作者：Antonio Velasco

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

需求與設計

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

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

本質上，BSPD 的設計必須完全使用模擬組件來計算兩個關鍵方面。

• 制動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輸入來輸出 5V 或 GND。對于BSPD，負極端子是制動壓力傳感器的信號，輸出0.5～4.5之間的電壓。該信號通過低通濾波器濾除噪聲，然后與比較器進行比較。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，其第二端子設置為約0.45V。這種設置使得只有當制動壓力低于其正常電壓輸出范圍 0.5V ~ 4.5V 時，比較器才會輸出高電平，這意味著當比較器輸出高電平信號時，會發(fā)現(xiàn)難以置信的情況。信號通過“或”門以允許設置 2 個比較器，并被發(fā)送到電路的時間延遲部分。

100ms的延時主要是通過單穩(wěn)態(tài)操作的555定時器完成的。如圖 2 所示，難以置信的 5v 高電平通過非門發(fā)送到 555 定時器的 TRIG 引腳。在555定時器的單穩(wěn)態(tài)工作電路中，555定時器的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。這樣做是為了通過電位器 RV8 設置的電阻值引入任意時間的時間延遲。來自 555 定時器的信號需要與圖 1 中或門的輸出進行“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)了一個問題，因為當不存在不可信性時，輸出 NOT2B 自然會為高電平，并且只會在不可信性的時間延遲期間輸出低電平，因此隨著時間傳播延遲，不可信性信號可能會從當 555 定時器試圖拉高其 OUT 引腳時，與門會運行一小段時間。為了減輕這種可能的錯誤，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小的延遲。RC 時間延遲應該為 555 定時器的傳播延遲提供足夠的時間。最后，如果“或”門在 555 定時器的時間延遲后仍輸出高電平，則圖 2 中最終“與”門的兩個輸入都將設置為“高”。發(fā)現(xiàn)了一個難以置信的條件，并發(fā)送信號來關閉一系列繼電器，從而關閉汽車的發(fā)動機。

通過其他難以置信的電路、關斷電路和電源電路，我們得到了圖 4 中的最終 PCB。測試/制造已經在進行中，下一篇博客將介紹如何對設計進行故障排除。感謝您的閱讀！

審核編輯 黃宇