一种汽车防落水机械式感应系统的制作方法

1.本实用新型涉及电气自动化领域，具体为一种汽车落水传感器。


背景技术：

2.随着极端天气增多，暴雨、洪水造成的汽车浸水情况频繁发生，在水边驾驶不慎落水的情况也时有报道。一旦汽车进水、落水，便非常容易造成汽车发动机和电路损坏，带来严重的经济损失；而如果人在车内，还会因汽车沉没或被浸没，给人带来严重的溺水死亡风险。
3.针对此问题，目前有多种解决方案设计，例如专利《zl201510415382.9 汽车溺水自救装置》，在车身各处安置多个水位计，通过水位计判断进水情况，并触发玻璃爆破装置和救生气囊，协助驾驶员逃生；再例如《zl201310437820.2 一种汽车溺水救生系统》同样使用水深传感器和车身姿态传感器判断汽车是否落水，并在必要时打开气囊，使车体浮起。
4.但是，上述传感器均为与主控相连的电子传感器，依赖于主控系统并需要长时间供电。而经报道，在落水、进水时，汽车电气部件是有一定概率短路、断路的。此时，与之关联的传感器也必然随之失灵。作为安全救济部件，这种情况应当尽可能避免，应尽可能使安全系统独立于汽车主控。但这需要考虑供电和密闭防水问题，尤其是装置需要保证长时间处于带电待机状态，要么还是需要接入汽车电气部分，要么需要安装频繁充电的独立电源，要么需要安装自供电的发电模块：第一种方式仍存在电气短路影响的隐患；第二种方式使用不便容易因人为疏忽导致断电失效；第三种方式需要增加单独的供能模块，汽车一旦长期在车库等地停放，便缺少可靠的额外供能手段。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种汽车防落水机械式感应系统，以解决其电路在进水情况下不够可靠，需要长期独立供能的问题。
6.具体的技术方案如下：
7.包括安置在车身各处的若干个感应器组合，独立于车载电源系统之外的电池和气囊启动装置，其特征在于：
8.每个感应器组合包括一个压差开关和多个压力开关，压差开关与压力开关均为no常开型开关，且所有开关相互串联，与电池和气囊启动装置组成闭合电路；同时，所有感应器组合相互并联；
9.压差开关位于感应器组合底部，其低压腔连通到汽车落水后的危险水位以上高度，高压腔入口位于低压腔入口以下，靠近感应器组合底部；
10.压力开关数量为偶数个，且其安装方向平行于汽车底盘，其入口方向两两相反，入口水平高度与压差开关高压腔入口水平高度一致;
11.压差开关与压力开关启动压力均为危险水位到压力开关入口和压差开关高压腔入口的高度差的水压。
12.进一步的，所述感应器组合安装在汽车底盘，所述汽车落水后的危险水位位于汽车发动机进气口底部。
13.进一步的，所述感应器组合安置在汽车底盘上方，压差开关高压腔入口和压力开关入口紧贴汽车底盘。
14.进一步的，所述压力开关数量为2个，且压力开关入口分别垂直于汽车纵轴，朝向两侧方向。
15.通过上述设置，仅有压差开关和压力开关全部闭合时，电路才能启动。由于压力开关感压方向相反，而压差开关测量的是高度方向的压力差，各个开关的触发压力方向完全不同。因此在颠簸、振动、风压较大或汽车过浅水产生水流冲击使某一个开关误开时，由于此类情况压力、受力方向一定，其不同方向的开关，特别是感压方向相反的开关便不会被启动。而在水位确实涨至危险水位后，由于在底盘位置各个方向的水压均相等，因此所有开关便会闭合，电路启动。上述设置减少误触的可能性。
16.进一步的，所述气囊启动装置为雷管、风机、气泵中的一种或多种。雷管是反应式气囊的启动装置，通过雷管使气源火药(如叠氮化钠)爆炸，使气囊展开。风机和气泵则是直接为气囊充气。
17.进一步的，所述气囊启动装置还包括主控系统。
18.进一步的，主控系统中包括通讯模块和卫星定位模块。
19.进一步的，所述主控系统连接有雨滴传感器，雨滴传感器安装在汽车底盘以上，危险水位以下高度。
20.进一步的，所述压差开关为微压差开关，其压力膜片为防水硅胶膜片。
21.进一步的，所述压力开关为膜片式压力开关。
22.本实用新型的有益效果，通过串联多个方向不同的机械式压力开关，可以仅在水位上涨到危险水位高度时启动电路，防止因为风压、振动或浅滩水流冲击导致误触。
