本发明属于汽车刹车系统自动检测与控制领域，具体涉及一种汽车刹车片厚度实时检测系统与报警方法。
背景技术：
在现有的刹车片检测系统测量精度均大于2mm且缺少时效性，当汽车在高速运转时，随着驾驶员踩下刹车踏板，制动时一部分动能转化为热能，刹车片急速升温，现有的刹车片检测技术均不能排除温度的误差，从而导致对刹车片厚度的测量产生极大偏误。本发明中的电磁传感器具有温度稳定性，采用恒频、恒幅的电流信号对检测电路进行激励，当被测体与传感器检测探头相对距离发生变化时，检测体与被测体涡流环之间的互感m发生变化，从而引起输出信号u1变化。对本发明中的电磁传感器采用双探头差动补偿的形式，通过对线圈线径进行优化等措施，使电磁传感器现行测量范围达到1mm，温度系数达到2×10-4℃，有效提高电磁传感器的温度稳定性，从而提高测量精准度。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磁阻式汽车刹车片厚度在线检测装置，能够帮助驾驶员方便、快捷、准确地检测刹车片厚度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种磁阻式汽车刹车片厚度的在线检测方法，包括刹车盘、刹车片、刹车卡钳、活塞、刹车油管、刹车油泵、刹车踏板、电阻、电磁传感器、单片机、信号处理系统、显示模块。针对汽车四个轮子进行电磁传感器布局，电磁传感器水平对称的布置于刹车片的两侧，电磁传感器探头与刹车片两侧紧密接触。当刹车片磨损时，其厚度的变化会引起磁导性能的变化，电磁传感器探头将磁导信号转换为电流信号输入到电路中，最终由回路电阻转换为电压信号且经由单片机的处理提交给显示模块。电磁传感器电路中需接一个36v电源，通过一个与汽车点火装置相连的开关s1以及电阻r1串联，并通过引脚与单片机连接；信号处理模块的电源端也与开关s1串联，驾驶员踩下刹车踏板后，信号处理模块进行信号处理，并且出于节约电能的目的，在厚度检测装置中，添加一个与刹车踏板相连的延时闭合开关s2作为是否进行厚度检测的选择开关，当开关s2一次闭合之后，设定20min内驾驶员再次踩下刹车踏板将不会导致开关s2再次闭合，防止在拥堵路段驾驶员频繁刹车导致检测装置频繁工作，可有效延寿并节约电能。显示屏与单片机相连接，并在输出端装有声光报警装置。
本发明的一种磁阻式汽车刹车片厚度的在线检测方法，其步骤为：
1)获取电磁信号：
当驾驶员踩下刹车踏板并按下车辆启动按钮启动车辆后，电磁传感器电源开关s1和信号处理模块的电源开关s2闭合，电磁传感器和信号处理模块进入工作状态。
1)处理厚度信号数据：
通过电磁传感器电路末端电阻r1将步骤1）获取的电流信号转换为电压信号，并将该电压信号输入信号处理模块予以处理，根据电磁传感器的标定值将电压信号转换为距离值d，该距离值d为电磁传感器与刹车片接触时，电磁传感器的探头表面与刹车片的侧面距离，即为刹车片的实时厚度h；
3）数据显示与声光警报：
利用市场上现有的较高精度电磁收发模块以及配套的单片机结构，就可以充分利用电磁测厚原理实现刹车片测厚，将步骤2）中处理得到的汽车左前、右前、左后、右后四轮的八个刹车片的实时厚度h信号通过显示模块予以显示；且信号处理模块将上述八个刹车片的实时厚度h与设定值h0对比，当其中之一的实时厚度h等于或小于设定值h0时，信号处理模块控制声光警报装置，发出警报声和警示灯提醒。
本发明所带来的有益技术效果
（1）本发明的一种磁阻式汽车刹车片厚度检测结构，在汽车左前、右前、左后、右后四轮的刹车卡钳上均设置有两个电磁传感器，巧妙的利用复合型铁磁材料刹车盘的导磁性能，采用电磁传感器直接测量刹车片接触刹车盘时刹车片由厚度变化引起的磁导性能的变化，进而计算出刹车片厚度的变化，也就是刹车片的有效利用厚度，检测精度高。较之于市面上普遍大于2mm测量精度的刹车片厚度检测系统，本发明优势明显。
（2）本发明的一种磁阻式汽车刹车片厚度检测结构，由刹车片制动而引起的温度变化对测量影响小，具有温度稳定性。
