作者：Antonio Velasco

繼續(xù) UCI FSAE 團(tuán)隊(duì)完成制動(dòng)系統(tǒng)合理性裝置（或 BSPD）設(shè)計(jì)過程的第二部分，我們研究這種安全電路的工作原理及其背后的要求。我們的目標(biāo)是在明年的多項(xiàng)比賽中使用該系統(tǒng)，例如 2024 年 SoCal Shootout 和 2025 Formula SAE 密歇根州比賽！

需求與設(shè)計(jì)

根據(jù) FSAE 規(guī)則手冊(cè) 2024 的規(guī)定，對(duì)于 BSPD 需要檢測(cè)的 3 種不同的不可信情況，需要涵蓋這些方面：

• 緊急制動(dòng)并打開油門 1 秒。
• 制動(dòng)壓力讀數(shù)丟失 100 毫秒。
• 電子節(jié)氣門體讀數(shù)丟失 100 毫秒。

本質(zhì)上，BSPD 的設(shè)計(jì)必須完全使用模擬組件來計(jì)算兩個(gè)關(guān)鍵方面。

• 制動(dòng)壓力傳感器和電子節(jié)氣門體電壓讀數(shù)之間的比較用于檢查不可信的情況或規(guī)則特定的情況。
• 發(fā)現(xiàn)的不可信之處之間的時(shí)間延遲為 1 秒或 100 毫秒。

方法

BSPD 的這些方面、傳感器讀數(shù)的比較和時(shí)間延遲分兩部分完成。首先，傳感器讀數(shù)的比較。我們以“制動(dòng)壓力讀數(shù)丟失 100 毫秒”的情況為例。

有效和無效傳感器讀數(shù)的比較是通過比較器完成的。如圖 1 所示，比較器將根據(jù)比較器的正輸入是否高于負(fù)輸入來輸出 5V 或 GND。對(duì)于BSPD，負(fù)極端子是制動(dòng)壓力傳感器的信號(hào)，輸出0.5～4.5之間的電壓。該信號(hào)通過低通濾波器濾除噪聲，然后與比較器進(jìn)行比較。然后使用電位器作為分壓器，并將其連接到比較器的正極端子，其第二端子設(shè)置為約0.45V。這種設(shè)置使得只有當(dāng)制動(dòng)壓力低于其正常電壓輸出范圍 0.5V ~ 4.5V 時(shí)，比較器才會(huì)輸出高電平，這意味著當(dāng)比較器輸出高電平信號(hào)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)難以置信的情況。信號(hào)通過“或”門以允許設(shè)置 2 個(gè)比較器，并被發(fā)送到電路的時(shí)間延遲部分。

100ms的延時(shí)主要是通過單穩(wěn)態(tài)操作的555定時(shí)器完成的。如圖 2 所示，難以置信的 5v 高電平通過非門發(fā)送到 555 定時(shí)器的 TRIG 引腳。在555定時(shí)器的單穩(wěn)態(tài)工作電路中，555定時(shí)器的OUT端口將被拉高，如圖3所示，然后被連接到OUT端口的非門迅速反轉(zhuǎn)。這樣做是為了通過電位器 RV8 設(shè)置的電阻值引入任意時(shí)間的時(shí)間延遲。來自 555 定時(shí)器的信號(hào)需要與圖 1 中或門的輸出進(jìn)行“比較”，以查看 100 毫秒后比較器是否仍然存在不可信的情況。

出現(xiàn)了一個(gè)問題，因?yàn)楫?dāng)不存在不可信性時(shí)，輸出 NOT2B 自然會(huì)為高電平，并且只會(huì)在不可信性的時(shí)間延遲期間輸出低電平，因此隨著時(shí)間傳播延遲，不可信性信號(hào)可能會(huì)從當(dāng) 555 定時(shí)器試圖拉高其 OUT 引腳時(shí)，與門會(huì)運(yùn)行一小段時(shí)間。為了減輕這種可能的錯(cuò)誤，在圖 1 中的 OR 門的輸出和圖 2 中的 AND 門的輸入之間引入了一個(gè)小的延遲。RC 時(shí)間延遲應(yīng)該為 555 定時(shí)器的傳播延遲提供足夠的時(shí)間。最后，如果“或”門在 555 定時(shí)器的時(shí)間延遲后仍輸出高電平，則圖 2 中最終“與”門的兩個(gè)輸入都將設(shè)置為“高”。發(fā)現(xiàn)了一個(gè)難以置信的條件，并發(fā)送信號(hào)來關(guān)閉一系列繼電器，從而關(guān)閉汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。

通過其他難以置信的電路、關(guān)斷電路和電源電路，我們得到了圖 4 中的最終 PCB。測(cè)試/制造已經(jīng)在進(jìn)行中，下一篇博客將介紹如何對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行故障排除。感謝您的閱讀！

審核編輯 黃宇