一种汽车制动踏板信号开关装置的制作方法

本发明涉及一种汽车制动踏板信号开关装置，适用于汽车制动踏板动作的检测与制动灯的控制，属于汽车电气控制领域。

背景技术：

在汽车电气控制中，制动踏板动作的检测以及制动灯的控制占有重要位置。制动踏板信号开关用于检测制动踏板是否踩下，如果检测到制动踏板踩下，控制制动灯点亮，警示后面车辆注意行车安全；自动档车辆在检测到制动踏板踩下后才能启动；巡航行驶的车辆在检测到制动踏板踩下后才会推出巡航状态。目前车辆制动踏板信号开关大多数是机械开关，机械式制动开关通常安装在制动踏板的下方，当踩下制动踏板时，制动开关内的运动触点使两个接线柱接通，制动灯亮，松开制动踏板后，制动灯电路断开。这种机械式制动开关在使用过程中易产生故障，影响日常用车，危及交通安全。另外，随着车辆控制系统的发展，需要制动踏板开关进一步提供制动程度信号，有利于控制系统判断当前行车状态，控制发动机和变速器响应驾驶人员的意图，而现有的制动开关只提供制动动作信号，并不能提供制动动作强度信号。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种汽车制动踏板信号开关装置，既能检测制动踏板动作，提供制动灯亮灭的控制接口，又可检测出制动踏板的动作程度，提供制动强度信号接口。

本发明的具体技术方案如下：一种汽车制动踏板信号开关装置，包括活动轴、固定座和安装在固定座上的电路安装盒，活动轴沿其轴向开设有贯穿其两端面的第一通孔，第一通孔内部设有与汽车制动踏板旋转轴上的定位销匹配的销槽，活动轴的外壁设有磁钢；固定座具有贯穿其两端面的第二通孔，第二通孔的内径与活动轴的外径匹配，活动轴穿过第二通孔，在外力作用下可在第二通孔中转动；电路安装盒内设有带线性霍尔效应传感器的信号处理电路，电路安装盒上设有五芯插座，五芯插座与盒内的信号处理电路通过导线连接；活动轴上套设有扭簧，扭簧的一支脚与固定座固定，另一支脚与活动轴固定，在外力作用下，活动轴相对于固定座转动，使扭簧扭转，外力消失后，扭簧恢复带动活动轴转动回到初始位置，当活动轴处于初始位置时，活动轴上的磁钢与信号处理电路的线性霍尔效应传感器所在的平面呈45度角；信号处理电路包括用于与五芯插座连接的电路板插座、用于将12v直流电压转换为5v直流电压的稳压电源模块、用于检测磁场强度的线性霍尔效应传感器、放大电路和开关电路，电路板插座包括电源引脚、接地引脚、制动强度信号引脚、制动灯开关输入引脚和制动灯开关输出引脚，稳压电源模块的输入端连接电源引脚，稳压电源模块的输出端分别连接线性霍尔效应传感器、放大电路和开关电路，线性霍尔效应传感器的输出端分别连接放大电路的输入端和开关电路的输入端，放大电路的输出端连接制动强度信号引脚，开关电路的输出端分别连接制动灯开关输入引脚和制动灯开关输出引脚；其中放大电路用于放大线性霍尔效应传感器输出的霍尔电压，开关电路用于根据线性霍尔效应传感器输出的霍尔电压控制制动灯开关输入引脚和制动灯开关输出引脚之间的通断。

作为本发明的进一步改进，所述活动轴的中部设有环形台阶，环形台阶的外径大于活动轴两端的外径，磁钢安装在环形台阶上；固定座有两个，两个固定座的第二通孔均为台阶孔，活动轴的两端分别穿过两个固定座的台阶孔，当两个固定座连接时，环形台阶的两个台阶面分别抵接两个固定座的台阶孔的台阶面；电路安装盒设置在任意一个固定座上。两个固定座分别套在活动轴的两端，活动轴的环形台阶与两个固定座的台阶孔间隙配合，当两个固定座连接时，环形台阶的两个台阶面分别抵接两个固定座的台阶孔的台阶面，从而对活动轴进行限位，限制了活动轴与固定座发生轴向上的相对位移，提高检测的可靠性。

