一種車載光感太陽能窗簾的設計

曹嘉平 朱玉杰 羅中禹

摘要：為解決汽車行駛過程中牟窗外變化的光強影響乘員的舒適性這一問題，設計了一種車載光感太陽能窗簾裝置，該裝置可根據窗外光照強弱，自動控制簾體開合，保證了車內光照強度適宜。該窗簾融合了電子工程、機械工程、控制理論等科學技術，操作簡單，節能環保，功能相對完善。

關鍵詞：汽車窗簾;光感控制;機械設計

中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2020）04-0190-02

1 引言

伴隨著交通運輸業的快速發展，汽車已走進千家萬戶，成為人們出行的首選方式。近年來我國汽車產業保持快速增長態勢，這也為汽車窗簾行業帶來巨大市場[1]。此外，車內照明作為汽車內部環境的重要組成部分，對營造美的空間享受、改善運輸服務質量、提升乘員舒適感和滿意度有著十分重要的意義[2]。然而，目前市面上已有的汽車窗簾主要用于遮光隔熱的功能，在汽車行駛過程中無法根據車窗外不斷變化的光強自動調節，影響了乘員的駕乘便捷性與舒適性。針對這一現象，設計一款車載光感太陽能窗簾，該窗簾在陽光充足時自動閉合，當陽光強度減弱自動打開，以保證汽車內部光強保持適宜，方便人們在車內的各種活動。

2 工作原理

車載光感窗簾的工作流程如圖1所示。機械傳動部分核心機構為絲杠螺母副的變形——螺桿滑塊傳動副。支架整體為立方體結構，支架中間部分設置有螺桿的固定孔位，下方設置有滑槽。滑槽內設置有可以與上方螺桿嚙合的齒條狀滑塊，其中，螺桿為普通矩形細牙雙線螺紋，滑塊設置其與螺桿法面壓力角相同，分度線與螺桿分度圓相切保證嚙合。支架左端設置有放置電機和電池的下沉平臺，電機通過聯軸器和螺桿連接實現轉矩輸入，通過螺桿滑塊之間的傳動副，將電機輸入的轉動變為平動。滑塊的下端與窗簾的移動端相連接，窗簾的固定端通過螺釘緊固在支架一側，同時在固定端設置觸點并與電源項相連接以實現對電能的收集。

工作時，電機正轉驅動滑塊向遠離固定端方向移動使窗簾自動關閉，電機反轉則驅動滑塊向靠近固定端移動使窗簾自動打開。控制核心部分采用STC89C52單片機。在支架的兩側分別設置有兩個光敏電阻以實時采集當前位置的平均光強，通過PCB電源層為其供電。兩個光敏的輸出引腳分別接人單片機的P1.0，P1.1，實現AD轉換功能。在程序中設置一個可以修改的光強閾值，將兩個光敏電阻采集到的光強平均值與該閾值進行比較，當采集值大于閾值時，通過控制單片機P2.0引腳輸出高電平P2.0與共陽極接法的TB6600步進電機驅動器DIR引腳相連，使電機正轉控制窗簾關閉，當采集值小于閡值時P2.0輸出低電平驅動電機反轉控制窗簾打開[3～6]。電機旋轉的圈數可在程序中進行修改，工作流程如圖1所示。

3 車載光感太陽能窗簾結構

窗簾的主要結構由支架，簾布，和電源模塊三部分組成，如圖2所示。窗簾的機械傳動結構和控制模塊均設置在支架內。其主要作用為支撐電機、電機驅動器以及固定傳動螺桿等主要傳動結構。支架整體為立方體結構，中間部分設置有螺桿的固定孔位，下方設置有滑槽，其內有與上方螺桿嚙合的滑塊，通過螺桿的旋轉運動驅動滑塊進行水平運動從而控制窗簾的打開與關閉。支架上方設置有固定塊，可以將整個窗簾固定在車內窗簾的簾布則采用柔性光伏電池層加遮光涂層的雙層設計。工作時，將窗簾的固定端固定在支架上，移動端與滑塊相連，控制窗簾開閉的同時，可以收集一定量的太陽能并將其轉換為電能儲存下來，供給窗簾本身或其他用途[7～9]。

4 結語

結合市場上現有汽車窗簾的不足之處，設計一款車載光感太陽能窗簾，該窗簾根據光照強度的變化自動調節簾體開合，為乘員提供舒適的駕乘體驗，同時利用太陽能供電，符合節能環保的理念。

參考文獻：

[1]韓童，李立威.中美貿易摩擦對我國汽車產業的影響分析[J].現代商業，2019（18）：28～29.

[2]沈鵬.基于視覺仿真的列車客室照明設計[D].北京：北京交通大學，2019.

[3]魏志麗.PLC控制步進伺服電機實現定位的幾種方法[J].現代制造技術與裝備，2017（4）：160，164.

[4]盛彬.PLC步進電機控制技術[J].現代制造技術與裝備，2016（11）：167，169.

[5]苗朝輝，勒國慶.單片機的機械電路控制系統設計研究[J].南方農機，2018，49（7）：168，181.

[6]黃兆波，李姿.單片機控制步進電機研究[J].南方農機，2019，50（4）：115.

[7]歐陽煥英，周文和，王蘊芝.太陽能建筑特朗勃墻結構特性數值分析[J].綠色科技，2018（22）：126～127，129.

[8]張冠君.太陽能技術在港區應用政策分析[J].綠色科技，2017（20）：168～170.

[9]丁玉成.高速鐵路機電設備的應用需求與監控系統[J].綠色科技，2019（10）：268～269.

收稿日期：2020-01-06

基金項目：國家級大學生創新訓練項目（編號：201910225032）;哈爾濱市應用技術研究與開發項目（編號2014RFXXJ108）

作者簡介：曹嘉平（1999-），女，東北林業大學工程技術學院學生。

通訊作者：朱玉杰（1965-），女，博士，教授，研究生導師，研究方向為工業工程、TRIZ理論、創新設計.