新型全自動(dòng)汽車遮陽傘設(shè)計(jì)探析

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摘要：為了增長汽車的使用年限，減少汽車受到不必要因素的損壞，節(jié)省車主在汽車保養(yǎng)與維修的資金投入，需要加強(qiáng)汽車的保護(hù)工作。當(dāng)今汽車防護(hù)具市場(chǎng)，大部分是保護(hù)力度較弱、操作不便且不易整理的車衣，新頻繁且缺乏保護(hù)力的車膜，以及少部分自動(dòng)化程度不高且價(jià)格昂貴的折疊遮陽傘。為了解決以上問題，填補(bǔ)市場(chǎng)空缺，有效解決目標(biāo)客戶需求問題，本文設(shè)計(jì)一種全自動(dòng)智能汽車遮陽傘。該遮陽傘采用了創(chuàng)新性的齒輪收放式，安裝方便、成本較低、具有很好的使用價(jià)值。

關(guān)鍵詞:汽車遮陽；51單片機(jī)；自動(dòng)化設(shè)計(jì)

1引言

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，以及國民經(jīng)濟(jì)水平的快速提高，我國汽車產(chǎn)銷量已連續(xù)11年居于全球首位，目前占全球總銷量的30%。同時(shí)我國人口基數(shù)大，汽車保有量已高達(dá)2.75億輛[1]。然而，美國一項(xiàng)研究表明，當(dāng)環(huán)境氣溫為35℃時(shí)，陽光照射15min便能使封閉車廂內(nèi)的溫度達(dá)到65℃[2]，造成汽車使用年限縮短。為了增長汽車的使用年限，減少汽車受到的不必要因素的損壞，使汽車防護(hù)具自動(dòng)化水平提高至一個(gè)新水準(zhǔn)，本文設(shè)計(jì)出一種全自動(dòng)智能汽車遮陽傘。

2綜合設(shè)計(jì)方案

遮陽傘系統(tǒng)框圖如圖1所示，主要包括環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、系統(tǒng)控制模塊等六個(gè)模塊。其中，環(huán)境檢測(cè)模塊采用集成塊組裝的形式，實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效地檢測(cè)外部信息，提供給控制系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)操作的重要判斷信息。系統(tǒng)控制模塊采用STC51作為最小控制單元，與其他模塊連接以實(shí)現(xiàn)通信和控制功能。紅外檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)了人為遠(yuǎn)程控制，可對(duì)遮陽傘的操作進(jìn)行人為干涉。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)摸塊除了向控制系統(tǒng)供電，還兼具驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的作用。機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊采用齒輪切合的形式實(shí)現(xiàn)機(jī)械操作，提高了開收傘的效率。保護(hù)功能模塊選擇Sunbrella（賽百綸）面料，具有高效抗UV能力，能有效過濾陽光中99%的紫外線[3]。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過模塊化分層設(shè)計(jì)構(gòu)建出完整的各部分相互聯(lián)系的有機(jī)整體。

2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

外部機(jī)械支撐模塊是整個(gè)系統(tǒng)的支撐骨架。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，考慮到車頂空間的局限性、安全性以及便利性，本設(shè)計(jì)采用齒輪旋轉(zhuǎn)式收放形式，不僅節(jié)省了空間，也保證了開收傘的效率。詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，中間一根主旋柱，共三個(gè)層次面圍繞中間主旋柱疊加。每個(gè)層次面以主旋柱為中心的兩邊各有一個(gè)從齒輪，從齒輪可帶動(dòng)內(nèi)收縮桿的縮放，如圖2所示。當(dāng)接受到控制系統(tǒng)的開傘信號(hào)后，電機(jī)系統(tǒng)可向主旋柱提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，從而帶動(dòng)六根從齒輪同時(shí)旋轉(zhuǎn)放出。收回時(shí)同理。

2.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)采用STC51單片機(jī)作為最小控制系統(tǒng)，外部連接環(huán)境檢測(cè)模塊，電機(jī)控制輸出模塊以及紅外遙控模塊。其中環(huán)境檢測(cè)模塊包括溫濕度檢測(cè)集成塊、震動(dòng)檢測(cè)集成塊等，在人為控制允許的情況下時(shí)刻檢測(cè)周圍環(huán)境變化。電機(jī)控制輸出模塊中考慮到在電機(jī)選擇中需要滿足響應(yīng)速度快、速度及方向可調(diào)可控、控制靈敏、方便以及節(jié)能等要求，故采用了步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)沒有積累誤差，因而精度高。其旋轉(zhuǎn)速度只取決于脈沖頻率，特別是采用開環(huán)控制時(shí)成本低[4]。在全自動(dòng)汽車遮陽傘開啟的狀態(tài)下，通過環(huán)境檢測(cè)判斷當(dāng)前汽車所處狀態(tài)。當(dāng)汽車處于行駛狀態(tài)時(shí)，遮陽傘處于嚴(yán)格關(guān)閉的狀態(tài)；當(dāng)汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)并且外部溫度高于設(shè)定溫度以及光照強(qiáng)度高于設(shè)定強(qiáng)度時(shí)，遮陽傘才打開，并且此后不斷檢測(cè)外部環(huán)境，當(dāng)發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)立即關(guān)閉。其程序流程圖如圖3所示。

3結(jié)束語

本文結(jié)合智慧生活的科技現(xiàn)代化生活理念，從汽車防曬保護(hù)角度出發(fā)，在市面現(xiàn)有手動(dòng)汽車遮陽傘的基礎(chǔ)上，融入智能化控制技術(shù)。通過檢測(cè)汽車內(nèi)外部環(huán)境，以及汽車所處狀態(tài)等相關(guān)條件，在合適的情況下自動(dòng)張開保護(hù)傘，完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化汽車保護(hù)，減少了車主在汽車保養(yǎng)與維修的投入，以及極大程度減輕了暴曬后的車內(nèi)環(huán)境帶來的不適。此種保護(hù)傘不僅能給予汽車及時(shí)的保護(hù)，也有合理利用能源、節(jié)省資源的作用。在遮陽傘安裝方面，相較于國內(nèi)外的吸盤、磁鐵吸引等形式[5]，初步計(jì)劃采取新穎的齒輪旋轉(zhuǎn)收放形式，充分保證了安全問題，減輕了使用者多次安裝、不便攜帶、安裝復(fù)雜等問題。

作者:徐美玉 蘇清華 尚煒倫 郭榮璨 單位:河南大學(xué)濮陽工學(xué)院