基于全自动智能遥控轿车遮阳车衣的研究

基于全自动智能遥控轿车遮阳车衣的研究

摘要：为了解决静态汽车高温的问题,提出了一种以STM32单片机为控制核心，设计一套美观、抗风能力强、方便移动、自动化程度高、更贴近人性及操作简便的全自动智能遥控轿车遮阳车衣。全自动智能遥控轿车遮阳车衣由ABS树脂收纳盒子、聚合物锂电池、外层布料内层橡胶的遮阳罩、气泵、气管开关、电机和控制电路构成。基于这种设计思想设计出一款智能化的遮阳车衣，车衣采用远程遥控，使用电机正反转完成遮阳车衣放收；采用气泵对遮阳车衣进行充气和抽气来达到自动铺展和回收；采用指纹识别技术启动和关闭报警系统来防止盗窃；达到即用即收的功能。

关键词：遮阳车衣；智能化；机电一体化；智能车衣；汽车用品

2016年年末，我国民用汽车保有量19441万量，然而长时间停在太阳下的汽车会因为太阳辐射而导致车内温度升高，驾驶员的心情变得烦躁，给驾车带来不同程度的危险。现市场上的轿车遮阳车衣，存在车衣张开和折叠不方便、耗时多、设备固定难拆卸以及美观不足的缺点。

全自动智能遥控轿车遮阳车衣是外置式的汽车配套用品，通过遮阳罩将车窗、车顶及整个车身遮盖，阻止直射阳光。遮阳罩由软质遮阳面料制成，其中间布满直径为8mm的塑料软管，软管充气后即膨胀。遮阳车衣张开后由专用扣固定于车体，展开和收纳完全自动化。采用电机旋转与气泵完成遮阳车衣回收与自动铺展，采用指纹生物识别技术启动和关闭报警系统来防止盗窃，内置气体压力传感器判断充气状况，一键张开，一键回收，使用极其方便；采用吸盘装置将遮阳车衣固定在车顶；汽车舒适系统的人机交互与控制必然是为未来发展方向。

1 全自动智能遥控轿车遮阳车衣设计

1.1 全自动智能遥控轿车遮阳车衣机构设计

遮阳车衣的机械工作模块包括：旋转模块、升降模块、充气模块、气压检测模块等。总装配图如图1所示。

1.锂电池

2.皮带

3.收纳盒底板

4.一号电机

5.小带轮

6.外套筒

7.螺母

8.内套筒

9.套管 10.螺杆 11.钢柱 12.卷膜槽 13二号电机 14.大带轮 15.圆形导槽16.充气泵 17.橡胶软管 18.吸气泵 19.收纳盒顶盖 20.橡胶膜 21.吸盘

图1 遮阳车衣机构总装配图

工作原理：工作使用时，升降机构中的二号电机正转，会带动传动丝杠正转，传动螺母在传动丝杠的带动下逐渐升高，从而盒顶盖在内套筒的支撑下升高，盒顶盖和底板两部分分离；此时，一号电机通过传动机构带动外套筒旋转，外套筒正转后，遮阳车衣被离心张开；利用充气泵对遮阳车衣内部进行充气，遮阳车衣被充气膨胀张开达到预设形状；此时，遮阳车衣覆盖在汽车的顶部、前后窗和侧窗，覆盖完全，达到良好的遮阳效果。

回收时，吸气泵抽出遮阳车衣中的气体，遮阳车衣干瘪，一号电机通过传动机构带动外套筒反转，将遮阳车衣自动卷入卷膜槽内；同时，升降机构带动盒顶盖下降，使得盒顶盖和底板盖合在一起，回收完毕。

1.2 充气模块

把遮阳车衣放在车顶的正确位置，利用遥控功能，使遮阳车衣处于工作状态，则遮阳车衣可以自动完成升降、旋转、充气的等动作；充气时，借助充进充气膜的压力，自动打开车衣，方便快捷，实现全自动人性化。

此时，气体便会进入双层的充气膜，由于气体的作用，遮阳车衣和车身之间会有一定的空隙，可以很好地阻止热量进入到车厢内，起到很好地隔热作用，延缓了车内物品的老化。充满气体的膜，有着很好地弹性和缓冲过程，在遇到雨天或者是雨雪和冰雹天气时，充满气的充气膜可以起到保护车身不被砸坏的作用，从而保证了车身的完好性。

通过检测电机的电流变化，判断是否已经完全打开或者是完全回收，这样有利于遮阳车衣能及时停止工作，避免了遮阳车衣处于空转状态，延长了遮阳车衣的使用寿命。

2 全自动智能遥控轿车遮阳车衣无线控制系统

2.1 全自动智能遥控轿车遮阳车衣无线控制系统的总体设计

采用嵌入式系统来控制汽车的智能遮阳车衣，全自动智能遥控轿车遮阳车衣，包括稳压

电源电路、主控电路、电机驱动电路、电流检测电路、红外接收电路和光电门电路；直流电源直接给稳压电源电路供电，稳压电源电路输出两路电压，一路给主控电路供电，另一路给电机驱动电路供电；主控电路、电机驱动电路和电机依次电连接，电机驱动电路用于控制电机进行正转或反转；压力传感电路、红外接收电路和光电门电路均与主控电路电连接。电路可靠，自动化程度高，为汽车全自动智能遮阳车衣提供安全可靠的自动控制电路。

图2 遮阳车衣无线控制系统的总体设计

3 硬件电路总体设计

基于STM32 F103ZET6芯片主控电路，由LM7805CN三端稳压芯片、AMS1117-3.3稳压芯片、蜂鸣器、三极管S0805、HX711模数转换芯片、压感应变片组件、OLED12864显示器、L298N驱动模块、电机、HS0038红外接收头、槽型光耦传感器和LM393电压比较器组成，可以进行显示、控制及被盗时的警报。

稳压电源外部DC12V直流电源输入通过端子分别给4个电机供电，12V直流电源再通过LM7805CN三端稳压芯片输出5V直流电源给电机驱动L298N模块供电，通过Header2控制外部电机，另外5V直流电源通过AMS1117-3.3稳压芯片，将5V直流电源转换为3.3V给MCU 跟其他外设供电。由主控芯片STM32F407ZET6通过控引脚连接按键控制智能车衣的升降开关；连接蜂鸣器BEEP来达到报警和提示用户全自动智能车衣张开完毕的作用；连接OLED12864来显示用户信息、智能车衣信息、电池电量等；连接模数转换芯片HX711将Header6所连接的压力应变片所感受的压力大小转化成数字，当收纳盒被移动时，底部的压力传感器实时给MCU反馈数据，MCU根据反馈的数据进行判断从而做出相应的反应；连接红外遥控接头HS0038红外接收头主控芯片控制，实现远程遥控全自动智能车衣的启动；连接槽型光耦传感器跟LM393电压比较器经典电路，两个光电门的作用分别为全自动智能车衣顶盖上升停止的位置标志，顶盖下降停止的位置标志。

5 设计的优点

（1）全自动化，操作简便，即停即用，指纹识别。