汽車后視鏡隨動調(diào)節(jié)裝置

張雪梅 周欣

沈陽理工大學汽車與交通學院 遼寧省沈陽市 110159

汽車盲區(qū)一直是汽車安全駕駛的一大威脅，減小視野盲區(qū)也一直是后視鏡永恒的追求。受手動后視鏡和傳統(tǒng)電動后視鏡調(diào)節(jié)過程繁瑣復雜的限制，后視鏡視野無法達到預期的效果。于是隨著電子技術(shù)的發(fā)展一種能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)隨動調(diào)節(jié)的后視鏡裝置問世。

1 汽車后視鏡隨動調(diào)節(jié)裝置綜述

汽車后視鏡隨動調(diào)節(jié)裝置是一種基于微機控制系統(tǒng)的智能調(diào)節(jié)裝置，它能夠?qū)崿F(xiàn)后視鏡隨倒車檔位、轉(zhuǎn)向開關(guān)、轉(zhuǎn)向盤、記憶座椅的聯(lián)動，做到對后視鏡動態(tài)調(diào)節(jié)。

1.1 后視鏡隨動調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)的功能

倒車檔位實現(xiàn)視野下擴：掛倒車檔位時通過倒車檔位上的傳感器采集信號，并將信號傳送給ECU，ECU控制實現(xiàn)后視鏡上下翻轉(zhuǎn)的步進電機下轉(zhuǎn)一定角度，達到掛倒車檔后視鏡自動調(diào)節(jié)的目的，且當摘掉倒車檔位時后視鏡位置自動復原。

打轉(zhuǎn)向燈實現(xiàn)視野外擴：打開轉(zhuǎn)向燈開關(guān)時通過轉(zhuǎn)向燈開關(guān)上的傳感器采集信號，并將信號傳送給ECU，ECU控制實現(xiàn)后視鏡左右翻轉(zhuǎn)的步進電機外轉(zhuǎn)一定角度，達到轉(zhuǎn)向時預先調(diào)節(jié)后視鏡的目的，且當關(guān)掉轉(zhuǎn)向燈開關(guān)時后視鏡位置自動復原。

轉(zhuǎn)方向盤實現(xiàn)隨動調(diào)節(jié)：打轉(zhuǎn)向盤時通過轉(zhuǎn)向盤上的傳感器采集信號，并將信號傳送給ECU，ECU控制實現(xiàn)后視鏡隨轉(zhuǎn)向盤的合理轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)視野的動態(tài)變換，做到時時視野最大化，降低盲區(qū)，保證行車安全性。

記憶功能實現(xiàn)量身定制：借用電動座椅的記憶功能，實現(xiàn)一鍵調(diào)節(jié)座椅位置，同時調(diào)節(jié)后視鏡位置。初始時，駕駛員通過按鍵操作輸入控制信號并將待記憶信號輸送給ECU，之后駕駛員可以通過控制按鍵調(diào)回原輸入信息，實現(xiàn)后視鏡和座椅的“量身定制”。

1.2 后視鏡隨動調(diào)節(jié)裝置解決的問題

目前市場上廣泛使用的電動后視鏡[1]需要通過駕駛員手動調(diào)節(jié)電器裝置實現(xiàn)后視鏡位置的調(diào)整，而這種控制裝置不能確保一步定位后視鏡，可能需要二次甚至多次調(diào)節(jié)，使調(diào)整后視鏡這一過程變得繁瑣不堪。此外，傳統(tǒng)的電動后視鏡無法做到行車過程中的時時調(diào)節(jié)，因此不能很好的將盲區(qū)降到最低。我們設(shè)計的這款后視鏡隨動調(diào)節(jié)裝置恰如其分的解決了上述問題，不僅能夠做到后視鏡隨倒車檔位和轉(zhuǎn)向開關(guān)的預先調(diào)節(jié)而且能夠?qū)崿F(xiàn)后視鏡隨轉(zhuǎn)向盤的隨動調(diào)節(jié)使后視鏡視野動態(tài)化，時時視野最大化，降低盲區(qū)，提高行車安全性。

