锁存，因此，当发射器开关AN4每按动一次，编码器数据线D3先低后高两种状态这一信息就会依次先后从其DOUT端输出。解码器收到了这一信息，其数据线D3就会重现，编码器数据线D3的状态—先低后高，该电平值由低到高的上跳变可用于触发记忆电路-D触发器F4。
3、记忆电路如图5(控制电路)所示，4个D触发器F1∽F4构成记忆电路，它们是由两片CMOS双D集成电路CD4013组成的，每片CD4013内部包含有两个独立的相同的D触发器。各D触发器的D端与Q端相连，CP端每触发一次(加给一个正跳变信号)，Q端的电平状态就变换一次，称为翻转一次。由图可知，F1∽F4分别接受VD5027的D0∽D3的触发，以F4为例，每当发射电路中的开关AN4按动一次，VD5027的D3线的电平就会出现一次上跳变，于是触发F4翻转一次。F1∽F4的RD端均接一个电容到电源，目的一是开机上电时，各RD端恢复为低电平，使D触发器进入正常工作状态；二是在RD端电容共同并联一个开关按钮AN作为复位键。当司机发现所接收到的信号后按AN键以示确认，AN键复位的同时给RD端重新上电，输入一个高电平，根据解发器F1∽F4特性知道，RD端施以高电平(包括悬空)时，能使Q端为“0”，从而达到复位的目的，稍后电容充电满，RD端成低电平，复位结束进入工作。设置复位键的目的在于机动车驾驶员被动接收到交通信号后作出反应，以示确认。
4、受控对象图5(控制电路)中，由4个光耦双向可控硅LE1∽LE4组成隔离触发电路。当D触发器F4的Q端为高电平时，通过电阻R4向发光二极管LED4及光耦LE4的一次侧注入电流，于是光耦LE4的二次侧双向硅就导通，同时这一状态由指示灯LED4(设置成遥感器仪表盘)点亮而指示。当Q端为低电平时电路断开，因发射器AN4每接通一次，该端即翻转一次，因而AN4能控制隔离触发电路。隔离触发电路通过双向可控硅SCR1∽SCR4与语音集成电路相接，当光耦可控硅LE1的二次侧导通，所对应的可控硅SCR1导通，语音电路IC4得电后其(2)脚输出语音讯号，经功放IC5放大，推动扬声器BL发出相应的语音提示信息。由扬声器播放提示语音信号时，有可能会影响其他乘客，因此也可以给驾驶员配戴耳机，语音信号只对驾驶员进行提示，不干扰乘客。
四、交通标志信号发射器交通标志信号发射器固定在各种交通标志上，工作原理与车载机动车信号遥感器完全相同，区别在于交通标志信号只由机动车头部接收器B接收，因此只需一组发射电路，且编码器的地址设置、振荡电阻必须与接收器B的相同，开关设置可分为两种，一种是在繁忙路段持续发送信号，使用时钟电路连接开关电路，每间隔一段时间接通一次开关，定向发射一次信号。另一种为车辆稀少路段，可在相距一定距离的道路路面埋设感应线圈，当有同向过往车辆时接通电路并发送超声波信号，开关与编码器数据线D3相接，即驱动来车语音集成电路中“前方路况复杂，请注意交通标志”语音提示。
五、仪表盘设置通过超声波传输交通信号，不仅可以触发语音集成器导通扬声器进行语音提示，也可通过在驾驶座仪表板设置灯光仪表向驾驶员提示接收到的交通信号。图5接收电路中各个触发电路都串联有指示灯LED1∽LED4(发光二极管)，指示灯用相对应的交通信号标明，制作成仪表，如图6(仪表盘示意图)所示。仪表盘中间方框6代表机动车，左下方1为后车超车信号灯，左上方2为前车左转弯信号灯，右上方4为前车右转弯信号灯，正上方3为减速信号灯，右边最上角5为交通标志信号灯，通过仪表盘指示灯亮、灭可以形象地向驾驶员提示交通信息，驾驶员只要观察仪表盘就能获知相临机动车的行驶情况。