（3）本发明的一种磁阻式汽车刹车片厚度检测结构，其电磁传感器可以精确检测刹车片的厚度量化信息，不需要定制或改装刹车片，在更换刹车片的时候不需要更换电磁传感器，通用性好；相比开关型原理的刹车片检测系统，能够测量实时的刹车片厚度，方便驾驶员时刻了解刹车片的磨损程度，可以在刹车片到达极限使用厚度之前就提醒驾驶员为长途出车做好准备；能够显示刹车片实时厚度，使驾驶员掌握最全的每一片刹车片磨损信息，有效降低了交通事故发生率，保障乘车人员的行车安全。
（4）此装置针对已有的刹车片厚度测量装置频繁工作易导致单片机烧毁这一缺点进行了改进，利用延时开关限制单片机在一段时间内频繁工作，有效延长了使用寿命并降低了电能损耗。
（5）本发明的一种磁阻式汽车刹车片厚度检测结构，通过测量电磁传感器的探头表面与刹车片的侧面距离，实现间接测量刹车片的厚度，精度高，结构简单，实施方便，并针对刹车片厚度等于或小于设定值时，发出警报提醒，方便驾驶员随时掌控刹车片的磨损程度，最大限度地提高了驾驶员对行车安全性能的掌控；且本发明可通过电磁传感器电源开关s1和信号处理模块的电源开关s2自主选择何时检测刹车片厚度，采集次数由驾乘人员决定，不是每次踩刹车都检测一次刹车片厚度，具有高效节能的优点，也延长了检测系统的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的一种磁阻式汽车刹车片厚度检测结构的结构简图。
图2为刹车后磁阻式汽车刹车片厚度检测结构的结构简图。
图3为本发明中电磁传感器的电路连接示意图。
图4为本发明中单片机内部开关以及显示模块的连接图。
图5为本发明的一种磁阻式汽车刹车片厚度检测方法的流程图。
示意图中标号说明：
1--活塞；2--电磁传感器；3--刹车片；4--刹车卡钳；5--刹车盘；6--密封圈；7--刹车油管；8--刹车总泵；9--刹车踏板；10--信号处理模块；11--显示模块。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
参照附图1，一种磁阻式汽车刹车片厚度检测结构，具体包括1、活塞；2、电磁传感器；3、刹车片；4、刹车卡钳；5、刹车盘；6、密封圈；7、刹车油管；8、刹车总泵；9、刹车踏板；10、信号处理模块；11、显示模块。本发明中刹车总泵8通过刹车油管7与活塞1相连接，活塞1固连于刹车卡钳4上，活塞1用于控制刹车片3的运动，当驾驶员踩下刹车时，制动挺杆带动刹车总泵8内的活塞运动，通过刹车油管7利用刹车油对活塞1传递压力，利用卡钳使刹车片3与刹车盘5压紧，产生巨大的制动摩擦力，从而实现对刹车盘5的刹车控制，实现汽车的制动功能，在驾驶员松开刹车踏板之后由于密封圈6的弹性再使得刹车片3回位。本实施例中汽车左前、右前、左后、右后四轮的刹车卡钳4上均设置有两个电磁传感器2，总共八个电磁传感器2，电磁传感器2能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量刹车盘5距探头表面的距离，刹车盘5是金属磁性基体，测量精度高，电磁传感器2是一种线性化计量工具，此外，涡流传感器亦可作为本发明的传感器使用，用于实时检测刹车片3的厚度信号。所布置的电磁传感器2通过传感器支架安装于刹车卡钳4上，电磁传感器2的信号发送端与刹车盘5位置相对，即电磁传感器2的信号发送端正对着刹车盘5，且电磁传感器2的探头表面与刹车片3的外侧面在同一竖直平面上，电磁传感器2用于实时检测刹车片3的厚度信号，使得当刹车片3与刹车盘5接触时，电磁传感器2的探头表面与刹车盘5的侧面距离即为刹车片3的实时厚度；本实发明的电磁传感器2检测的厚度信号接入信号处理模块10进行数据处理，在单片机中进行厚度计算和厚度补偿，最后在显示模块11的lcd液晶屏上显示厚度数值并根据事先设定好的警报标准进行警报判定。本实发明中电磁传感器使用的是东莞市声佳电声科技有限公司生产的sjpb2316 3412pb，信号处理模块10采用ti公司的msp430单片机，显示模块11为lcd液晶屏，上述的lcd液晶屏与单片机相连接。
