随着人民生活水平的不断提高，家用轿车走进了千家万户，给人民群众便利出行带来了诸多方便。国产轿车正在崛起，其配置不输合资车，舒适性和安全性充分彰显。譬如，360影像清晰直观，指向性更加明确，可以说是新手的福音;倒车雷达能够显示前后左右的盲区安全距离，让停车随心所欲，信心满满;自动驻车功能在半坡起步中彻底解决了溜车的危险，并释放了拥挤道路情况下的右脚;并线辅助提高了变道行车的安全性;自动大灯解决了出入隧道的安全性，司机只需把注意力放在前方即可。

0、选题的确定
          众所周知，汽车扎胎是个很烦恼的事，轻则更换备胎，耽误时间，重则导致爆胎，造成事故，甚至危及生命财产安全。本着这一思考 ，能不能利用电涡流效应现象设计一款轮胎扎钉报警装置，及时告知驾驶员潜在的危险，并能采取有效措施，达到平安行车的目的。
1、设计思路
           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，驱动声光报警系统，告知驾驶员潜在的危险。
2、电路制作过程
2.1工作原理


         电路框图如图1，由六部分组成，分别是涡流传感器、高频振荡电路、信号检测电路、电压转换电路、声光报警电路、电源电路。


         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组成检测电路，振荡器起振时，Q1集电极电位下降，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电流，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，并驱动蜂鸣器工作。由LED1.R3组成报警指示电路，由R4.LED2组成电源显示电路。
2.2设计过程
(1)电路部分


           本报警器所用元器件比较少，在30mmX70mm的PCB板上布局即可，使用Altium Diseg-ner2015软件， PCB板布线如图3所示，元器件布局如图4所示。其中C1、C2采用2.2nF的独石电容，C3、C4采用0.1uF独石电容，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，RP采用470Ω精密调节电位器，延长使用寿命。电源及工作状态显示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60mm左右，以提高探测距离，用中0.21mm漆包线绕振荡线圈为55匝，反馈线圈为1匝。
        (2)机械部分


        整机安装效果如图5所示，网购2022款第四代帝豪左前挡泥板-块，用于安装固定感应线圈，另购直径150mm厚度50mm的实心橡胶轮一个，用于模拟汽车轮胎。并在轮胎安装三颗大小不同的铁钉，便于验证检测效果。如安装外观图5所示，调节轮胎与线圈的之间的间距为30mm左右，固定在一塑料盒之上，使用时可以卧式安装，也可以立式安装，便于观察效果。灵敏度调节电位器及电源开关独立安装，便于调节。本机耗电量不大，采用3节5号电池即可，也可将12V用7805稳压块降压后供电。
3、电路调试
3.1电路检查及连接
        首先按照原理图将所有元器件焊接，灵敏度电位器、电源开关、电源指示发光二极管、报警指示灯单独安装在面板上，其余元器件安装在PCB上，感应线圈固定在挡泥板下端凹槽内，以便与轮胎相对运动。
        接线完毕后，首先进行电路检查，核对接线，排除漏接、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，接通电源开关，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，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，这时灵敏度最高，如图5所示。
3.2静态及动态调试


         如图6所示，电路振荡器临界状态设置合适后，拿小改锥靠近涡流感应线圈，蜂鸣器应发声，报警指示灯点亮，再次调节灵敏度旋钮，最大程度.上增大探测距离，使改锥距线圈在30mm左右时报警最好。在掌握探测距离的同时，在塑料面板上打孔，让胎面距线圈30mm左右为宜，并在轮胎上安装3颗大小不同的螺丝钉，以便观察探测效果。用手转动轮胎，线圈在检测到不同螺丝钉时蜂鸣器发声大小不同，报警指示灯点亮程度也不同，为驾驶员判断是否有钉提供了依据。
4、结论
        利用电磁原理制作的本汽车轮胎扎钉智能报警器能够在30mm范围内检测到铁钉的存在，并因铁钉大小不同发出不同频率的报警信号，为驾驶员判断故障提供了依据，达到了自动检测铁钉的效果，加之磁场不受任何除磁场及电流以外的条件影响，使用方便，如在两个前轮同时安装此装置，效果会更佳。
5、进一步完善本项目的设想
         基于涡流效应的这款汽车轮胎防扎智能报警器在设计和制作中，虽然能够达到检测及报警的目的，达到了实验的预期效果，由于受条件限制，检测距离不够远，很小的铁钉甚至检测不到，下一步在提高检测距离和灵敏度上加以改进，并安装在汽车的四个轮胎挡泥板.上，控制电路以单片机为核心，利用四路比较放大器加以缓冲输出，提高集成化程度，就像仪表板上轮胎气压显示一样，点亮相应位置的发光二极管，代表前后、左右轮胎扎钉信号，同时蜂鸣器发出报警信号，更加方便。