六、语音电路语音集成电路把所需的机动车行驶信号提示语音储存在集成电路，与相应的控制开关连接，因此接收的超声波信号可以驱动相应的语音提示。在此为说明原理，仅以机动车减速、左转弯、右转弯、交通标志4种交通信号进行说明。转向信号，语音提示为“前车左转弯，请注意避让”，“后车超车，请注意避让”，“前车右转弯，请注意安全”；减速信号提示“前车减速，请保持车距”；交通标志信号为“前方路况复杂，请小心驾驶”。隔离触发电路通过双向可控硅SCR1∽SCR4与语音集成电路相接，当光耦可控硅LE1的二次侧导通，所对应的可控硅SCR1导通，接通对应的语音回路，播放提示语音。
七、工作过程以左转向灯信号为例，机动车在公路上行驶，当驾驶员打开左转向灯时，一方面向前车示意超车，一方面向后车示意左转弯，这时接通左转向灯开关，相当于同时按下前后两个发射器A、B数据线上D0的开关AN1，发射器A、B数据线D0都被置为低电平，并通过二极管D1把TE端也拉为低电平，各自的编码信号即从DOUT端输出，经过三极管T倒相后去调制振荡器555，从第3脚输出载频脉冲，A、B两个超声波发生器的ST分别向前、后车发出不同的超声波信号。
后车接收头B超声波接收器SR收到发射器B发出的经编码的超声波，转换成微弱电压经放大、解码，触发接收器B触发器F1翻转一次，即光耦双向可控硅LE1二次侧导通，对应SCR1导通，仪表盘前车左转弯灯(发光二极管LED1)亮，语音集成电路前车左转弯信号回路导通，输出语音信号，经IC5放大，推动扬声器BL发出“前车左转弯，请注意避让”的语音警告。相同原理，前车接收头A超声波接收器SR收到发射器A发出的超声波信号，经解码后导通后车超车语音集成电路，发出“后车超车，请注意避让”的语音警告。
驾驶员听到语音警告后，按复位键AN，向触发器F1的RD端加高电平，Q端翻转一次，光耦双向可控硅LE1断开，警示灯灭，语音警告结束，接收器重新进入待命状态。因为驾驶员在超车前打开转向灯，前车驾驶员在后车驶入超车道，通过倒车镜发现后车前就可获知后车的超车意图，提前作出相应的避让，确保机动车在行驶中的安全。
以上简单的四路超声波遥控装置基本可以说明传递交通信号的原理，该装置可以起到及时、准确传递交通信号，提高机动车安全性能的作用。
权利要求1.一种机动车信号遥感器，集成超声波编码调制、振荡驱动、接收放大、解调解码、隔离触发的发射、接收、控制电路，其特征是发射电路的编码电路数据线顺序与机动车各类信号灯开关连接，编码电路与载频振荡器连接。
2.根据权利要求1所述的机动车信号遥感器，其特征是接收头与电压信号放大器、锁相环电路、解码器、触发器、隔离触发电路连接，隔离触发电路与语音、灯光提示电路开关连接。
3.根据权利要求1所述的机动车信号遥感器，其特征是与交通标志感应开关或定时开关连接的载频振荡器与编码电路相连。
专利摘要一种能把机动车灯光信号、交通标志信号转换成编码超声波信号进行传递的机动车信号遥感器，它与机动车转向灯、刹车灯或感应开关连接，给每种行驶信号或交通标志信号设置固定编码，通过操纵机动车或感应开关，把行驶信号和交通标志信号转换成编码超声波信号并发射给其他机动车；接收头连接解调、放大、解码电路、控制电路和语音、灯光提示电路，把接收到的其他机动车、交通标志发射的编码超声波信号转换成相应内容的语音、灯光信号提示驾驶员，提高机动车行驶的安全性能。
文档编号B60Q1/34GK2754939SQ0326561
公开日2006年2月1日 申请日期2003年6月9日 优先权日2003年6月9日
发明者费向全 申请人:费向全