2 汽車后視鏡隨動調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計過程

現(xiàn)有的電動后視鏡的調(diào)整機構(gòu)是兩套垂直分布的電動機和驅(qū)動器組成，可操縱后視鏡上下及左右轉(zhuǎn)動，通常一套電動機控制上下方向的轉(zhuǎn)動，另一套電動機控制左右方向的轉(zhuǎn)動。通過改變電流的方向，完成后視鏡的上下及左右調(diào)整[2]。針對隨動后視鏡的設(shè)計，并沒有從本質(zhì)上改變后視鏡操縱機構(gòu)的本質(zhì)，依然采用垂直分布的電機和驅(qū)動器，只是將原本的普通電機換成了能準確轉(zhuǎn)動一定角度步進電機，實現(xiàn)后視鏡的精確調(diào)節(jié)。

2.1 操縱機構(gòu)模型的建立

在原有后視鏡操縱機構(gòu)[2]的基礎(chǔ)上，對其內(nèi)部的傳動組進行簡化，直接采用減速步進電機控制后視鏡的轉(zhuǎn)動。其具體基于CATIA的物理模型見下圖1所示。

后視鏡內(nèi)部保持架通過螺栓與后視鏡本體連接，兩個電機通過幾個螺釘固定在保持架上，電機動力通過連接件同操縱機構(gòu)連接，將電機轉(zhuǎn)動輸出轉(zhuǎn)換成后視鏡鏡面的翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對后視鏡的轉(zhuǎn)動控制。而具體的鏡面轉(zhuǎn)動情況由單片機程序控制步進電機實現(xiàn)。

圖1 后視鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.2 相關(guān)電路的設(shè)計

電路總功能可以概述為：開關(guān)信號或傳感器信號傳遞給單片機，單片機通過A/D轉(zhuǎn)換并處理后將信號送給步進電機，控制電機的正反轉(zhuǎn)進而控制后視鏡的轉(zhuǎn)動。

2.2.1 驅(qū)動電路的設(shè)計

由于電路的設(shè)計是基于KST-51開發(fā)版的，所以在此以該開發(fā)版原理圖講述相關(guān)設(shè)計。如上圖2所示是驅(qū)動電路的原理圖，通過跳線帽選接使用單片機P1.0-P1.3口控制步進電機，在此之前用四個三極管提高其驅(qū)動能力即帶負載的能力，使單片機能夠直接驅(qū)動步進電機。

圖2 驅(qū)動電路原理圖

2.2.2 控制電路的設(shè)計

針對該隨動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)預實現(xiàn)的幾個不同的功能分別設(shè)計控制電路如下：

倒車檔及轉(zhuǎn)向開關(guān)隨動：在這部分的設(shè)計過程中用按鍵的按與松模擬掛、摘倒車檔及開、關(guān)轉(zhuǎn)向開關(guān)，通過模擬按鍵向單片機輸入信號，并通過電路的設(shè)計和程序達到預期效果。這里只用到一個按鍵，以按鍵K1為例簡述控制電路如下：單片機控制輸入0xf0使輸入端置于高電平，輸出端置于低電平，用以檢測是否有按鍵按下，若K1按下則KeyOut1輸出高電平此時控制電機正轉(zhuǎn)，若松開按鍵則此時有電位變化電機反轉(zhuǎn)。具體電路圖見下圖3：

轉(zhuǎn)向盤隨動：這部分取電位器信號模擬轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動信號，通過電位器的轉(zhuǎn)動向單片機輸入信號，并通過電路的設(shè)計和程序達到預期效果。為實現(xiàn)上述效果需要連接電路圖如下：Vref接+5v提供基準電壓，VRout接AIN3模擬輸入，然后將信號送入單片機通過程序?qū)崿F(xiàn)單片機控制電機隨動轉(zhuǎn)動。具體電路圖見下圖4：

圖3 控制電路原理圖1[4]

“記憶功能”：鑒于該功能用到的原件同上圖3，這里以圖3為其原理圖簡述其電路連接：同理單片機控制輸入0xf0使輸入端置于高電平，輸出端置于低電平，用以檢測是否有按鍵按下。通過程序控制實現(xiàn)按鍵16正轉(zhuǎn)、按鍵8反轉(zhuǎn)、按鍵13存儲記憶、按鍵15調(diào)回記憶。

3 結(jié)語

本文介紹了一種基于KST-51單片機控制的汽車后視鏡隨動轉(zhuǎn)向裝置的三維模型及電控系統(tǒng)的基本原理，并簡述了其基本用途。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)汽車后視鏡的隨動轉(zhuǎn)向，可以使司機視野動態(tài)化，降低駕駛盲區(qū)，提高行車安全系數(shù)，且結(jié)構(gòu)簡單價格低廉，便于推廣應用[5]。

圖4 控制電路原理圖2