23.由于所有开关串联，因此在所有开关未同时闭合时，电路不会损耗电能。因此此传感系统可独立于车载电源之外长期运行，条件合适的话可以实现免维护，不会受汽车电源电路故障影响。对于低频使用的安全防护装置，此设计相比目前大多数技术方案更具安全性和实用性。
24.在上述基本设计的基础上，电路中可以加装通电后启动的电子主控系统，一方面可以连接水滴传感器等感应浸水情况的传感器，在电路启动后，判断浸水情况，结合压力开关进一步避免误触的可能性；另一方面可以启动远程通讯模块和卫星定位模块，将汽车落水、浸水警报、位置信息发送给车主或其他安全监控单位。在不会长期消耗电能的情况下实现智能化操作。
附图说明
25.图1为本实用新型感应器组合电路原理图；
26.图2为本实用新型感应器组合结构布置示意图正视图；
27.图3为本实用新型感应器组合结构布置示意图侧视图；
28.图4为本实用新型实施例1车上安装位置示意图；
29.图5为本实用新型实施例1电路原理图；
30.图6为本实用新型实施例2气囊启动装置部分电路原理图；
31.图中：
32.1-感应器组合，11-压差开关，111-压差开关高压腔入口，112-压差开关低压腔入口，12-压力开关，121-压力开关入口，2-气囊启动装置，3-气囊，4-电池，21-主控电路，22-雨滴传感器，23-继电器，24-雷管，5-危险水位。
具体实施方式
33.下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
34.实施例1
35.参见图4和图5，本实施例包括紧贴在车头和车尾的底盘上方的两组感应器组合1，两组感应器组合1先并联，再与两套气囊发生装置2电池4串联。
36.参见图1，其中每组感应器组合1包括一个压差开关11和两个方向相反的压力开关12。压差开关11与压力开关12均为no常开型开关，且所有开关在电路中相互串联，与电池4和气囊启动装置2组成闭合电路。
37.参见图2~图4，压差开关11位于感应器组合1的底部，其低压腔入口112连通到汽车落水后的危险水位5以上高度，高压腔入口111位于低压腔入口112以下，靠近感应器组合1的底部；同时，感应器组合1紧贴汽车底盘上方安装，压差开关高压腔入口111和压力开关入口121均紧贴汽车底盘。两个压力开关入口121的朝向水平于汽车底盘，并分别垂直于汽车纵轴，面向两侧车门方向。由于感应器组合1整体紧贴汽车底盘上方安装，压差开关高压腔入口111和压力开关入口121均紧贴汽车底盘。
38.压差开关11和压力开关12分别为市售的膜片式微压差开关和气液两用qpm膜片式压力开关。其原理均为薄膜膜片受压变形后，推动开关金属片移动并与电路触点接触，从而使触电连通，电路通路。同时，市售压差开关和压力开关均有压力调节装置，具体的形态为直接或间接压在膜片上的螺栓或螺帽，市售微压差开关在螺栓上还有压力标尺盘。拧紧或拧松压力调节装置可调整螺栓、螺帽的伸出长度，挤压调节膜片，改变其初始压力及变形的阻力，从而调节开关的启动压力。
39.通过转动压力调节装置调节压差开关11与压力开关12，使压差开关与压力开关启动压力均为危险水位5到汽车底盘的高度差的水压。具体的，对于一辆底盘据地面高度15cm的汽车；设定其发动起进气口底端位置为危险水位，正常行驶时，危险水位距离地面40cm。则压差开关11和压力开关的启动压力分别设定为：
40.p=ρgh≈2.5kpa
41.由于上述压强较小，因此单个开关具有较大的误触隐患。但通过上述三个开关的串联设置，仅有压差开关11和压力开关12全部闭合时，电路才能启动。由于压力开关12的入口121水平于底盘且方向相反，其感压方向相反，而压差开关12测量的是高度方向的压力差，所以各个开关的触发压力方向完全不同。因此在颠簸、振动、风压较大或汽车过浅水产生水流冲击使某一个开关误开时，与外力方向不同的其他开关，特别是感压方向相反的开关便不会被启动。而在水位确实涨至危险水位5后，由于在底盘位置各个方向的水压均相等，因此所有开关便会闭合，电路启动。上述设置减少误触的可能性。
42.同时，在感应器组合1中的三个开关没有闭合的情况下，电路为开路，不会额外消
耗电能。只有感应器组合1中的开关全部闭合，电路才接通。
43.汽车前后两组感应器组合1相互并联，无论车头还是车尾被水淹没超过危险水位5，都会使与电池4、气囊启动装置2连接的电路闭合。
