专利名称：一种能输出实时速度脉冲信号的车速计量器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车速计量器，特别是一种利用光电技术计速并输出实时速度脉冲信号的机动车车速计量装置，除具有现有车速计量装置的计时速功能外，还可利用本发明输出的实时速度脉冲信号，对汽车实施自动速度记录和自动速度控制，以构成多功能型机动车车速计量与控制装置。
目前国内外各种型号汽车上的车速计量装置，绝大部分为机械传动磁铁式车速里程表。当汽车行驶时，发动机转速通过软轴带动永久磁铁在铁碗中转动而感应出电涡流，利用电涡流与磁铁相互作用产生扭矩摆动速度指针偏转角方法计速。也有少量高级轿车采用电子车速计量器，但均未提供可用作速度记录和速度控制的实时速度脉冲信号，也未见有可以模块组合方式，对汽车实施不同作用功能的车速计量装置出现。特别是机械传动磁铁式车速里程表，沿用至今一百多年来基本不变，这对于处在汽车高新技术迅速发展的今天来说，已明显过于功能单一，难以适应当前汽车趋于电子化——自动化的发展方向。
本实用新型在现有车速计量装置工艺技术和传统功能的基础上，提出一种新型车速计量器。
本实用新型的目的提出一种能输出实时速度脉冲信号的车速计量器，采用光电传感技术及信号处理电路输出实时速度脉冲信号。
本实用新型的另一目的是在所述车速计量器中装设有速度记录显示装置，以形成有自动速度记录显示功能的车速计量器。
本实用新型的又一目的是所述车速计量器的电路具有常备接口，供与不同功能模块和速度控制组件组合，以形成多功能自动速度检测与控制的新型车速计量器。
本实用新型一种能输出实时速度脉冲信号的车速计量器，具有铁磁式车速表结构，包括驱动轴软轴、驱动轴、永久磁铁、铁碗、速度指针轴、速度指针、车速指示盘、游丝，其特点在于还包括一发光管，装设在速度指针轴上，所发出的光沿指针轴经所述光电速度指针从该指针尖端部射出；
多个光敏元件，装设在车速指示盘盘面周缘与速标相对应的位置上，该光敏元件接收自所述光电速度指针发出的光，产生电脉冲信号；一多路光电转换器与所述多个光敏元件的输出相连接；一编码器及接口与一光电放大器及接口分别与所述多路光电转换器的输出相连接，构成常备接口，以输出实时速度脉冲信号。
一控制开关，与所述发光管相连接，在车体有关操控信号和外来控制信号作用下控制该发光管的接通与断开。
本实用新型的优点效果是1.不破坏和改变现有汽车的结构，在传统车速计量表上加设光电传感器件，再组合以信号处理电路，即形成所述新型车速计量器，结构简单、安装和使用方便。
2.能输出实时速度脉冲信号，具有常备接口，可以和不同功能模块和有关速度控制组件相结合，可进一步实施不同功能的速度记录和不同模式的车速控制。
以下结合附图，详细说明本新型的方法及具体实施例。
图1是本实用新型的车速传感器结构示意图。
图2是本实用新型结构原理图。
图3是本实用新型电原理图。
图4是本实用新型的路段车速检测自动记录显示模块框图。
图5是本实用新型对单车限速控制模块框图。
本实用新型的车速传感器，如图1所示，由传统的机械传动磁铁式车速里程表和光电传感器件组成，它包括磁铁式车速表原有的驱动轴软轴(1)、驱动轴(2)、永久磁铁(3)、铁碗(4)、游丝(7)；以及由发光管(6)加装在磁铁式车速表原速度指针轴上所成的光电速度指针轴(5)，由多个的光电管(12)加装在原车速指示盘上所成的光电车速指示盘(8)，由反射镜(10)及聚光透镜(11)加装在原速度指针上所成的光电速度指针(9)等部件。发光管(6)可采用2CU2管，所发出的光通过光电车速指示盘(8)，照(透)射到设在光电速度指针(9)内的45°反射镜(10)上，沿指针折射至装设在指针端部的透镜(11)，经透镜(11)投射到设在光电车速指示盘(8)的速标处的光电管(12)上，光电管可采用PH302。