一种主动式预紧安全带控制系统技术方案

一种主动式预紧安全带控制系统，控制板包括电源电路、单片机、电机驱动电路、电磁离合器驱动电路、传感器接口电路、通讯串口电路、BDM下载电路及接口电路。本发明专利技术通过采集各预警传感器的信号，利用单片机控制器的逻辑判断确定安全级别，并根据危险程度的不同，输出不同安全级别下的控制命令，来驱动电机控制安全带卷收器卷收次数和安全带织带的拉力值，通过两者不同的组合模式，确定相应的安全级别，确保对驾驶人员起到提醒和保护的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种主动式预紧安全带控制系统。
技术介绍
当今，安全带已作为成员约束系统中的重要组成部分，是被事实证明了的最重要且最有效的安全装置。汽车的安全性能由预知和规避危险、并防止事故于未然的汽车主动安全和当事故发生时防范驾乘人员受到伤害的被动安全组成。安全带主要用来当汽车遇到意外情况紧急制动时，将驾乘人员束缚在座椅上，从而保护驾乘人员免受二次冲撞造成伤害。据国内外多项研究表明，驾驶人的疲劳驾驶和违规操作是导致交通事故的主要原因，占到交通事故总数的75％。通过对驾驶人行车状态的检测和及时向驾驶人提供相关信息，可以有效地减少交通事故的发生。因此，对于安全带的研究对汽车行车安全具有重要意义。特别的，对于安全带在主动安全方面的研究，是具有前瞻性和启迪性的。传统的三点式安全带和现有的预紧式安全带均属于被动安全的范畴，又由于现有的预紧式安全带是通过内置的爆燃气体发生剂在碰撞发生后才能起到预紧的目的且发生碰撞后装置中的气体发生剂需要及时更换，不能满足主动安全的要求，这样不仅没有很好的起到预知危险、降低危险的功能还大大增加了后期成本。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供一种主动式预紧安全带控制系统，其通过采集各预警传感器的信号，利用单片机控制器的逻辑判断确定安全级别，并根据危险程度的不同，输出不同安全级别下的控制命令，来驱动电机控制安全带卷收器卷收次数和安全带织带的拉力值，通过两者不同的组合模式，确定相应的安全级别，确保对驾驶人员起到提醒和保护的功能。如上构思，本专利技术的技术方案是：一种主动式预紧安全带控制系统，控制板包括电源电路、单片机、电机驱动电路、电磁离合器驱动电路、传感器接口电路、通讯串口电路、BDM下载电路及接口电路；所述电源电路分别与单片机、电机驱动电路、电磁离合器驱动电路和传感器接口电路连接；所述单片机与BDM下载电路双向连接、与通讯串口电路和接口电路双向通讯，单片机的输出端口连接电机驱动电路和电磁离合器驱动电路，单片机的输入端口通过传感器接口电路接收各种传感器的输出信号。所述电源电路包括电源输入和电源芯片U1；所述电源输入依次经保险丝F1和二极管D1连接电源芯片U1的Vin+管脚，电源芯片U1的OUTPUT管脚经稳压二极管D4和电感L1输出电源电压。所述单片机优选飞思卡尔公司生产的16位单片机MC9S12DP256B。所述电机驱动电路采用摩托罗拉公司生产的电机驱动芯片MC33886，其上串联电流反馈电路；所述电流反馈电路采用霍尔式电流传感器TBC-5PS5，其输出端与单片机连接。所述电磁离合器驱动电路包括DDL-1.2型电磁离合器、NPN型三极管S8050和继电器SRD-05VDC-SL-C，其中，NPN型三极管S8050和继电器SRD-05VDC-SL-C串联后与电磁离合器连接，控制电磁离合器的开合，在继电器线圈两引脚DCLH+和PGND之间并联了二极管1N4007，NPN型三极管S8050的基极引脚直接与单片机的I/O口相连，通过控制I/O口高低电平的变化来控制电磁离合器的接通与断开。所述传感器接口电路由TI公司生产的CMOS电压转换器LMC7660芯片与放大器INA333连接组成；LMC7660为INA333提供-5V的电压，使INA333的供电电压为+5V和-5V；放大器INA333的1引脚和8引脚之间所接电阻R3。所述通讯串口电路采用的是TI公司的MAX232芯片。所述接口电路包括485总线接口和CAN总线通讯接口；485总线接口采用的芯片是MAX485；CAN总线通讯接口采用的是飞思卡尔公司的TJA1050芯片。所述控制板上预留了A/D接口直接与单片机的A/D通道引脚相连接。本专利技术通过采集各预警传感器的信号，利用单片机控制器的逻辑判断确定安全级别，并根据危险程度的不同，输出不同安全级别下的控制命令，来驱动电机控制安全带卷收器卷收次数和安全带织带的拉力值，通过两者不同的组合模式，确定相应的安全级别，确保对驾驶人员起到提醒和保护的功能。具有如下有益效果：1、在电源方面，利用车用蓄电池为整个控制系统提供电源，由电源转换电路将蓄电池的12V电压转换为传感器、电机驱动和电磁离合器、单片机所需的电源电压。2、在信号输入方面，可实时采集各传感器信号，同时通过设置相应的传感器接口电路供单片机识别。3、在信号处理逻辑运算方面，由单片机统一控制。4、在通讯方面，采用串口通讯电路，串口能同时控制单片机和液晶屏显示。5、在驱动方面，由单片机及相应的外围驱动电路驱动电机和电磁离合器的运转和通断。6、在反馈电流方面，主要由电流传感器实时采集通过电机电枢的电流并反馈给单片机，通过调节输出的PWM波电压来调节实际电流大小从而达到对安全带织带的恒力矩控制，电流控制采用闭环反馈和模糊PI控制。附图说明图1为本专利技术的原理框图；图2为本专利技术电源电路原理图；图3为本专利技术中BDM下载电路原理图；图4为本专利技术中电机驱动电路原理图；图5为本专利技术中电流反馈电路原理图；图6为本专利技术中电磁离合器驱动电路原理图；图7为本专利技术中传感器接口电路原理图；图8为本专利技术中按键电路原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的说明。如图1所示：一种主动式预紧安全带控制系统，包括电源电路、单片机、电机驱动电路、电磁离合器驱动电路、传感器接口电路、通讯串口电路、BDM下载电路及接口电路；电源电路分别与单片机、电机驱动电路、电磁离合器驱动电路和传感器接口电路连接，为整个主动式预紧安全带控制器系统提供适合、稳定的电源。单片机负责信号的处理和运算并输出控制信号，是整个控制器的核心。电机驱动电路用于驱动电机满足实际安全带织带卷收要求，电流反馈电路用于实时采集电机电枢的电流信号并进行反馈。电磁离合器驱动电路用于控制电磁离合器的开闭，接通、切断动力传输。传感器接口电路用于对各传感器信号进行处理，方便单片机接收和处理。通讯串口电路用于方便与单片机通讯，接收和发送控制信号。BDM下载电路用于控制程序的下载和在线调试。接口电路用于各个部件和控制器相连接，方便扩展。如图2所示，所述电源电路包括电源输入、电源芯片U1，所述电源输入依次经电源开关S1、保险丝F1、二极管D1和稳压二极管连接电源芯片U1的Vin+管脚，电源芯片U1的OUTPUT管脚经稳压二极管D4和电感L1输出电源电压；由于为车用安全带控制器，所以电源输入部分采用蓄电池12V输入，12V电源经过保险丝F1和二极管D1进入电源芯片U1，D1的作用是防止使用者将电源接反损坏硬件，F1为3A的保险丝对电路起保护作用，电源芯片U1优选采用LM2576转换芯片，可以将接入的电源电压转换为5V，D4为稳压二极管，是LM2576的外围电路组成部分，电感L1为LM2576的外围电路组成部件。。电源开关S1和保险丝F1之间还连接有电源指示灯LED，优选为12V电源指示灯。所述电源电路还包括连接在稳压二极管D2和电源芯片U1之间的电容C1、C2，以及与电源电压输出端连接的电容C3，电容C1、C2、C3起到稳压滤波作用，保证5V电压输出的稳定性。单片机是安全带系统控制系统的核心，承担了各种传感器信号的逻辑运算处理和发出控制信号控制系统正常运作的责任。本专利技术单片机芯片优选飞思卡尔公司生产的16本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动式预紧安全带控制系统，其特征在于，控制板包括电源电路、单片机、电机驱动电路、电磁离合器驱动电路、传感器接口电路、通讯串口电路、BDM下载电路及接口电路；所述电源电路分别与单片机、电机驱动电路、电磁离合器驱动电路和传感器接口电路连接；所述单片机与BDM下载电路双向连接、与通讯串口电路和接口电路双向通讯，单片机的输出端口连接电机驱动电路和电磁离合器驱动电路，单片机的输入端口通过传感器接口电路接收各种传感器的输出信号。