作为本发明的进一步改进，所述信号处理电路的稳压电源模块采用型号为78m05的三端集成稳压器u1。

作为本发明的进一步改进，所述信号处理电路的放大电路包括第一运算放大器a1，第一运算放大器a1的同相输入端连接线性霍尔效应传感器，第一运算放大器a1的反相输入端连接第一运算放大器a1的输出端，第一运算放大器a1的输出端连接由电阻r2与电容c5构成的第二滤波电路，第二滤波电路连接制动强度信号引脚。

作为本发明的进一步改进，所述信号处理电路的开关电路包括第二运算放大器a2，第二运算放大器a2的同相输入端连接性霍尔效应传感器，第二运算放大器a2的反相输入端连接由电位计r6与电阻r5构成的分压电路的输出端，分压电路的输入端连接三端集成稳压器u1，第二运算放大器a2的输出端经电阻r4连接pmos管q1的栅极，pmos管q1的源极和漏极分别连接制动灯开关输入引脚和制动灯开关输出引脚。

本发明的有益效果：(1)制动踏板动作时带动活动轴在固定座中转动，使安装在活动轴上的磁钢与安装在固定座上的线性霍尔效应传感器之间的夹角发生变化，线性霍尔效应传感器检测到磁场强度变化输出霍尔电压，霍尔电压通过开关电路输出通断信号，可控制制动灯的亮灭，霍尔电压通过放大电路输出放大电压，制动踏板动作越大，输出的放大电压越大，可被汽车控制系统采集使用；(2)本装置结构简单，可靠性高，成本低。

附图说明

图1是汽车制动踏板信号开关装置的结构爆炸图。

图2是汽车制动踏板信号开关装置的装配图。

图3是信号处理电路的结构框图。

图4是信号处理电路的电路原理图。

具体实施方式

本发明提出一种汽车制动踏板信号开关装置，包括活动轴1、固定座2和安装在固定座2上的电路安装盒3，活动轴1的外壁设有磁钢4，活动轴1沿其轴向开设有贯穿其两端面的第一通孔11，第一通孔11内壁设有销槽12，汽车制动踏板旋转轴插入活动轴的第一通孔时，汽车制动踏板旋转轴上的定位销插入销槽，可实现制动踏板动作时带动活动轴转动。固定座2具有贯穿其两端面的第二通孔21，第二通孔21的内径与活动轴1的外径匹配，活动轴1穿过第二通孔21，在制动踏板的带动下可在第二通孔21中转动。为了更好的限制活动轴与固定座在轴向上发生相对移动，本发明优选采用两个固定座，结构如图1和图2所示，活动轴1的中部设有环形台阶13，环形台阶的外径大于活动轴两端的外径，磁钢4安装在环形台阶13上。两个固定座2的第二通孔21均为台阶孔，两个固定座2分别从活动轴1的两端套设在活动轴1上，当两个固定座2相连时，环形台阶13的两个台阶面分别抵接两个固定座2的台阶孔的台阶面。具体的，一个固定座的端面设置有卡扣22，另一个固定座的端面设置有与卡扣22配合的扣槽23，所述两个固定座通过卡扣和扣槽连接。电路安装盒3设置在任意一个固定座上，电路安装盒内设有带线性霍尔效应传感器的信号处理电路，电路安装盒上设有五芯插座31，五芯插座31与盒内的信号处理电路通过导线连接。活动轴1上套设有扭簧5，扭簧5的一支脚与固定座2固定，另一支脚与活动轴1固定，在外力作用下，活动轴相对于固定座转动，使扭簧扭转，当外力消失后，扭簧恢复使活动轴回到初始位置。当活动轴处于初始位置时，活动轴上的磁钢与信号处理电路的线性霍尔效应传感器所在的平面呈45度角。固定座上还开设安装孔24，可使用螺钉、螺栓等将固定座与制动踏板处的车身固定。