光电管可与原车速指示盘的速标叠合，也可设在以速度指针轴轴心为圆心、连接车速指示盘速标的连线上或连线的延长线上，比如可装在车速表表壳的内侧壁上。为避免光电管(12)产生误信号，所用聚光透镜(11)控制光束宽度不大于相邻两个光电管之间的距离。为防止外界光线的干扰，也可采用另一支构造与光电速度指针(9)相同的指针；或者，该用于传输光信号的指针也可以用光纤材料做成(图中未示出)，上述指针装设在光电车速指示盘(8)之下不透光的表壳内，与原磁铁式车速表的速度指针同轴、平行、同步转动，同时，光电管(12)也装设在车速指示盘下面与速标相对应的位置上，依据本新型设计及光电转换原理，无论任何时刻，由指示车速的速度指针射出的光束，照射在安在反映车速的车速指示盘上的任何一个光电管舜间输出的电压信号，即为本新型所述的实时速度脉冲信号。
设某车型车速指示盘盘面表示车速的最高速标为240公里／小时，本新型根据机械传动磁铁式车速里程表计量精度以5、10、15、20、……240公里／小时为递进计数单位设计，在光电车速指示盘(8)上共可安上48个光电管，若汽车的行驶速度为每小时100公里，根据前述设计原理，光电速度指针(9)将正对着第20个光电管。以此类推，任何时刻，依据汽车的行驶速度，光电速度指针(9)所射出的光束，照射在某个光电管上瞬间输出的电脉冲信号，根据该光电管所在速标读数位置，即可反映汽车在该时刻输出的瞬间速度值。(也可以按1、2、3、4、……240公里／小时为递进计数单位设计在光电车速指示盘(8)上安上240个光电管等一类光敏元件或其他光敏材料。
所述发光管(6)经一控制开关(13)与电源相接，该控制开关(13)受来自车体的有关操控信号或触发信号的控制，该操控信号可以是汽车的制动信号，也可以是车体的其他操控信号及触发信号，如转向杆、喇叭、保险带等信号，甚至也可以是车外的遥控信号。当驾驶员踩下制动踏板时，发光管与汽车的制动灯电连接，即接受来自制动踏板的控制。
如图2所示，光电管(12)有多个，分别与多路光电转换器(14)的各个通路相连接，该多路光电转换器(14)与编码器及接口(15)和光电放大器及接口(16)相连接，形成本新型所述的常备接口。
在图2中，当控制开关(13)接通，发光管2CU2发出的光，在聚光透镜(11)聚光后，经光电速度指针(9)照射到与某一速标对应的光电管(12)时，光电管产生的电压信号在编码器及接口(15)中经整形、选通、编码输出实时速度脉冲信号。该编码器及接口(15)可与速度显示记录模块组合，显示记录汽车的瞬间速度；也可与车速控制模块组合，利用从编码器及接口(15)输出的速度识别码作选通信号，开通光电放大器及接口(16)中的多路选一模拟开关，使光电管产生的电压信号放大处理为另一路从光电放大器及接口(16)输出的用于车速控制的电控信号。上述电原理以及与模块的组合方式及作用功能由图3结合图4、图5实施例进一步说明，以实现本新型所述目的。
在图3中，2CU2为安于光电速度指针轴(5)上的发光管，也即图1及图2所示的发光管。PH302为一排对应安于光电车速指示盘(8)速标上的光电管。根据本新型原理，图3中，当2CU2的光信号照射在PH302上时，光电管PH302产生的电压信号在图3CD4011的CMOS“与非”门电路中进行匹配整形后进入SN74LSO8“与”门的输入端。当此“与”门的另一个接受外来信号控制的CTRL控制端无信号进入或者被选通时，被选通的信号，也即光电速度指针(9)照射在某一个光电管(12)或者其他多个光电管产生的经过整形的标准逻辑电平信号将进入编码器SN74147，而从输出端输出代表车速的认别码，在这种情况下，被选通的PH302的电压信号也从图3中之CD4051多路选一模拟开关进入LM741运算放大器，放大为电控信号。(该放大电路有一旁加延时电路，用于控制电控信号到来时的延时输出，达到车速进入或超过限速值时声光报警及其他需要延时输出信号目的。该延时电路图3中未画出)。
