Brevet FR2662123A1 — publié le 19911122

SYSTEME ELECTRONIQUE DE PREVENTION DE FREINAGE BRUTAL. A l'heure actuelle, il existe sur la route tout un ensemble de codes qu'il importe de respecter, afin de circuler avec un maximum de sécurité pour soi et par consequent pour autrui Les codes sont plus ou moins précis, et certains demanderaient à être affinés. Il en est ainsi pour le freinage par exemple : il est difficile de prévenir la voiture qui suit du freinage réel qu'on est entrain d'exécuter. Ceci étant lié au fait que ce dernier est une constante variable par rapport au temps, alors que le systéme qui identifie ce freinage est une constante fixe et fonctionne en tout ou rien. A partir de là, on identifie le freinage par rapport au temps fonction de la vitesse; que l'on met pour se rapprocher du véhicule que l'on suit À basse vitesse ceci est tout à fait identifiable et l'on peut réagir en conséquence, mais cela devient plus délicat a grande vitesse A cela plusieurs paramètres : - identification du taux de freinage -- temps de réaction Bien souvent on prend la décision de freiner bien trop tard ; cela est lié au fait que l'on a pas su ou pu identifier le taux de freinage réel.Afin de prévoir et d'éviter des accidents, certains conducteurs allument à ce moment-là les feux de détresses ; ceci implique alors une grande habilité et une profonde maîtrise du véhicule. Ce système électronique de prévention de freinage brutal vient palier ce manque. L'invention ainsi étudiée permet de prèvenir le condurcteur de la voiture qui suit que le freinage dépasse un certain taux, ceci se traduisant par un clignotement des feux stop. On dispose de ce fait de deux formes d'identification de freinage : 1- feux stop allumés 2- feux stop clignotants Cela se traduit de la manière suivante : comparaison du taux de freinage calculé en temps par rapport à la distance donnée par le code de la route pour s'arrêter en fonction de la vitesse. ETUDE TECHNIQUE. Constante de temps servant de base à l'étude technique. Le code de la route prévoit donne le temps d'arrêt d'un véhicule par rapport à la vitesse en chaussée mouillée et sèche. Deux paramètre sont pris en compte : - le temps d'arrêt fonction de la vitesse le temps de réaction fonction de la vitesse Ainsi, si l'on roule à 80 Km/h par exemple, on parcourt 80 X 1000 3600 soit 22,222 mètres par seconde. Le code de la route prévoit (pour une moyenne de 80Km/h) 43 mètres pour arrêter le véhicule, plus une seconde de réaction. On parvient donc à un total de 43 + 22,222, soit 65,222 mètres jusqu'à l'arrêt du véhicule. Ce qui nous importe; c'est le temps qu'il faut pour s'arrêter ; ce dernier est fonction de la distance ; quant au temps de réaction, il sera toujours présent. Dans tous les cas, la machine ne remplace pas l'homme Partant de la distance d'arrêt, on peut calculer le temps d'arrêt par la formule t = 2x x étant la distance pour s'arrêter Vo Vo étant la vitesse à l'origine du temps Pour 80 Km/h par exemple, on obtient : la distance en mètres/seconde : 80 x 1000 = 22,222 m/s 3600 x = 43m t = 2 x 43 = 4,32 secondes 22,222 Vo = 22,222 m/s Le temps d'arrêt, en roulant à 80 Km/h est donc de 4,32 secondes, ceci en disposant d'un véhicule en état. Ce temps diffère selon le système de freinage ABS par exemple, et est d'autant plus dangereux pour les véhicules n'en possédant pas. Ce temps de 4,32 secondes est donné pour une chaussée sèche. Par temps mouillé, il faut rajouter 1/3 de temps, ce qui nous reporte à 5,75 secondes. Le tableau 1 nous donne les temps d'arrêt à différentes vitesses. Le graphique 1 quant à lui, donne les courbes de freinage par rapport au temps Par exemple, pour que la vitesse chute de 130 Km/h à 60 Km/h, il faudra 3,25 secondes. Distance arrêt Distance arrêt Vo Temps d'arrêt Temps d'arrêt KM/H par temps