智能方向盘完结

题目：智能方向盘作者：白元地址:辽宁省大连市沙河口区大连交通大学，黄河路794号中国Email：[e-mail]摘要：目前，汽车产业发展迅猛，私家车广泛普及，交通安全存在隐患。酒后驾驶，疲劳驾驶现象越发严重，对方向盘的改进可以有效预防交通事故的发生，本文介绍和分析了方向盘三大方面的智能化，从驾驶者的状态预测事故发生的可能性们并及时发出信号提示驾驶人员。关键词：方向盘酒驾疲劳驾驶智能预防改进方向盘的发展与现状：许多消费者在看车时，第一眼会看的不是汽车的“心脏”发动机，而是车内的方向盘。因为方向盘是车与人进行“沟通”的最重要的通道之一，许多消费者都非常重视方向盘的舒适性和便利性。在汽车百余年的发展历程中，方向盘的变化一直不是很大，直到近些年才随着科技的进步有了突飞猛进。其中，集控和中央固定是世界方向盘发展的两大潮流。这两大潮流所体现的目标是一致的——让方向盘更加功能化，更具有可操作性，更能保护驾乘者的安全。现在，更多的对方向盘的研究是人工智能化，让方向盘拥有智能调节系统来更大程度的为人们的舒适和安全提供便利。智能方向盘的研究目的：如今，随着时代的进步和科技发展，对方向盘的要求逐步提高，从原来的舒适便利逐渐演变到对驾驶者以及乘客的安全保护的需求，只追求对娱乐，便利以及舒适的发展已经远远满足不了人们的需求了，近几年汽车发展迅猛，道路上骑车的数量也逐年增多，交通事故也频频发生，这就意味着对驾驶员的人身安全有很大隐患，许多驾驶者安全意识薄弱，出现了很多酒后驾驶，疲劳驾驶等现象，严重威胁到自己以及他人的安全。所以，为了控制和防止酒驾和疲劳驾驶，这个新型智能方向盘从驾驶者的行驶安全角度出发设计，能够有效预防危险驾驶的行为发生。智能方向盘的功能：在驾驶员手握方向盘的同时，方向盘可以检测驾驶者的心率，通过输出的心率大小来判断驾驶者可能处于疲劳驾驶的状态；方向盘还可以测定驾驶员的手是否以正常的力量把握方向盘，如果驾驶者在一定时间没有握住方向盘，则方向盘判断驾驶者处于疲劳驾驶或瞌睡状态；该方向盘可以通过驾驶者呼吸出的气体，测定其酒精含量，如果酒精含量达到醉酒驾驶的范围则判断该驾驶者可能有酒后驾驶的行为；如果发生上述可能，智能方向盘则会发出安全警报，并引导司机安全停靠。智能方向盘的工作原理：1，方向盘如何感应驾驶者心率：在方向盘内侧安装电极传感器。一般而言，心率会随姿势、气温和精神状态等因素而变化，但在驾驶状态下，姿势和周围温度的变化较小。因此，嗑睡等精神状态的变化是心率改变的主要原因。通过位于方向盘里侧的电极测量右手和左手间的电位差，以此来测定驾驶员的心率。如果发现数值逐渐下降，就会认定为嗑睡前兆而不管驾驶本人是否感到困倦。嗑睡的检测除了心率外，还会参考相关的行驶信息，如速度的变化等车辆本身的信息以及所行驶的是高速公路还是普通道路、离目的地还有多远、是否塞车等车载导航仪的信息。比如，道路急转弯或塞车时，一般不会认定为嗑睡。如果通过心率、车辆信息和行驶信息等发现驾驶员有打盹的迹象，就会利用车载音响播放提神的乐曲或者通过车载导航仪介绍休息场所，以消除驾驶员的困意2，方向盘如何测定驾驶者是否把握方向盘：方向盘外侧周围的特殊点安装压力传感器。选取驾驶员手经常放置的部位，选定一个区域，在区域范围内安装压力传感器。如果驾驶者的手握在方向盘上，传感器感受到压力发出电信号，证明驾驶者正常驾驶，当驾驶者处于疲劳状态没有把握方向盘时，传感器感受不到压力则没有电信号输出，此时电脑得到反馈，将提示的警报发出提醒驾驶者。压力传感器可以选择压阻式压力传感器。压阻式压力传感器利用单晶硅的压阻效应制成，它采用集成电路工艺，结构简单，测压上限可达到60MP,具有工作可靠q耐腐性q抗干扰能力强等特点+国内有些厂家利用美国生产的传感器芯片,加上严格的组装工艺,其不确定度可达0.04%FS以上,在压力测量领域得到了较广泛的应用3，方向盘如何检测驾驶者呼吸出来的的酒精含量：目前，车载酒精传感器已经不罕见了，其工作原理是：传感器的敏感部分是二氧化锡半导体微结晶粒子烧结体．以二氧化锡为基体材料，添加不同物质经烧制而成。当它的表面吸附有还原性气体(如酒精等有机溶剂蒸汽)时，半导体微结晶粒子接触界面的导电电子比例就会发生变化，从而使电阻值随被测气体的浓度改变而变化。