【技术特征摘要】
1.一种主动式预紧安全带控制系统，其特征在于，控制板包括电源电路、单片机、电机驱动电路、电磁离合器驱动电路、传感器接口电路、通讯串口电路、BDM下载电路及接口电路；所述电源电路分别与单片机、电机驱动电路、电磁离合器驱动电路和传感器接口电路连接；所述单片机与BDM下载电路双向连接、与通讯串口电路和接口电路双向通讯，单片机的输出端口连接电机驱动电路和电磁离合器驱动电路，单片机的输入端口通过传感器接口电路接收各种传感器的输出信号。2.根据权利要求1所述的主动式预紧安全带控制系统，其特征在于：所述电源电路包括电源输入和电源芯片U1；所述电源输入依次经保险丝F1和二极管D1连接电源芯片U1的Vin+管脚，电源芯片U1的OUTPUT管脚经稳压二极管D4和电感L1输出电源电压。3.根据权利要求1所述的主动式预紧安全带控制系统，其特征在于：所述单片机优选飞思卡尔公司生产的16位单片机MC9S12DP256B。4.根据权利要求1所述的主动式预紧安全带控制系统，其特征在于：所述电机驱动电路采用摩托罗拉公司生产的电机驱动芯片MC33886，其上串联电流反馈电路；所述电流反馈电路采用霍尔式电流传感器TBC-5PS5，其输出端与单片机连接。5.根据权利要求1所述的主动式预紧安全带控制系统，其特征在于：所述电磁离合器驱动电路包括DDL-1.2型电...

【专利技术属性】
技术研发人员：关志伟，杜峰，赵宇，闫光辉，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学，
类型：发明
国别省市：天津;12