如图3所示，信号处理电路包括电路板插座、用于将12v直流电压转换为5v直流电压的稳压电源模块、用于检测磁场强度的线性霍尔效应传感器、放大电路和开关电路，电路板插座包括5个引脚，与五芯插座连接，通过五芯插座与外部设备连接。电路板插座的5个引脚分别为电源引脚、接地引脚、制动强度信号引脚、制动灯开关输入引脚和制动灯开关输出引脚，电源引脚用于连接汽车的12v电源，为信号处理电路获得12v电压；接地引脚用于与车身搭铁连接；制动强度信号引脚用于与汽车电脑连接，输出制动强度信号给汽车电脑；制动灯开关输入引脚和制动灯开关输出引脚用于连接汽车电脑，输出制动灯开关信号给汽车电脑，或者用于连接在制动灯和车身搭铁之间，控制制动灯的亮灭。稳压电源模块的输入端连接电源引脚，稳压电源模块的输出端分别连接线性霍尔效应传感器、放大电路和开关电路，线性霍尔效应传感器的输出端分别连接放大电路的输入端和开关电路的输入端，放大电路的输出端连接制动强度信号引脚，开关电路的输出端连接制动灯开关输入引脚和制动灯开关输出引脚，放大电路用于放大线性霍尔效应传感器输出的霍尔电压，开关电路用于根据线性霍尔效应传感器输出的霍尔电压控制制动灯开关输入引脚和制动灯开关输出引脚之间的通断。

具体的，如图4所示，稳压电源模块采用型号为78m05的三端集成稳压器u1，线性霍尔效应传感器采用型号为ss49e的线性霍尔效应传感器u2，电路板插座的电源引脚、接地引脚、制动强度信号引脚、制动灯开关输入引脚和制动灯开关输出引脚分别对应1-5引脚。电路板插座j1的1引脚连接由瓷片电容c1和电解电容c2组成的输入电源滤波电路，输入电源滤波电路连接三端集成稳压器u1的3引脚，电路板插座j1的2引脚和三端集成稳压器u1的2引脚均接地，三端集成稳压器u1的1引脚经由瓷片电容c4和电解电容c3组成的输出电源滤波电路滤波后输出5v电压，为线性霍尔效应传感器u2、放大电路和开关电路供电。三端集成稳压器u1的1引脚还经瞬态抑制二极管d1接地，用于过压保护和防静电。线性霍尔效应传感器u2的1引脚接地，线性霍尔效应传感器u2的3引脚连接三端集成稳压器u1的1引脚，线性霍尔效应传感器u2的2引脚连接由r1和c6构成的第一滤波电路后分别连接放大电路和开关电路，放大电路包括第一运算放大器a1和由电阻r2与电容c5组成的第二滤波电路，第一运算放大器a1的同相输入端作为放大电路的输入端连接第一滤波电路，第一运算放大器a1的反向输入端与其输出端连接，第一运算放大器a1的输出端连接第二滤波电路，第二滤波电路连接电路板插座j1的3引脚。开关电路包括第二运算放大器a2、分压电路和pmos管q1，第二运算放大器a2的同相输入端作为开关电路的输入端经电阻r3连接第一滤波电路，第二运算放大器a2的反相输入端连接由电位计r6与电阻r5组成的分压电路的输出端，分压电路的输入端连接三端集成稳压器u1的1引脚，通过调节电位计r6，实现调整第二运算放大器a2反相端的电压。第二运算放大器a2的输出端经电阻r4连接pmos管q1的栅极，pmos管q1的源极和漏极分别连接电路板插座j1的4引脚和5引脚。第一滤波电路中的电容c6的两端并联有稳压二极管d2，第二滤波电路中的电容c5的两端并联有稳压二极管d3，用于信号过压保护。

当制动踏板被踩下时，带动活动轴旋转，随着制动踏板被踩下深度的不同，磁钢旋转角度不同，导致线性霍尔效应传感器所处磁场强度不同，其输出不同电位的霍尔电压信号，而当制动踏板被释放时，活动轴在扭簧的带动下转动回到初始位置。一方面霍尔电压信号经第一运算放大器放大，第一运算放大器输出直流电压信号，经五芯插座向外部设备提供随制动踏板被踩下深度不同而不同的直流电压信号。另一方面，霍尔电压经第二运算放大器比较，第二运算放大器输出比较信号控制pmos管导通或关断，当制动踏板被踩下时，pmos管导通，制动灯开关输入端和制动灯开关输出端接通，电流可以从开关输入端流向制动灯开关输出端进一步流向负载，制动灯点亮；当制动踏板被释放时，pmos管关断，制动灯开关输入端和制动灯开关输出端之间呈高阻状态，制动灯熄灭。还可通过调整电位计调整制动信号的灵敏度。