这种反应是可逆的，因而是可以反复使用的。电阻值的变化随着二氧化锡半导体表面对气体的吸附和释放而发生。为了加速这种反应。通常要用加热器对传感器加热。该传感器就是将这种电阻值变化．以输出电压的方式取出，从而检测出气体中酒精的浓度。机动车驾驶人员“酒后驾车”及“醉酒驾车”极易发生道路交通事故．严重危害了道路交通安全和人民生命财产安全。人饮酒后，酒精通过消化系统被人体吸收，经过血液循环，约有90％的酒精通过肺部呼气排出。因此测量呼气中的酒精含量，就可判断其醉酒程度。敏感元件由纳米级SnO：及适当掺杂混合剂烧结而成，具微珠式结构．应用电路简单，可将电阻变化改变为一个输出信号。与酒精浓度相对应。目前为止已经较成熟的技术以及传感器工作原理：1，压阻式压力传感器：压阻式传感器piezoresistancetypetransducer是指利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量（如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度）的测量和控制。发展状况：1954年C.S.史密斯详细研究了硅的压阻效应，从此开始用硅制造压力传感器。早期的硅压力传感器是半导体应变计式的。后来在N型硅片上定域扩散P型杂质形成电阻条，并接成电桥,制成芯片。此芯片仍需粘贴在弹性元件上才能敏感压力的变化。采用这种芯片作为敏感元件的传感器称为扩散型压力传感器。这两种传感器都同样采用粘片结构，因而存在滞后和蠕变大、固有频率低、不适于动态测量以及难于小型化和集成化、精度不高等缺点。70年代以来制成了周边固定支撑的电阻和硅膜片的一体化硅杯式扩散型压力传感器。它不仅克服了粘片结构的固有缺陷，而且能将电阻条、补偿电路和信号调整电路集成在一块硅片上，甚至将微型处理器与传感器集成在一起，制成智能传感器（见单片微型计算机）。这种新型传感器的优点是:①效率响应高(例如有的产品固有频率达1.5兆赫以上),适于动态测量;②体积小（例如有的产品外径可达0.25毫米），适于微型化；③精度高，可达0.1～0.01％；④灵敏高,比金属应变计高出很多倍，有些应用场合可不加放大器；⑤无活动部件，可靠性高，能工作于振动、冲击、腐蚀、强干扰等恶劣环境。其缺点是温度影响较大（有时需进行温度补偿）、工艺较复杂和造价高等。下图为压力传感器的应用电路图，该电路采用的电桥构成测量电压，是一种具有较高灵敏的测量方法。无压差时，电桥两臂平等。压差信号加到4个陶瓷压敏电阻上，压敏电阻的阻值随压差而变化，引起电桥失衡。电桥失衡引起电流的变化，通过运放LM2940进行电流的放大在后面接ADC0834模数转换芯片，把模数信号转话为数字信号，在传输至CPU进行处理。2，电极传感器的应用：日本电脑便民公司开发的系统通过装在方向盘上的探测装置，感知手握方向盘时的脉搏跳动，判断驾驶人精神压力、情绪紧张、注意力不集中、瞌睡等身体状况，超过一定疲劳标准后系统将发出声音、喷射气体、发射光线或振动座椅向驾驶人发出警报，实际使用的电极传感器方面，在方向盘里侧的右半部分和左半部分分别涂有含Ag微粒的导电性粘合剂，追踪所测量到的心率变化情况。3，呼吸式酒精传感器：目前为止，呼吸式酒精传感器已经广泛应用于警察对于驾驶人员的监控方面，而车载酒精传感器也已经逐渐走进百姓的车辆中。车载酒精锁有三部分组成。1、酒精传感器。2、车辆控制单元线束。3、机械断油、断电装置。在车辆驾驶位置安装传感器，检测驾驶位置空气的酒精浓度；如有检测到酒精将发出信号到控制器，再有控制器发出电信号给汽油泵断油，使车辆停止运行。该系统已应用于本田公司新款本田v7；并且奥托立夫公司CEOJanCarlson表示，公司目前正在对该传感器进行测试，该传感器可以取代呼气酒精检测。Carlson表示，该传感器或将于5年之后上市。这意味着车载呼吸式传感器已步入使用并在未来的几年广泛推行使用。研究人员表示，该技术投入使用将会有效缓解酒后驾车的事故发生率。下图为酒精检测报警控制电路：参考文献：【1】，徐科军；传感器与检测技术（第三版）2011年9月【2】，张培仁；传感器原理、检测及应用2012年4月