专利名称：机动车电子自动限速装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对偏离正常非电工作状态的有害变化直接起反应的自动紧急保护装置，该装置可于事后自动复原，更确切地说，是一种对机动车辆的车速实现自动限制的电子装置。
目前对机动车辆进行限速的方法是在机动车的汽化器节气门上加装限位挡片及在汽化器节气门拉杆或节气门钢索上加装限位套，其目的是减小汽化器中节气门的开度，以限制机动车辆超过某一最高速度，这种方法只能降低车辆的最高行驶速度，不能随道路及公路的情况而限制车速。此外，道路或公路上安装的限速标志，只是对司机起到提醒的作用，而机动车辆的行驶，则完全依靠司机的人为作用，不能自动对其限制速度，由于超速行驶而造成的交通事故时有发生，因此对机动车辆限速则是很有意义的。
本实用新型的目的是提供一种对机动车辆在偏离正常高速行驶状态下的自动限速装置，它能使在要求限速的路段里的车辆，严格地控制在被限速度以下行驶，并对超速行驶的车辆实行强制减速，以减少因超速引起的事故。
本实用新型是由以下部件联接购成的，一个安装在限速标牌内或埋设于地下的信号发射装置，发射某一频率并代表某一设定限速额的红外线或电磁信号，该信号由一接收装置接收，该信号通过接收装置是由红外接收器件或电磁感应线圈及相应的三极管、电阻、电容成电气联接构成的信号接收电路、音频译码电路及相应电阻、电容成电气联接构成的解码电路、时基电路、模拟开关、三态同相8D触发器、反相器及相应的二极管、三极管、电阻、电容成电气联接构成的互锁记忆开关电路、三极管、数码管、二极管及相应电阻、电容成电气联接构成的限速显示电路，时基脉冲电路、三极管、电阻、电容成电气联接构成的时基脉冲电路、三输入与门电路、计数器、二极管成电气联接构成的车速比较器电路、双时基集成电路的一组时基电路、可控硅、二极管、三极管、及相应电阻、电容成电气联接构成的模拟转换开关电路、双时基集成电路的一组时基电路、大功率电源模拟开关、三极管、压电蜂鸣器及相应电阻、电容成电气联接构成的超速警告电路、大功率电源模拟开关、二进制14级分频器、二极管、三极管及相应电阻、电容成电气联接构成的电源延迟关断电路、集成稳压器构成的电源电路、里程表软轴联接器和在连接器上安装的光电开关器件及相应的电阻成电气联接构成的车速脉冲检测电路、计数器及相应电阻成电气联接构成的超速脉冲计数器电路及二极管、三极管、继电器及相应电阻、电容成电气联接构成的熄火开关电路，构成接收发射的限速信号以降低车速，该装置的车载部分可安装在驾驶室内，车速脉冲检测电路通过光电器件与车速里程表的软轴相联接，随软轴转动，将光脉冲变为电脉冲，并传送给信号接收装置中的车速脉冲检测电路。脉冲信号控制，将由车速脉冲检测电路检测出的车速脉冲信号和由互锁记忆开关传出的限速指令信号相比较，当车速超过限速要求时，车速比较器电路输出超速脉冲信号，此信号触发模拟转换开关，使模拟转换开关电路翻转，并输出控制信号，使超速警告电路工作，发出声光警告信号，并使限速显示电路中数码管显示的限速数字发生闪亮，模拟转换开关电路翻转后还使超速计数器电路对超速后的车速脉冲开始计数，当计数到一定数值时，由超速计数器触发熄火开关电路，使车辆的发动机熄火，车辆熄火后滑行减速到限速额以下时，车速比较器电路停止输出超速脉冲信号，模拟转换开关电路复位，超速警告电路和超速计数器电路停止工作，并由模拟转换开关电路使熄火电路复位，接通发动机的点火电路使车辆继续行驶。电源延迟关断电路则是为了车辆在限速路段内临时停车时，关断点火开关后能将停车前这一路段内限制的速度／记忆一段时间而设置的，也就是在记忆的时间内，保留停车前的限速指令，便于再次启动时，仍能继续限速。