图1示出了刹车前(未踩刹车踏板时)磁阻式汽车刹车片厚度检测结构的结构示意图，图2为刹车后刹磁阻式汽车刹车片厚度在线检测系统的结构示意图。汽车行驶过程中，当踩下刹车踏板时，刹车总泵8产生推力将活塞1在液压力的作用下，向靠近刹车盘5的方向移动，驱动刹车片3向靠近刹车盘5的方向移动，以实现对刹车盘5的刹车控制；在电磁传感器的作用下产生电流信号，并将电流信号发送至信号处理模块10；单片机根据电流信号计算出刹车时刹车片3的厚度信息，并根据刹车片3的实时厚度信息、预先存储的刹车片3的初始厚度进行比较，输送给显示与报警装置进行记录或声光告警。
结合图3，本发明中每个电磁传感器2与回路电阻r1、电源开关s1依次串联后接入传感器电源两侧，该传感器电源的电压为36v，通过采样电阻r1将电磁传感器2采集的电流信号转换为电压信号，并将采样电阻r1接入信号处理模块10的输入端，信号处理模块10用于计算刹车片3的厚度。
结合图4，图4为本发明的单片机内部开关以及显示模块的连接图，本发明的八个电磁传感器2分别与采样电阻rl0~rl7连接，采样电阻rl0~rl7接入单片机；单片机的电源端设置有电源开关s2，当单片机的引脚ioc1检测到高电平时，系统对ioa0~ioa7采集的数据进行处理，lcd液晶屏与单片机相连接，用于显示刹车片3的厚度信息，且单片机的输出端接有声光警报装置，与p1.0脚相连的报警器根据事先设定好的警报标准判断是否蜂鸣，并连接有蜂鸣器主动关闭开关s3。
将单片机中处理得到的汽车左前、右前、左后、右后四轮的八个刹车片3的实时厚度h信号通过显示模块11予以显示；且信号处理模块10将上述八个刹车片3的实时厚度h与设定值h0对比，当八个刹车片3之一的实时厚度h等于或小于设定值h0时，则ioc4输出高电平，单片机控制声光警报装置，发出警报声和警示灯提醒，本发明中采用的刹车片3新片厚度为14毫米，更换的极限厚度是7毫米，设定值h0设为8毫米，本发明中所设计的设定值h0可以比极限厚度值大0.5~1毫米左右，以起到将刹车片3厚度信息提前警报告知驾乘人员的作用。实际应用过程中，刹车片3的厚度不需要在每次踩下刹车踏板时都检测，为了保护系统和节约电能，特此系统设定与刹车踏板相连的延时闭合开关s2，不需要检测刹车片3的厚度时，关掉电源即可。
本发明通过对刹车片3厚度的检测，可以实现汽车启动或刹车过程对刹车片3厚度实时检测，并在仪表系统实时显示刹车片3磨损程度，且需要更换刹车片3时发出声光警报，增加驾乘人员的安全掌控能力。
1.一种磁阻式汽车刹车片厚度检测结构，包括刹车盘、刹车片、刹车卡钳、活塞、刹车油管、刹车油泵、密封圈，其特征在于：还包括电磁传感器、单片机和显示终端，本发明中针对汽车四个刹车片的两侧安装了电磁传感器，刹车片与刹车盘接触摩擦，形成闭路，刹车片磨损时厚度减小使磁阻减小，刹车片厚度的变化即为磁阻的变化，磁电式传感器直接输出感应电势，电磁传感器利用电磁感应原理将被测量转换成线圈互感系数m的变化，再由测量电路转换为电流的输出，传感器将刹车片厚度变化转换为磁性的变化进而通过电流、电压的变化，在单片机中进行厚度计算和厚度补偿，最后在显示与警报模块液晶屏上显示厚度数值并根据事先设定好的警报标准进行警报判定。
2.根据权利1所述的磁阻式汽车刹车片厚度检测结构，其特征在于：电磁传感器水平对称的布置于刹车片的两侧，电磁传感器的探头与刹车片紧密接触。
3.根据权利1所述的磁阻式汽车刹车片厚度检测结构，其特征在于：电磁传感器电路中接有电路电阻，检测刹车片厚度时，电磁传感器探测电磁性能并将电磁信号输出为电流信号，经电路电阻r1将电流信号转变为电压信号，由接收器接收该电压信号。
4.根据权利1所述的磁阻式汽车刹车片厚度检测结构，其特征在于：信号处理模块当中的开关s1和延时闭合开关s2同时闭合，单片机开始处理由传感器采集到的刹车片厚度信号，单片机接收电压信号后计算处理并发送给显示终端。
5.根据权利1所述的磁阻式汽车刹车片厚度检测结构，其特征在于：数据处理与显示模块，利用市场上现有的较高精度电磁收发模块以及配套的单片机结构，就可以充分利用磁性测厚法实现刹车片测厚，将测得的数据上传到单片机当中，将数值通过屏幕显示出来，还要将测得的厚度h与额定极限厚度位置h0相比较，当测量厚度h>h0 1mm时，报警器正常；当测量厚度h0<h≤h0 1mm时，报警器在车辆启动的第一次刹车片厚度自检时，蜂鸣报警；当测量厚度h<h0时，报警器不间断报警，督促驾驶员更换刹车片。
技术总结