44.气囊3为叠氮化钠反应式气囊，分别安置在车头车尾底盘上方。气囊启动装置2为叠氮化钠气囊3的爆炸雷管以及配套的继电器。而当电路闭合接通时，气囊启动装置2过电，引爆叠氮化钠，使气囊3快速充气，在车头和车尾同时产生浮力。帮助汽车在水中浮起，避免被水淹没。
45.所有电路部件及接头均做好绝缘防水处理，使用防水胶和防水套管进行封装，避免进水。感应器组合1外套装密闭外壳，所有开关入口伸出外壳，而除开关入口外包括电线出入口全部用防水胶密封，减少装置失效隐患。
46.一般的轿车重量在1~1.8吨，包括乘客与其他载荷在内，一般不超过两吨。由阿基米德定律推算可知，容积2立方米气体的气囊，结合轮胎等汽车自身体积，即可保证轿车不会被水全部淹没。在未充气时，气囊可折叠收纳。同时雷管启动所消耗的电量很小，因此装置用电量少，电池可采用普通的干电池甚至纽扣电池。由此，装置部件体积可以很小，使其对车体影响小，也便于做防水防震，因此更加安全。加上待机时间长，具有良好的实用性。
47.实施例2
48.在感应器组合1、气囊启动装置2和电池3组成的电路中，气囊启动装置2中还包括主控芯片21。参见图6，主控芯片21连接继电器23，通过继电器控制雷管24启动。主控芯片21为stm32等单片机，也可以为简易的arduinouno3等嵌入式开发板，主控芯片21上安装有雨滴传感器22，雨滴传感器22安装在汽车底盘以上，危险水位以下高度。其余部件设计与实施例1相同。
49.当感应器组合1的开关全部闭合，电路通路时，主控芯片21通电启动，同时雨滴传感器22开始工作，当雨滴传感器22被水浸润时，主控芯片21收到信号控制气囊启动装置2的继电器23工作，使雷管24通电并引爆气囊。当雨滴传感器51上没有水，没有信号时，主控芯片5判断为误报，不予继电器23通电。
50.这样，只有各组开关同时触发，同时雨滴传感器切实检测到被水淹没时，才能使气囊工作，这样既能避免雨滴传感器容易因潮湿、雨水飞溅等因素误触发的问题，也能在感应器组合1的压力感应之外补充浸水感应，能够进一步避免感应器组合1因特殊意外情况产生的全方位外界压力导致的误触。而主控、传感器均在各开关闭合后才开始工作，平时不消耗电量，因此也能保证系统的长时间待机。
51.实施例3
52.在实施例2的基础上，主控芯片21上还加装有无线通讯模块和卫星定位模块，例如a7670系列4g通讯模块和atgm336h北斗/gps兼容模块。在电路通路，主控芯片开始工作后，将感应器组合1启动的信号发送给车主或其他管理平台，进行示警和通知，并通过卫星定位模块定位车辆位置，发送给用户，便于查找和跟踪车辆。如果感应器组合1受压启动，而雨滴传感器22没有信号，则将故障信息发送给用户用以提醒。
53.实施例4
54.气囊启动装置2为与气囊3连接的风机以及配套的继电器。其余设计与实施例1相同。
55.当电路连通时，风机启动，向气囊内充气。为保证充气效率，需使用大风量轴流风机且风机进气口高度在危险水位以上。
56.实施例5
57.感应器组合1共有4组，分别在汽车底盘四角安置，气囊3和气囊启动装置2共有4组，分别在汽车四边安置，其余设计与实施例1相同。增加感应器组合和气囊数量分步，能全面感应车身各处的浸水情况，平衡分布的气囊能进一步减少汽车水中侧翻的可能。
58.综上，本实用新型通过串联多个方向不同的机械式压力开关，可以仅在水位上涨到危险水位高度时启动电路，防止因为风压、振动或浅水位水流溅起冲击导致误触。
59.由于所有开关串联，因此在所有开关未同时闭合时，电路不会损耗电能。因此此传感系统可独立于车载电源之外长期运行，条件合适的话可以实现免维护，不会受汽车电源电路故障影响。对于低频使用的安全防护装置，此设计相比目前大多数技术方案更具安全性和实用性。
60.在上述基本设计的基础上，电路中可以加装通电后启动的电子主控系统，一方面可以连接水滴传感器等感应浸水情况的传感器，在电路启动后，判断浸水情况，结合压力开关进一步避免误触的可能性；另一方面可以启动远程通讯模块和卫星定位模块，将汽车落水、浸水警报、位置信息发送给车主或其他安全监控单位。在不会长期消耗电能的情况下实现智能化操作。
61.以上所述仅为本实用新型专利的较佳实施例，并不用以限制本实用新型专利，凡在本实用新型专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型专利的保护范围之内。