图1为机动车电子自动限速装置的原理方框图；图2为机动车电子自动限速装置中车载部分电原理图；图3为限速信号发射器的电原理图；图4为车速检测脉冲信号发生装置结构原理示意图；图5为软轴连接器结构示意以下结合附图详细描述如下
图1为机动车电子自动限速装置原理方框图；
图1中1为信号接收电路；2为信号解码电路；3为互锁记忆开关电路；4为限速显示器电路；5为时基脉冲电路；6为车速比较器；7为模拟转换开关电路；8为超速警告电路；9为电源延迟关断电路；10为电源电路；11为车速脉冲检测电路；12为超速脉冲计数器电路，13为熄火开关电路，14为信号发射装置电源；15为信号发射电路。
图2为机动车电子自动限速装置中车载部分原里图。图2中16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28部分分别与
图1中1，2，3，4，5，6，.7，8，9，10，11，12，13相对应。
图3为限速信号发射器电路原理图。图3中，由集成电路29及电阻30，31，电容32组成超音频脉冲发生器其输出负载为红外发射管33，将电阻30选为不同的阻值，即可产生不同的脉冲频率，并由红外线发射管33发出超音频调制的红外光信号。本装置选用频率为38kHZ－59kHZ之间8组频率编码，即38kHZ，41kHZ，44kHZ，47kHZ，50kHZ，53kHZ，56kHZ，59kHZ，发射装置将代表不同限速信号的红外线信号不间断地发射如某路段需限制车速在40公里／小时以下行驶，则可用53kHZ的红外信号作为限速信号不断地向外发射，车辆上的接收装置在经过发射器时可接收到此信号。
发射的电源供电可因地而易，并需有人定期维护。
图2为机动车电子自动限速装置中车载部分的电路原理图，图2中、由红外线接收管34接收一定频率的红外线信号，并经三极管放大后，由电容35送入解码电路，解码电路由集成电路36组成，共有8路，调整电路参数，将解码电路每一路的中心频率调到对应发射装置的信号频率，故当接收到限速信号时，中心频率和所接收的信号频率相同的一组解码器的输出端就由原来的高电位变为低电位。由于每一组解码电路的输出端都具有滤波电容存在因此会在解码电路接通电源的瞬间，各路输出端都会产生一负脉冲，使互锁记忆开关电路产生误动作，为避免误动作，在解码的输出端和互锁开关电路之间加入了模拟开关集成电路37，38，并由集成电路39构成延迟电路触发模拟开关的控制极，它能使电源接通后延迟一段时间再由模拟开关把解码器和互锁记忆开关电路接通，从而躲过负脉冲的干扰。
现以40公里／小时的限速为例，并假设集成电路40为被选通的40公里／小时限速信号的解码器。当信号接收器接收到这一指令信号后，则解码器40的输出端输出低电平，并将这一低电平经模拟开关传入集成电路，三态同相8D触发器41构成的互锁记忆开关电路，再经反相器42，43反相输出高电平，并保留这一电平，直至信号接收器收到新的限速信号为止，集成电路43的输出端一路控制限速显示器电路中的三极管44导通，数码管显示出“40”字样，提醒驾驶员注意“此路段限速为40公里／小时”，集成电路43输出端的另一路控制集成电路45，即与车速比较计数器的输出端共同接在集成电路45的输入端，此时如果车速在限制速度以下，则集成电路45不打开，只是作好在超速时开门的准备，三极管46、电容47、二极管48是为长时间停车或更换汽车电瓶后，在互锁记忆开关电路失去记忆又没有接到限速指令的情况下，使车辆能限制在一个预定的限速下行驶而设置的。