图4为路段车速检测自动记录显示模块框图，编码器及接口(15)的输出信号送至该自动记录显示模块。
在图4中，根据本新型所述的工作原理，当驾驶员在汽车行进过程中的任何时刻踩下制动踏板时，由编码器及接口(15)输出的编码信号，也即图3SN74147输出的速度值识别码，经图4速度译码器(17)解出代表汽车的瞬间速度值，将该速度值作为驾驶员踩下制动踏板时在该时刻汽车的现速度值，与速度锁存器(18)中锁存并由速度显示器(19)显示的原速度值，在速度比较器(20)中进行比较；若现速度值大于速度锁存器(18)锁存并在速度显示器(19)显示的原速度值时，速度比较器(20)产生一个更新信号，将新的现速度值在速度锁存器(18)中锁存，由速度显示器(19)将现速度值显示出来，否则，原速度值不被更新；与此同时，速度比较器(20)产生的更新信号，也启动速度记录器(21)，将更新的现速度值存贮到静态随机存贮器(RAM)或电可擦除只读存贮器(EEPROM)中，更新原记录的速度值，以便有关交通安全部门的检查。上述记录显示状态一直维持到驾驶员下一次踩下制动踏板时有更高速度值出现为止，实现本新型所述常备接口与不同功能模块——路段车速检测自动记录显示模块组合、及实施本新型所提出的自动速度显示记录功能。
图5为对单车限速控制模块框图，该模块接收车外控制信号，经处理后输出限速信号至图3的“与”门电路控制端CTRL。
说明1.本模块限速值及车辆号码由车外遥控信号提供。
2.本模块事先将本车车牌号存贮于本车车号只读存贮器中，车主无法私自改写。
3.遥控信号中的限速值及车牌号由遥控器上的键盘输入，并将其并行转串行编码后调制成无线电波发射(信号发射框图图5中略)。
在图5中，信号接收器(22)将车外控制信号接收后，在串行信号转并行信号解码器(23)解码后得到车牌号及限速值信号分别存入车号寄存器(24)及限速值锁存器(25)中，从车外控制信号输入的车牌号与车号只读存贮器(27)存贮的本车车号相同时，车号比较器(26)输出一个确认信号，使限速值锁存器(25)的输出使能端(OE)有效，启动图3中之控制开关J，使发光管2CU2发出光信号；与此同时，限速值信号也进入解码器(28)。解码器(28)解出的限速值信号，即发射器发射出的限速信号被接收器(22)接收后，在车号比较器(26)确认相同车号情况下，将限速值信号输入图3“与”门的控制端CTRL的，这样，当代表低速限的低电平信号和代表高速限的高电平信号进入“与”门控制端CTRL时，将对应低于限速值的“与”门各路截止，而对应处于限速值及高于限速值的“与”门各路保持选通。在这种情况下，来自于车外的限速值高电平信号将通过编码器NS74147输出端对应编码地址开通多路选一模拟开关CD4051，将PH302输出的另一端电压信号放大，经延时报警后从放大器LM741输出端输出电控信号，利用该电控信号作用于车体有关速度控制组件中，如点火开关，供油控制系统，甚至有关速度自动操控装置，令汽车停车或减速行驶；反之，来自于车外的限速值低电平信号则被截止，发光管(2UC2)的光信号经45°反射镜，聚光透镜射出的由光电速度指针随车速大小变化偏转的光束，在限速值以下照射到的光电管(PH302)输出的电压信号最后无法进入编码器NS74147认址开通多路选一模拟开关，因而放大器LM741输出端无电控信号输出，受控汽车可以在限速值以下正常行驶，从而达到对单车限速控制目的，有利于交通安全部门对违章车辆的监控。实现本新型所述常备接口与不同功能模块——对单车限速控制模块与车体有关速度控制组件选用组合，及实施本新型所提出的自动速度控制功能。