sec temps mouillé vitesse distance/ distance/ en mètres en mètre en m/s chau. sèche chau mouillée 40 11 14,663 11,11 1,998 2,63 50 17 22,661 13,88 2,448 3,263 60 24 31,992 16,66 2,88 3,839 70 32 42,656 19,44 3,291 4,387 80 43 57,319 22,22 3,859 5,159 90 54 71,982 25 4,32 5,75 100 66 87,978 27,77 4,75 6,334 110 80 106,31 30,56 5,217 6,95 120 95 126,635 33,33 5,7 7,59 130 113 150,62 36,111 6,25 8,335 160 145 193,285 44,44 6,52 8,69 DESCRIPTION Etude électronique du système. Fréquence utilisèe. La fréquence utilisée pour la mise au point électronique est la résultante d'un capteur infra-rouge orienté sur le cadran d'une VOLSWAGEN (Golf). Ainsi, pour chaque tour de roue on obtient une impulsion. Malheureusement, à 40 Km/h et en-dessus, la fréquence est trop faible pour obtenir une tension continue stable. Pour cette raison, j'ai volontairement doublé la fréquence, mais cela n'a aucune influence sur le montage en question. Le tableau 2 nous donne la fréquence ou le tour de roue à la seconde. Les mesures ont été relevées sur une Golf. Il faut tenir compte de la tolérance interne du véhicule Tableau 2 Tours de roue à la seconde Vitesse Tours de roue Fréquence utilisée mesurés pour le montage 40 11 22 60 17 34 80 23 46 90 26 52 100 29 58 120 36 72 140 41 82 160 44 88 Principe électronique. Le schéma électronique est donné à la figure 2. On distingue 4 étapes différentes : 1- monostable 2- convertisseurs fréquence tension et comparateur 3- sélecteurs de freinage 4- amplificateurs L'alimentation est donne å la figure 4 et le sélecteur temps sec, temps mouillé à la figure 5. ( Voir figure 3) PARTIE 1. On applique un signal # carré à l'entrée l'entrée A, et l'on retrouve un signal à pics positifs à la sortie N3 avec t = RC In V/V-Ve , ici de 8 milisecondes. Di ne laisse passer que les impulsions positives , quant a R3' et R-3 fixe, le potentiel est de 3,6 Volts. Nous verrons pourquoi plus loin. A2 est monté en ampli suiveur et l'on retrouve à B les impulsions partant de 3,6 Volts à 6,10 Volts à 140 Km/h. (Voir figure 3) PARTIE 2. On trouve à la sortie de R4 une tension redressée filtrée par C2 et proportionnelle à la fréquence. A2 amplifie le courant et attaque directement l'entrée + de A3. Cette même tension est réduite de 0,10 Volts et envoyée à RC2. R5 limite le courant et l'on retrouve à C3 R6 RV1 ou RV2 une constante de temps qui va servir à comparer le freinage. La tension C est supérieure à D de 0,10 Volts : D suit C qui est proportionnel à la vitesse. RV1 R6 C3 donne la constante de temps pour chaussée humide, quant à RV2 R6 C3 pour chaussée sèche. La tension de repos à C est de 3,60 Volts et de 3,50 Volts à D. On démarre à 3,6 Volts et l'on grimpe à 6 voire 7 Vo.' t Ce choix est lié au fait que la courbe de décharge d'un condensateur se trouve la plus linéaire de 25 à 75% de sa capacité. On va utiliser 470 Khom pour RV1 et RV2 et 470 Khom pour R6. La constante de temps se situe entre 4,7 secondes et 9,4 secondes ; ceci étant lié à l'ajustable RV. En roulant à 130 Km/h, V1 atteint 5,92 Volts et V2 4,66 Volts Calculant t de 130 Km/h à 60 Km/h. A/RC = In V1-In V2 t/RC = In 5,92 - IN 4,66 = 0,23 En utilisant RC = 9,6 s t = 0,23 x 9,6 = 2,24 secondes On dispose de 2,24 secondes pour passer de 130 Km/h à 60 Km/h plus une seconde de réaction entre la courbe C et D, soit un total de 3,24 secondes. Si l'on compare le temps nécessaire au graphique 1 on se rend compte que l'on est plus ou moins dans le temps. Or, la vitesse décroît en fonction du temps, ce qui modifie légèrement la constante RC2. Ainsi, après les essais effectués par temps sec; il faut 3,30 secondes pour passer de 130 Km/h à 60 Km/h en forçant le freinage. Dans ce cas, RC étant fixé à R = 700 Khom et C = 10 microns f, ce qui nous donne 7 secondes Cette différence entre RC1 = 9,4 secondes et RC2 = 7 secondes, est liée au fait que la fréquence décroît proportionnellement au tempr t et ne chute pas brutalement Pour cette raison RV1 et RV2 est une ajustable de 470 Khom. Les essais effectués nous donnent 3,30 secondes à RV1 mi-course # pour passer de 130 Km/h à 60 Km/h. A noter qu'il est important d'utiliser une diode au germanium pour D2 afin d'avoir un temps de réponse le plus court possible pour la comparaison entre C et D. Le relais Red 1, quant à lui, sélectionne le temps de RV1 et RV2, c'est-à-dire pluie ou temps sec (interrupteur ouvert par rapport à la masse ; voir figure 5). Si la courbe C est inférieure à D, A3 change d'état et passe à O. E passe à O pendant : t = RC In V/V-Ve qui équivaut à 5 millisecondes. RC étant égal à 10 millisecondes, le seuil de basculement de N4 (CD4093) se situe à # 5 Volts. PARTIE 3. Si F est à 1 (c'est-à-dire les feux stop allumés), on retrouve G à 1 et H à 1 au travers de D5, R10 et A4. Si entre temps, C descend plus vite que D (la vitesse décroît trop rapidement), on retrouve à E une impulsion négative de 5 millisecondes. G étant à 1, la bascule débloque, la porte N4 passe à 1, par conséquent N5 passe à 0. On trouve au bornes de D4 une oscillation de 2Hz. Cet oscillateur est construit autour de N7, N6, C5, R8 et R9. Si on lâche la pédale, G ne passe à 1 qu'après 0,8 s t/RC = In V1 - V2 = 0,8 seconde. Si F.O est inférieur à 0,8 seconde G = 1 Si F.O est supérieur à 0,8 seconde g = 0 Ce temps est indispensable pour un freinage par intermittence. Ainsi H (voir figure 3) continue à osciller si on lâche la pédale de frein avant 0,8 seconde. Si l'on dépasse ce temps, G change d'état, H passe à 0, les feux sont éteints. PARTIE 4. Après avoir inversé le signal H, on retrouve aux bornes de T1 une tension égale à la tension batterie (13 ou 14 Volts). Cette tension est forcée par R13, sinon elle n'atteint que + 9 Volts, et l'on aurait dans ce cas T1 légèrement conducteur à l'état repos de T2. T2 est un darlington qui voit sa base à 13,5 0,6 Volts à l'état 1 et 0 à l'état 0. À noter qu'il est important d'utiliser un transistor capable de commuter 3,5 A, car I = P x U (P = 21 W x 2 ampoules feux stop et u = # 13 Volts). La tension d'alimentation de T2 sera prise a. part (voir figure 4) car le régulateur 7812 ne supporte pas un tel courant et cela entraînerait de toute manière une trop grosse chute de tension, laquelle parturberait le montage, notamment les constantes de temps. Liste des composants. Légende K = Kilo hom Ho = hom M = Mégahom nF = Nano farad mF = micro farad RESISTANCES CONDENSATEURS R1 = 10 K C1 = 330 nF R2 = 47 K C2 = 47 mF R3 = 12 K C3 = 10 mF R4 = 27 K C4 = 220 nF R5 = 2,2 K C5 = 150 nF R6 = 470 K C6 = 47 mF R7 = 47 K C7 = 100 mF R8 = 1,5 M C8 = 220 mf R9 = 1,5 M R10 = 12 K SEMI-CONDUCTEURS R11 = 14 K D1 D3 D4 D5 = 1N914 ou 4148 R12 = 2,2 K D2=OA 119 (diode au germanium) R13 = 270 Ho C11 = CD 4093 R14 = 1 K C12 = LM 324 R15 270 Ho C13 CD 4069 - T1 = BC 557 - T2 = BDX 65 DIVERS T3 = BC 640 ou tout autre PNP 1 régulateur 12 Volts 7812 1 porte fusible + fusible 4 A 1 relais 12 Volts Red 1 R E V E N D I C A T I O N s = 1) Le système électronique de prévention de freinage brutal se compose d'un circuit électronique. On retrouve à la partie 2 du monostable un convertisseur fréquence tension ; ar la partie 3 un sélecteur et à la partie 4, une amplification. 2) Le dispositif, selon la revendication 1, se caractérise par la constante de temps RC2 qui est proportionnelle à la vitesse de freinage. 3) Le dispositif, selon la revendication 1 et revendication 2, se caractérise par le sélecteur 3 du freinage exécuté. 4) Le dispositif, selon la revendication est une comparaison de freinage par rapport à un temps donné par le code de la route, afin de pouvoir visualiser ce freinage par un clignotement des feux stop.