三极管49、电阻50、51、52、电容53的作用则是在每接到一个新的限速指令时，为集成电路41的CL端提供一个清零脉冲，清除保存的限速指令。车速检测脉冲是由装在车速里程表软轴连接器里的光电器件54发出的，其构造原理见图4，在图4中软轴连接器内有随轴55一起转动的光盘56，当车辆行驶时，轴55、光盘56一起随里程表软轴转动，光盘56的光栅孔使光电开关器件54产生电脉冲，若车轮直径755mm，考虑轮胎磨损，直径取新轮胎的99％，周长则为2.35m，在40公里／小时车速时，车轮转速为4.73转／秒，光电开关器件54发出的脉冲数可由下式求出脉冲数＝ (驱动比×光盘栅孔数)/(里程表软轴传动比) ×轮胎转数代入上式则可得到车速限速额为40公里／小时时，脉冲数约为27个／秒，此信号送入图2中的集成电路57、58中进行计数，并由时基电路59构成的时基脉冲发生器以周期为1秒的频率发出脉冲，此时基脉冲经三极管60倒相后输给集成电路57、58的Cr端，为计数器每一秒清一次零，如果车速未达40公里／小时，即脉冲数少于27个／秒，在比较计数器内1秒钟没有计到27个脉冲，则比较计数器的输出无改变，集成电路45不能打开，但如果车速已超过40公里／小时，即脉冲数多于27个／秒，则输出端有高电位输出，则使集成电路45开门，输出一个正脉冲，此脉冲的频率是受时基脉冲控制的。比较计数器是一个可编程输出的与门矩阵电路，故可根据不同车型车轮大小及驱动比和软轴的速比来改变不同限速下的脉冲数量。模拟转换开关电路是由双时基集成电路61中的时基电路及其他元件构成，当车辆正常行使时，集成电路61的Q1为低电位，R1、S为高电位，当车辆超速时，比较计数器就会有脉冲输出，此脉冲触发模拟转换开关电路中的可控硅62，可控硅导通后经电容放电，定时器翻转，Q1变为高电位，可控硅也随电容放电而截止，电路进入定时状态。车速未超限速标准时，Q1输出低电位，并送给计数器63、64的Cr清零端，使超速计数器保持清零状态，超速计数器不对车速检测脉冲计数；当车辆超速时，转换开关电路翻转，使超速计数器开始对车速检测脉冲计数，Q1输出高电位使熄火开关电路中三极管65导通，为车辆熄火作好准备。超速警告电路是由集成电路61的另一组时基电路组成，此时基电路组成一个脉冲发生器，并由模似转换开关控制其振荡，当车辆没有超速时，模拟转换开关电路中的三极管66的集电极为高电位，此高电位加在集成电路61上使振荡器停振，并使Q2为低电位，压电蜂鸣器67不响，大功率电源模似开关电路68控制极高电位导通，供给数字显示的阳极电流，使数码管发光。转向信号灯69、70不能点亮。当车辆超速时，由于模拟转换开关电路中的三极管66的集电极变为低电位，振荡器开始振荡，Q2输出矩形脉冲，其周期为0.8～1.2秒，脉宽可选0.4～0.6秒，此时压电蜂鸣器断续地发生声响。由于集成电路68加上了脉冲电压，其工作状态由原来的导通变成随脉冲周期断续导通，故数码管的数字显示也随此脉冲不断闪动。车辆上的左、右转向灯69、70产生随脉冲周期的闪亮，从而形成双蹦灯，这样只要车辆行驶在超速状态下，比较计数器就不断的输出脉冲，振荡电路就不断发出信号，以起到超速警告的作用。当车辆行驶时，光电开关器件54产生车速检测脉冲信号，且脉冲的数量正比于车速，即车速越快，单位时间内检测到的脉冲数量越多。