一種車載光感太陽(yáng)能窗簾的設(shè)計(jì)

曹嘉平 朱玉杰 羅中禹

摘要：為解決汽車行駛過(guò)程中牟窗外變化的光強(qiáng)影響乘員的舒適性這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種車載光感太陽(yáng)能窗簾裝置，該裝置可根據(jù)窗外光照強(qiáng)弱，自動(dòng)控制簾體開(kāi)合，保證了車內(nèi)光照強(qiáng)度適宜。該窗簾融合了電子工程、機(jī)械工程、控制理論等科學(xué)技術(shù)，操作簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保，功能相對(duì)完善。

關(guān)鍵詞：汽車窗簾;光感控制;機(jī)械設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2020）04-0190-02

1 引言

伴隨著交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，汽車已走進(jìn)千家萬(wàn)戶，成為人們出行的首選方式。近年來(lái)我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)保持快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，這也為汽車窗簾行業(yè)帶來(lái)巨大市場(chǎng)[1]。此外，車內(nèi)照明作為汽車內(nèi)部環(huán)境的重要組成部分，對(duì)營(yíng)造美的空間享受、改善運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)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(guò)程中無(wú)法根據(jù)車窗外不斷變化的光強(qiáng)自動(dòng)調(diào)節(jié)，影響了乘員的駕乘便捷性與舒適性。針對(duì)這一現(xiàn)象，設(shè)計(jì)一款車載光感太陽(yáng)能窗簾，該窗簾在陽(yáng)光充足時(shí)自動(dòng)閉合，當(dāng)陽(yáng)光強(qiáng)度減弱自動(dòng)打開(kāi)，以保證汽車內(nèi)部光強(qiáng)保持適宜，方便人們?cè)谲噧?nèi)的各種活動(dòng)。

2 工作原理

車載光感窗簾的工作流程如圖1所示。機(jī)械傳動(dòng)部分核心機(jī)構(gòu)為絲杠螺母副的變形——螺桿滑塊傳動(dòng)副。支架整體為立方體結(jié)構(gòu)，支架中間部分設(shè)置有螺桿的固定孔位，下方設(shè)置有滑槽。滑槽內(nèi)設(shè)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(xì)牙雙線螺紋，滑塊設(shè)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(shè)置有放置電機(jī)和電池的下沉平臺(tái)，電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器和螺桿連接實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩輸入，通過(guò)螺桿滑塊之間的傳動(dòng)副，將電機(jī)輸入的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)槠絼?dòng)。滑塊的下端與窗簾的移動(dòng)端相連接，窗簾的固定端通過(guò)螺釘緊固在支架一側(cè)，同時(shí)在固定端設(shè)置觸點(diǎn)并與電源項(xiàng)相連接以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的收集。

工作時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)滑塊向遠(yuǎn)離固定端方向移動(dòng)使窗簾自動(dòng)關(guān)閉，電機(jī)反轉(zhuǎn)則驅(qū)動(dòng)滑塊向靠近固定端移動(dòng)使窗簾自動(dòng)打開(kāi)。控制核心部分采用STC89C52單片機(jī)。在支架的兩側(cè)分別設(shè)置有兩個(gè)光敏電阻以實(shí)時(shí)采集當(dāng)前位置的平均光強(qiáng)，通過(guò)PCB電源層為其供電。兩個(gè)光敏的輸出引腳分別接人單片機(jī)的P1.0，P1.1，實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換功能。在程序中設(shè)置一個(gè)可以修改的光強(qiáng)閾值，將兩個(gè)光敏電阻采集到的光強(qiáng)平均值與該閾值進(jìn)行比較，當(dāng)采集值大于閾值時(shí)，通過(guò)控制單片機(jī)P2.0引腳輸出高電平P2.0與共陽(yáng)極接法的TB6600步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DIR引腳相連，使電機(jī)正轉(zhuǎn)控制窗簾關(guān)閉，當(dāng)采集值小于閡值時(shí)P2.0輸出低電平驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)控制窗簾打開(kāi)[3～6]。電機(jī)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)可在程序中進(jìn)行修改，工作流程如圖1所示。

3 車載光感太陽(yáng)能窗簾結(jié)構(gòu)

窗簾的主要結(jié)構(gòu)由支架，簾布，和電源模塊三部分組成，如圖2所示。窗簾的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和控制模塊均設(shè)置在支架內(nèi)。其主要作用為支撐電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及固定傳動(dòng)螺桿等主要傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。支架整體為立方體結(jié)構(gòu)，中間部分設(shè)置有螺桿的固定孔位，下方設(shè)置有滑槽，其內(nèi)有與上方螺桿嚙合的滑塊，通過(guò)螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)滑塊進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng)從而控制窗簾的打開(kāi)與關(guān)閉。支架上方設(shè)置有固定塊，可以將整個(gè)窗簾固定在車內(nèi)窗簾的簾布則采用柔性光伏電池層加遮光涂層的雙層設(shè)計(jì)。工作時(shí)，將窗簾的固定端固定在支架上，移動(dòng)端與滑塊相連，控制窗簾開(kāi)閉的同時(shí)，可以收集一定量的太陽(yáng)能并將其轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存下來(lái)，供給窗簾本身或其他用途[7～9]。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合市場(chǎng)上現(xiàn)有汽車窗簾的不足之處，設(shè)計(jì)一款車載光感太陽(yáng)能窗簾，該窗簾根據(jù)光照強(qiáng)度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)簾體開(kāi)合，為乘員提供舒適的駕乘體驗(yàn)，同時(shí)利用太陽(yáng)能供電，符合節(jié)能環(huán)保的理念。

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收稿日期：2020-01-06

基金項(xiàng)目：國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（編號(hào)：201910225032）;哈爾濱市應(yīng)用技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目（編號(hào)2014RFXXJ108）

作者簡(jiǎn)介：曹嘉平（1999-），女，東北林業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院學(xué)生。

通訊作者：朱玉杰（1965-），女，博士，教授，研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)楣I(yè)工程、TRIZ理論、創(chuàng)新設(shè)計(jì).