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1 引言

國內(nèi)的大型、重型車輛普遍采用鼓式剎車裝置，每年重型車輛在山路下坡行駛時因制動失靈造成的事故頻發(fā)，剎車鼓溫度過熱導(dǎo)致制動器的散熱不能滿足要求是導(dǎo)致制動失靈的主要因素，提高重型車輛制動性能的最佳方案就是加裝ABS，盡管國家已發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)GB7258、GB12676來規(guī)定客車和貨車必須安裝符合要求的防抱死制動裝置，以此來增強(qiáng)道路行駛的安全性。但實(shí)際配備情況很不理想，因?yàn)楣氖絼x車換成盤式剎車、配備ABS會使廠商成本增加，所以未來幾年內(nèi)多數(shù)大型車輛仍舊采用加裝水箱的方式來給剎車鼓降溫。

就國內(nèi)目前實(shí)際情況，本文提出的基于LIN總線監(jiān)測剎車鼓溫度、自動控制噴淋系統(tǒng)以及添加安全報警功能的設(shè)計是改善現(xiàn)有重型車輛制動性能的一種低成本、便于實(shí)施的方案，為大型車輛整體配備ABS過渡提供一種參考方案。

2 概述

該設(shè)計采用MAX6675 K型熱電偶溫度傳感器來監(jiān)測每個剎車鼓的溫度，對監(jiān)測到的過熱的剎車鼓進(jìn)行噴水降溫，溫度過高時直接報警提示采取緊急停車等相應(yīng)措施。該設(shè)計與ABS相比成本低得多，是ABS得到真正實(shí)施前的一套折衷方案，特別適合大型、重型車輛。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

現(xiàn)在重型車輛上都裝有水箱，當(dāng)剎車鼓溫度超出溫度門限1時，自動開啟噴淋系統(tǒng)，給制動系統(tǒng)降溫；超過門限2時，點(diǎn)亮報警燈，提示司機(jī)停車。另外一些汽車配件廠商提供帶有自動噴淋功能的剎車鼓，結(jié)合這套系統(tǒng)，他們的產(chǎn)品將更具競爭力。

3 MAX6675與MCU、LIN的連接

MAX6675與支持LIN總線的微控制器連接，將采集到的數(shù)字溫度信號傳送至微控制器，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，設(shè)置兩個門限溫度：自動噴淋溫度門限(如120℃)和溫度報警輸出門限(在200℃至300℃范圍內(nèi)選取)。

3.1 K型熱電偶溫度傳感器MAX6675

在高溫檢測領(lǐng)域，熱電偶是主要的測溫元件，MAX6675內(nèi)部具有信號調(diào)節(jié)放大器、12位ADC、冷端補(bǔ)償二極管、模擬開關(guān)和數(shù)字控制器。測得的環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成電壓量，通過處理熱電偶電壓和二極管的檢測電壓，計算出補(bǔ)償后的熱端溫度。數(shù)字輸出是對熱電偶測試溫度進(jìn)行補(bǔ)償后的結(jié)果。在0℃至+700℃溫度范圍內(nèi)，器件溫度誤差保持在±9 LSB以內(nèi)。

如圖2所示，T+接K型熱電偶的正極，T-接K型熱電偶的負(fù)極；拉低片選輸入CS時啟動串行接口，時鐘輸入SCK和數(shù)據(jù)輸出SO分別連接至MCU(MC90SQL4)的PTA5、PTA4引腳，溫度轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)據(jù)通過SPI串口方式輸出至MCU。

K型熱電偶的正極可預(yù)埋在剎車鼓里。負(fù)極連接在電路板附近，通過LIN收發(fā)器將該系統(tǒng)掛接到LIN總線上，結(jié)合LIN主控制器，可實(shí)現(xiàn)更多功能。

3.2 8位微控制器

8位微控制器可以選用Freescale的LIN總線微控制器MC908QL4。該微控制器對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，與設(shè)定的兩個溫度門限(如120℃)進(jìn)行比較，對應(yīng)地打開自動噴淋系統(tǒng)，或者點(diǎn)亮報警燈和蜂鳴器，以提示司機(jī)目前剎車鼓溫度過高，需要停車進(jìn)行降溫。

LIN是一種結(jié)構(gòu)簡單、配置靈活、低成本的低速串行總線。在帶寬要求不高、功能簡單、實(shí)時性要求低的場合，如車身電器的控制等方面，使用LIN控制器可有效地簡化網(wǎng)絡(luò)線束、降低成本、提高網(wǎng)絡(luò)通訊效率和可靠性。

3.3 MAX13021

MAX13021提供LIN主／從協(xié)議控制之間的接口。符合LIN 2.0規(guī)范，用于具有單主、多從設(shè)備的車載子網(wǎng)絡(luò)。通過LIN收發(fā)器將該系統(tǒng)掛接到LIN總線上，結(jié)合LIN主控制器，可實(shí)現(xiàn)更多的功能。