两轮电动车预防单手控把与刹车检测装置

本期点评专家

谭迪熬  中国发明协会院士专家咨询工作委员会首任专家，中国发明协会中小学创造教育分会会长，科技创新教育特级教师，教育部国培计划专家库专家。

人们在使用两轮电动车的过程中， 因刹车系统磨损、单手控把失误等造  成的意外事故屡见不鲜。为避免这类 事故的出现，我设计了一种简易装置。

一、工作原理

（一）单手控把自动降速功能

在两轮电动车原有的刹车断电 开关上加装手部检测装置，其中的 TTP224 芯片检测电容值的变化后判断 手与把手是否接触。当手靠近铜线时，电容值发生变化，芯片能识别这种变 化并输出相应的控制信号。

实现该功能的核心在于，左右车 把上的铜线分别缠绕车把的一半，驾 驶员的手必须将车把全部握住才能使 铜线导电。铜线缠绕车把之后，利用 超薄的热缩管将其封装。所有铜线连 接至四位电容传感器，形成高灵敏度 的触摸感应系统。

当驾驶员的手离开车把时，四位电容传感器中的任意一位未检测到高电平 信号，装置将立即启动降速机制。在这一过程中，四位电容传感器的变化将控 制舵机靠近霍尔传感器，通过信号转换模块输出高电平，激活MOS 管，切断两轮电动车电机的供电，实现自动降速。

当电容按键都被按下时，四位电 容按键芯片的输出端与单片机连接， 通过对单片机信号再处理控制图1中 的组件，使磁极靠近霍尔磁场传感器， 输出的电平经过电压比较器转成高电 平后输出给MOS 管 ，MOS 管连接刹车断 电开关的正负极，使其断开，从而让 两轮电动车正常行驶。反之则可以让 两轮电动车停下来。

（二）静态刹车检测功能

静态刹车检测模块通过特定传感 器和机械装置，在两轮电动车静止时 评估刹车系统的性能，特别是刹车皮 的磨损情况。

驾驶员按住刹车把手时，二级振 动传感模块中的振动马达产生的振动 通过弹簧传递并被放大，最终被振动 传感器捕捉。当刹车皮磨损得较严重 时，振动传感器接收到的振动信号较强，反之则较弱。通过分析振动信号， 装置能将刹车皮的磨损程度转换为百分比，并在屏幕上显示。

二、实验测试

驾驶员按下启动按钮后握住车把进行刹车检测，检测数据显示在液晶显示屏上。驾驶员驾驶时，双手握住车把，接着左手离开车把，发现两轮电动车的电机自动断电，两轮电动车依靠自身惯性降速，实验效果良好。

二、实验测试

利用四位电容传感器实时检测驾驶员手部位置，当手离开车把时控制两轮电动车自动减速，降低因失控导致的风险。通过二级振动传感模块检测刹车皮的磨损情况，结合弹簧传导和振动信号分析，实现在两轮电动车静止状态下对刹车性能的高精度评估。

自动降速与刹车检测联动，当刹车皮磨损程度达到临界值时，装置强制切断电机供电，同时发出警报提醒驾驶员。通过改进四位电容传感器焊盘电容值及增加抗电磁干扰的设计，确保系统在复杂环境下能稳定运行及拥有较高的检测灵敏度。

该装置的体积仅为充电宝的三分之二左右，便于安装、拆卸和维护，适用于个人用两轮电动车及共享单车。未来，我还计划将该装置进行集成，将其嵌在两轮电动车原有的仪表盘内，延长其使用寿命。（指导老师：陈立明）

专家点评

武志远同学的两轮电动车预防单手控把与刹车检测装置，

是一项改进型的发明项目。这是因为已有专利提出防电动车单手脱把骑车保护装置，它包括车架、把手、电门、供电源、微处理芯片等。其在车架一侧把手上安装电门及继电器并与微处理芯片相连，另一侧把手内安装力传感器，车架上安装移动传感器，二者均连接微处理芯片。把手外壁装有用护套包裹的弹性片，其凸点抵在力传感器上，且有数个弹性片沿圆周分布。当骑行人员未握住该把手施力时，力传感器不触发，微处理芯片控制供电线路断电，车辆无法行驶。

本发明使用不同的技术，利用传感器伺服系统进行检测、判断、运作等，目的是使其更具实际应用价值，有一定的积极意义。但作为中学生的科创作品，有专家认为其研究不够深入，对芯片、传感器的基础认知不够，应加强开源硬件的学习与实验数据的收集、分析和处理能力的培养。希望作者能将这一课题带入大学阶段进一步研究，助力自己的创新成长。