碰撞傳感器是安全氣囊系統中的控制信號輸入裝置。其作用是在汽車發生碰撞時,由碰撞傳感器檢測汽車碰撞的強度信號,并將信號輸入安全氣囊電腦,安全氣囊電腦根據碰撞傳感器的信號來判定是否引爆充氣元件使氣囊充氣。
安全氣囊SRS(SupplementalRestraint Systems)是汽車上一種常見的被動安全裝置。氣囊的作用是在駕駛員與方向盤之間、前座乘員與儀表板間形成一個緩沖軟墊,避免硬性撞擊而受傷。
碰撞傳感器流程圖
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碰撞傳感器電路原理圖
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安全氣囊系統(SRS)也被稱為輔助乘員保護系統。當汽車遭受沖撞導致車速急劇變化時,安全氣囊迅速膨脹,承受并緩沖駕駛員或乘員頭部與身體上部和膝蓋部位的慣性力,減輕人體遭受傷害的程度。從而達到保護乘客的目的。安全氣囊控制過程原理圖如下所示:
安全氣囊控制過程原理圖
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圖9-2是雷克薩斯LS400型轎車的安全氣囊系統,圖9-3是雷克薩斯LS400型轎車安全氣囊系統電路結構圖,雷克薩斯IS400型轎車采用了駕駛員席和副駕駛員席都有安全氣囊的雙安全氣囊系統。
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碰撞傳感器電路原理圖之舉例說明:一
? 安全氣囊中最重要的裝置就是碰撞傳感器,碰撞傳感器是安全氣囊系統中的控制信號輸入裝置。其作用是在汽車發生碰撞時,由碰撞傳感器檢測汽車碰撞的強度信號,并將信號輸入安全氣囊電腦,安全氣囊電腦根據碰撞傳感器的信號來判定是否引爆充氣元件使氣囊充氣。碰撞傳感器多數采用慣性式機械開關結構,相當一只控制開關,其工作狀態取決于汽車碰撞時加速度的大小。如圖所示,各個不同的碰撞傳感器所在的位置。
各個傳感器所在的位置
如下圖所示:寶馬系列轎車安全氣囊系統,寶馬車系自1996年9月采用BAE/ZAE-I/AZE-II/MRS-S/MRS-II五種型號的安全氣囊控制電腦,MRSII系統電腦采用了50PIN腳黑色接頭外,并具備下列功能:
a、增加左、右各一個安全氣囊(駕駛側及前乘客測)
b、提供車輛碰撞信號至中央門鎖模組(使車輛在碰撞時開啟所有車門)
c、具有車輛撞后保護措施(車門、油泵、電源等)
碰撞傳感器電路原理圖之舉例說明:二
以飛思卡爾的硅電容加速度傳感器MMA7260為例。它具有信號放大調理、低通濾波和補償功能。該器件的零加速度偏置、滿量程范圍和濾波特性均由制造廠家調定,不需要外接無源元件。由于該傳感器制作工藝上的高集成度和可靠性,最大程度地降低了外界的干擾。MMA7260直接采用IC集成封裝,可直接焊在PCB板上,調試方便。
LM3S1138處理器內置8通道10位ADC,采樣速率可達1M/s,精度足夠用于安全氣囊。傳感器測得加速度后,從相應的輸出管腳輸出電壓值。通過LM3S1138處理器內置的ADC對電壓值進行模數轉換,再存入到軟件設定的數組中。加速度測量電路的硬件原理圖如圖2所示。
本系統只使用MMA7260三軸加速度傳感的X和Z兩軸來進行水平方向的碰撞判斷。X軸方向測量汽車正面碰撞的加速度,Z軸方向測量汽車垂直方向的加速度。當汽車高速駛過溝、坎路面時,會導致傳感器即使在沒有發生碰撞的情況下,也產生較大信號。此信號疊加在低速碰撞的碰撞波形上,導致微控制器誤認為高速碰撞,進而發生誤啟爆。鑒于此,當汽車Z軸(垂直方向)產生較大的加速度時,無論X軸方向加速度如何,安全氣囊均設計為不啟爆。避免了因為汽車高速駛過地面路障時,安全氣囊引爆所造成的不必要的損失,增強了路面抗干擾性。
點火觸發電路
由于氣囊氣體發生器的點爆時需20mA電流脈沖。若直接用LM3S1138的I/O口輸出高電平進行引爆,驅動過小,無法滿足要求。系統選用電磁式繼電器,在LM3S1138輸出口的控制下可驅動大功率的負載。由于繼電器會產生較明顯的干擾,故在繼電器周圍加抗干擾電路的同時與光電耦合器配合使用,使得處理器與觸發電路光電隔離。當碰撞發生時,安全氣囊對身材過于矮小的成年人或兒童不但沒有保護作用,引爆的巨大沖擊力甚至會將其彈死。為了更好地實現安全點火和智能化點火,系統在觸發回路上設置一個座位壓力感應裝置。如果有成年人入座,則裝置閉合,點火電路可正常工作。相反,如果裝置斷開,則表明無人入座或只有矮小成年人或兒童入座,觸發電路不能形成回路。此時,即使汽車發生碰撞且算法發出點火信號,安全氣囊也不爆破。這樣,既防止在無人入座的狀態下引爆氣囊而造成的經濟損失,又避免了氣囊對矮小成年人和兒童造成的傷害。點火觸發電路的原理圖如圖3所示。
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? ?碰撞傳感器的檢測注意事頂
①在檢查SRS安全氣囊系統部件之前,應先關閉點火開關,拔下SRS系統熔斷器,防止SRS系統電路觸點誤觸。
②SRS安全系統電器零件均一次性使用,絕不能修復碰撞傳感器,左前和右前碰撞傳感器更換時應同時更換。在更換碰撞傳感器時,應使用新品,不能使用其他不同型號車輛上的零部件。
③在檢修汽車其他系統時,應特別注意SRS系統電路連線是用黃色導線與其他系統電線相區別,在檢修之前應關閉點火開關,拔下SRS系統熔斷器,防止SRS系統帶電。
④安全氣囊系統的水銀開關式防護傳感器在更換后,不能隨意扔掉,因為水銀有毒,應作有害物品處理。
⑤當碰撞傳感器摔碰或其殼體、支架、導線連接器有損傷時,應當更換新件。
⑥前碰撞傳感器和SRS系統的其他部件不能放在太陽下暴曬或接近火源。
⑦在SRS系統的零部件表面均標有標牌或注意事項,使用時應遵照執行。
⑧碰撞傳感器的動作有方向性,安裝時應注意傳感器殼體上的箭頭的指向,一定要按規定方向安裝。日本尼桑和馬自達汽車使用說明書規定指向汽車后方。豐田汽車前碰撞傳感器安裝時則要求傳感器殼體上的箭頭必須指向汽車前方。
⑨前碰撞傳感器的定位螺栓和螺母必須經過防銹處理,拆卸或更換前碰撞傳感器時,必須同時更換螺栓和螺母。
⑩前碰撞傳感器的導線連接器裝有電路連接診斷機構。安裝連接器時,插頭和插座應當插牢固。當連接器插頭與插座未插牢時,自診系統會檢測出來,視為故障,并將以故障碼的形式存入存儲器中。
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