此脉冲经电阻分压后输给超速计数器63、64的CP输入端，车速未超速，由于该计数器处于清零状态，不对检测脉冲计数超速计数器无输出、集成电路63、64无输出，继电器71不工作，点火线圈正常工作，当车辆超速时，计数器开始计数，比较计数器有脉冲输出，转换开关集成电路61的Q1变为高电位，使可控硅72的控制级接地，当超速计数器有输出时，触发可控制73导通，继电器71吸合，其触点74将电瓶的＋12V电压和点火线圈断开，如果是柴油发动机，则可通过电磁阀关闭供油系统或关闭进气通道，也可由电磁铁带动打开发动机的减压阀门，与此同时，接通刹车灯，发动机熄火；同时，电容76通过电阻75充电，三极管90截止，其集电极变为高电位，经电阻91、92分压后由二极管93使超速计数器清零，电容94通过电阻95充电，当其电压充至三极管96的导通电压时，三极管96导通，使三极管96的发射极变为高电位，并送往可控硅72的控制级，但由于三极管65是导通的，因此，可控硅72并不能被触发，仍保持截止状态。车辆熄火后由于惯性的作用不会马上减到限速额以下，所以设置电阻95，电容94和模拟转换开关的前沿形成的延时电路，使车辆在熄火后滑行时其车速到限速额以下后延迟一段时间再点火，延迟的时间大约在1.5～2秒，电容94的另一个作用可以消除继电器动作时其触点产生的火花对可控硅72控制极的干扰。为使车辆在限速路段内临时停车时，关闭点火开关后能将这一路段的限速指令记忆下来，本装置还设置了由集成电路77、78及三极管79组成的电源延迟关断电路，其延迟时间可定在2小时左右，当点火开关闭合时，电瓶＋12V电流经二极管加到稳压集成电路80的输入端，由稳压集成电路80输出＋5V供给互锁记忆开关电路，此时集成电路78处于清零状态，集成电路78的Q14输出端为低电位，三极管79截止，大功率电源模拟开关电路77导通，并向集成稳压器80供电；当点火开关断开后，电压由大功率电源模拟开关电路77单独对集成电路80和78供电，集成电路78停止清零开始对振荡器计数分频，设振荡的周期为0.88秒，则分频器计到213时，Q14端变为高电位，即(0.88秒×8192)/(3600秒) ×2小时，
此时三极管79导通，集成电路77失去控制电压而关断，并使三极管79和集成电路78因断电而停止工作，此期间可使原记忆保持2小时。本装置的电源供电电路共有4种，即＋12V、＋9V及两组＋5V，其中＋12V直接取自车辆的电瓶，其他三种是通过三端稳压集成电路80、81、82稳压输出的。
本实用新型的限速信号的发射可采用不同频率的超声波发射装置和超声波接收装置实现，其发射的限速指令信号是随不同限速而不同频率的超声波信号，经接收机对信号接收放大后，仍由音频译码器解码输出。该发射的接收装置也可采用电磁感应发射及接收装置，将电磁发射线圈埋于路面下10～15厘米处，并随不同的限速路段而在线圈上加上不同频率的交流电压，这样在线圈周围就会产生这一频率的电磁场，在车辆的下部适当的部位装有接收感应线圈，当车辆在埋有发射线圈的路面上驶过时，车上的接收感应线圈即可产生这一频率的感应电压信号，通过放大后，仍可由音频译码器解码输出，再输入互锁记忆开关电路。
本实用新型与车辆的安装联接非常简单，并不对车辆作任何技术性改造，因此一旦限速装置发生故障，也不会影响车辆的正常行驶，对驾驶人员不会产生伤害。
图5为软轴连接器结构示意图，图中56为刻有光栅的圆盘，55为圆盘的轴，该轴通过轴头 与车辆里程表内软轴相联接，并随软轴转动而转动，电信号通过设置在光栅园盘两侧的检测盒54中传出，形成集成电路54的输出信号，该电信号是随车速而不断改变频率的电脉冲，该脉冲即可控制集成电路63、64计数，实现对车速的控制。该装置的控制电路全部封装在一盒子内，并装设于驾驶室的空闲位置上，在车辆里程表上装接一软轴联接器，并引出相应导线至控制电路内，车辆的左右转向灯69、70，刹车灯87、88，点火开关89及电瓶需有相应导线与控制电路相联接。