本实用新型图3所用光电器件及集成块不受图面型号所限，也可采用相同功能的器件及型号。
本实用新型一种能输出实时速度脉冲信号的新型车速计量器，除汽车以外也可以适应用于采用机械传动磁铁式车速里程表的其他机动车辆上。
根据本实用新型设计及原理，本实用新型也可作为外装件加改装于现有机动车辆中。
权利要求1.一种能输出实时速度脉冲信号的车速计量器，具有磁铁式车速表结构，包括驱动轴软轴，驱动轴、永久磁铁、铁碗、速度指针、车速指示盘、游丝，其特征在于还包括一发光管，装设在速度指针轴上，所发出的光沿指针轴经所述速度指针从该指针尖端部射出，也可以通过用所述光纤材料做成的指针导光；多个光敏元件，装设在车速指示盘盘面周缘与速标相对应的位置上，该光敏元件接收自所述速度指针发出的光，产生电脉冲信号；一多路光电转换器与所述多个光敏元件的输出相联接；一编码器及接口与一光电放大器及接口分别与所述多路光电转换器的输出相连接，构成常备接口，以输出实时速度脉冲信号。
2.如权利要求1所述的车速计量器，其特征在于具有一与发光管相连接的控制开关，在车体有关操控信号和外来控制信号作用下控制发光管的接通和断开。
3.如权利要求1、2所述的车速计量器，其特征在于在所述光电速度指针内正对发光管的光束入射方向设置一45°反射镜，将光束折射向指针端部；在所述指针的近端部装设一聚光透镜，以将光束汇聚投射在所述光敏元件的接收面上。
4.如权利要求1、2所述的车速计量器，其特征在于所述光敏元件可叠合设在车速指示盘盘面的速标处，或设在指针轴轴心与速标连线上或连线的延长线上。
5.一种可输出实时速度脉冲信号的车速计量器，具有磁铁式车速表结构，包括驱动轴软轴、驱动轴、永久磁铁、铁碗、速度指针、车速指示盘、游丝，其特征在于还包括一装有45°反射镜及聚光透镜的光电速度指针，装设在车速指示盘盘面下，与磁铁式车速表原速度指针同轴、平行且与其同步转动；一发光管，装设在速度指针轴上，所发出的光沿指针轴经所述光电速度指针从该指针尖端部射出；多个光敏元件，装设在车速指示盘盘面下周缘与速标相对应的位置上，该光敏元件接收自所述光电速度指针发出的光，产生电脉冲信号；一多路光电转换器与所述多个光敏元件的输出相连接；一编码器及接口与一光电放大器及接口分别与所述多路光电转换器的输出相连接，构成常备接口，以输出实时速度脉冲信号。
6.如权利要求5所述的车速计量器，其特征在于具有一与发光管相连接的控制开关，在车体有关操控信号和外来控制信号作用下控制发光管的接通或断开。
7.如权利要求5或6所述的车速计量器，其特征在于所述编码器及接口的输出可以与速度记录显示器连接，以自动记录显示车速。
8.如权利要求7中所述的车速计量器，其特征在于还包括一遥控信号接收器，该接收器将接收到的信号输入编码器及接口，控制发光管光信号及光电管电平信号的截止或选通，以使所述车速计量器在遥控信号作用下，从光电放大器及接口的输出端输出电控信号，该电控信号可控制车体现有点火开关、油泵、阀门等，令汽车停车或减速。
专利摘要一种能输出实时速度脉冲信号的车速计量器，在传统机械传动磁铁式车速里程表中，装设光电传感器件，即在速度指针轴装一发光管，在车速指示盘盘面与速标相对应处装设多个光敏元件，发光管由外来控制信号控制其通断，光敏元件的输出接多路光电转换器，其输出连接编码器及接口和光电放大器及接口作为常备接口，可与不同功能模块和有关速度控制组件组合，实施车速自动记录和自动控制，从而形成多功能型车速自动计量与控制装置。
文档编号G01P3/42GK2201667SQ9321714
公开日1995年6月21日 申请日期1993年6月28日 优先权日1992年7月8日
发明者李扬荣 申请人:李扬荣