创新驱动发展，科技引领未来。随着国民经济和人民生活水平的不断提高，更多的汽车走进了千家万户，很大程度上解决了交通问题。同时，随着电子技术的不断革新升级，汽车的配置可以说是应有尽有，大大提高了驾驶的舒适性和安全性。譬如，360影像解决了停车难的问题，并线辅助解决了变道的安全性，OUTHOUD解决了拥挤道路情况下的右脚，驾驶模式选择解决了不同路段的驾驶感受，前后雷达解决了出库入库防刮剐蹭的担心，主动刹车解决了高速跟车的追尾问题。自动大灯解决了出入隧道照明的方便性。但是，还有一个更为严重的问题一直在困扰众多驾驶员，小则耽误时间，大则造成事故，不可挽回，那就是轮胎扎胎。到目前为止，一直没有可行的预防方法，更鲜有这方面的研究和方案，本着这一思考，能不能利用磁场对铁磁性物质特有的作用，设计一款汽车轮胎全自动防扎智能吸钉系统，安装在前轮正前方保险杠.上，能够有效排除危险，把事故解决在萌芽状态。另一方面，虽然我们设计的产品效果不尽如人意，但能够引起诸多科技工作者的思考，达到抛转引玉的目的。

一、工作原理

         电涡流效应是法拉第电磁感应特有的一种物理现象，将导体置于交替变化的磁场中后，必将在导体中产生涡流效应，从而产生涡电流，此涡电流产生新的磁场，来阻碍原磁场的变化，这样探测线圈磁阻增大，破坏了原磁场的平衡状态，迫使高频振荡器停振。利用其停振状态转换为输出电压，驱动电磁吸盘动作，缩小吸盘与铁钉之间的距离，利用磁力吸走铁钉，并设计有声光报警信号，告知驾驶员工作状态。

       电路框图如图1，电路由五部分组成，分别是高频振荡电路、检测电路、电压转换电路、驱动及负载电路、显示电路。


        电路原理图如图2，由Q1、L1、L2、C1、C2、R1、RP组成高频振荡器，正常情况下，调节电位器RP改变振荡器的增益，使振荡器刚好处在起振临界点，这时蜂鸣器无声，报警发光二极管不点亮。由Q2、R2、C4组成的检测电路，当振荡器起振时，Q1集电极电压下降，Q2基极电位下降，此时Q2导通，相当于在C4两边并联了一根短路线，C4失去充电功能，Q3基极电位升高，处于截止状态，蜂鸣器不报警。当金属物体靠近涡流传感器时，会在金属内产生涡流，使传感器内能耗增大，迫使振荡器停振，Q1集电极电位升高，Q2检测到后立即截止，电源通过R2为C4充电，为驱动Q3作准备，当C4下边电极的电压达到Q3的开启电压Uon时，Q3立即导通，集电极输出高电位，达到电压转换的目的，蜂鸣器发声，并驱动后级电路工作。由R2、D1、Q4、K及电磁吸盘等组成的功放及负载电路，当Q2集电极输出高电位时，经R3降压后驱动Q4导通，继电器K吸合，其常开触点闭合，12V电源经插座coN1为电磁吸盘供电而吸合，在磁力作用下动铁下移，其端部安装了强磁铁，吸起铁钉，达到吸钉效果。由LED1、R4组成工作指示灯电路，由R5、LED2组成电源显示电路。达到声光报警及吸钉的目的。
二、设计过程


        在Disegner2015软件环境下，分别编译出PCB板布线如图3，元器件布局如图4。

        其中C1、C2采用2.2nF的独石电容，C3、C4采用0.1uF独石电容，以提高稳定性。R1、R2采用金属膜色环电阻。Q1采用高频管C9018，Q2采用c9015，Q3采用C9012，Q4采用8050三极管。RP采用精密调节2.2k电位器，延长使用寿命。继电器采用直流12V行程40mm的电磁铁，电源及工作状态显LED采用普通红色发光二极管。此电路关键部分是涡流传感器的制作，传感器由两部分组成，其中L1为反馈线圈，L2为振荡线圈。首先制作线圈骨架，调整绕线模周长，使线圈直径为100mm左右，以提高探测距离，用0.21mm漆包线绕振荡线圈为55匝，反馈线圈为1匝。


        整机安装效果如图5，网购离地间隙60mm的万向轮2个，定向轮2个，固定在一塑料盒下面，对称安装，感应探头离地30mm，塑料盒正前方安装灵敏度调节电位器及电源开关以及指示灯，电源端子安装在塑料盒右侧面，以便与电池连接。
三、整机调试
       (1)电路检查及初态设置
        接线完毕后，首先进行电路检查，核对接线，排出漏接、错接及短路现象，电源“+”极接在本机“+”极端子，“-”极接在本机“-”极端子，打开电源开关，电源指示灯点亮，调节灵敏度调节旋钮，使高频振荡器刚好起振，此时测得整机电流为10.74mA，逆时针调节使振荡器处于起振与停振的临界状态，此时蜂鸣器停止发声，工作指示灯刚好熄灭，这样，灵敏度最高。
(2)带负荷试车
       初态设置合适后，在桌面放置四五颗铁钉，用手推动本机向前移动，感应探头检测到铁钉后蜂鸣器发声，同时工作指示灯闪烁，电磁吸盘动作，吸起铁钉。此时整机工作电流为1.14A，整机工作状态如图6。


四、前景展望
        本设计主要利用电涡流效应干扰空芯线圈磁场及电磁铁原理制作而成，属于机电一体化控制设备，探测效果不会因为雨雪等因素影响。汽车轮胎全自动防扎智能吸钉器能够在3m范围内检测到铁钉的存在，并能吸起，达到了自动检测自动吸钉的效果。在设计和制作中，由于条件所限，虽然能够达到检测及吸钉的目的，但检测距离不够远，离地间隙较低，在凸凹不平的路面影响行车安全，如果在提高检测距离.上加以改进，并安装在汽车的两个前轮之前的保险杠上，形成一套体系，应用于实际生活，必将大大提高行车的安全性。