本实用新型可以实现车辆在非正常高速行驶下的自动降速控制，且在控制电路失灵时不影响车辆的正常行驶，能够完全保证行车安全，该装置制作简单，安装、调试、维修非常方便，对减少交通事故起到了一定的积极作用。
权利要求1.一种机动车电子自动限速装置，其特征在于它是由装设在路旁限速牌内或埋设在地下的限速信号发射器和装设在机动车上接收器构成。
2.据权利要求1所述的机动车电子自动限速装置，其特征在于发射装置是由时基集成电路、电阻及电容成电气联接构成超音频脉冲发生器，并可通过调节电阻电容值，由发射器件发射出频率代表一定限速额的红外线或电磁脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的机动车电子自动限速装置，其特征在于接收装置是由以下部件构成(A)一个红外线接收器件或电磁感应线圈及相应的三极管、电阻和电容成电气联接构成的信号接收电路；(B)由音频译码电路及相应电阻、电容成电气联接构成的解码电路；(C)时基电路、模拟开关、三态同相8D触发器、反相器及相应的三极管二极管、电阻、电容成电气联接构成的互锁记忆开关电路；(D)三极管、数码管、二极管及相应电阻、电容成电气联接构成的限速显示器电路；(E)时基电路、三极管、电阻、电容成电气联接构成的时基脉冲电路；(F)三输入与门电路、计数器及二极 管成电气联接构成的车速比较器电路；(G)由双时基集成电路的一组时基电路及可控硅、三极管、二极管及相应电阻电容成电气联接构成的模拟转换开关电路；(H)由双时基集成电路的一组时基电路大功率电源模似开关电路、三极管、压电蜂鸣器及相应电阻、电容成电气联接构成的超速警告电路；(I)大功率电源模拟开关、二进制14级分频器、三极管、二极管及相应的电阻、电容成电气连接构成的电源延迟关断电路；(J)由集成稳压器构成的电源电路；(K)由里程表软轴连接器和在连接器上安装的光电开关器件及相应的电阻成电气联接构成的车速脉冲检测电路；(L)计数器及相应电阻成电气联接构成的超速脉冲计数器电路；(M)二极管、三极管、可控硅、继电器及相应电阻、电容成电气联接构成的熄火开关电路；限速信号由信号接收电路接收，送入解码电路解码，再送入互琐记忆开关电路，互琐记忆开关电路受延迟关断电路控制，将限速信号送入限速显示电路，同时将此信号送入车速比较器电路，车速比较器电路结合来自时基脉冲电路和车速检测脉冲电路的信号，控制模拟转换开关电路车速检测脉冲电路将超速信号送入超速计数器电路为熄火作好准备，超速信号由该模拟转换开关送入超速警告电路，同时，控制超速计数器电路和熄火开关电路，将发动机熄火。
4.根据权利要求1或2或3所述的机动车辆电子自动限速装置，其特征在于带有光栅的园盘通过穿过园盘的轴与车辆里程表的软 轴相联接，由安装在园盘光栅孔两侧的光电器件将代表车速的光脉冲信号变为电脉冲信号，并送入车速检测脉冲电路。
专利摘要本实用新型涉及一种对偏离正常高速行驶的机动车辆实现自动限速的装置。该装置由限速信号发射和接收装置构成，信号接收装置由信号接收电路、互锁记忆开关电路、限速显示器电路、时基脉冲电路、车速比较器电路、模拟转换开关电路、超速警告电路、电源延迟关断电路、电源电路、车速脉冲检测电路、超速脉冲计数器电路及熄火电路构成，信号发射装置发射红外线或电磁限速信号控制汽车熄火电路，对车辆实现超速控制，有效地减少了由超速引起的交通事故。
文档编号B60K31/04GK2066817SQ9020184
公开日1990年12月5日 申请日期1990年2月23日 优先权日1990年2月23日
发明者刘延庆 申请人:刘延庆