新型全自动汽车遮阳伞设计探析

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摘要：为了增长汽车的使用年限，减少汽车受到不必要因素的损坏，节省车主在汽车保养与维修的资金投入，需要加强汽车的保护工作。当今汽车防护具市场，大部分是保护力度较弱、操作不便且不易整理的车衣，新频繁且缺乏保护力的车膜，以及少部分自动化程度不高且价格昂贵的折叠遮阳伞。为了解决以上问题，填补市场空缺，有效解决目标客户需求问题，本文设计一种全自动智能汽车遮阳伞。该遮阳伞采用了创新性的齿轮收放式，安装方便、成本较低、具有很好的使用价值。

关键词:汽车遮阳；51单片机；自动化设计

1引言

随着科学技术的高速发展，以及国民经济水平的快速提高，我国汽车产销量已连续11年居于全球首位，目前占全球总销量的30%。同时我国人口基数大，汽车保有量已高达2.75亿辆[1]。然而，美国一项研究表明，当环境气温为35℃时，阳光照射15min便能使封闭车厢内的温度达到65℃[2]，造成汽车使用年限缩短。为了增长汽车的使用年限，减少汽车受到的不必要因素的损坏，使汽车防护具自动化水平提高至一个新水准，本文设计出一种全自动智能汽车遮阳伞。

2综合设计方案

遮阳伞系统框图如图1所示，主要包括环境监测模块、系统控制模块等六个模块。其中，环境检测模块采用集成块组装的形式，实现及时有效地检测外部信息，提供给控制系统作为实现操作的重要判断信息。系统控制模块采用STC51作为最小控制单元，与其他模块连接以实现通信和控制功能。红外检测模块实现了人为远程控制，可对遮阳伞的操作进行人为干涉。动力驱动摸块除了向控制系统供电，还兼具驱动步进电机进行机械运动的作用。机械结构模块采用齿轮切合的形式实现机械操作，提高了开收伞的效率。保护功能模块选择Sunbrella（赛百纶）面料，具有高效抗UV能力，能有效过滤阳光中99%的紫外线[3]。整个系统结构通过模块化分层设计构建出完整的各部分相互联系的有机整体。

2.1机械结构设计

外部机械支撑模块是整个系统的支撑骨架。在机械结构设计上，考虑到车顶空间的局限性、安全性以及便利性，本设计采用齿轮旋转式收放形式，不仅节省了空间，也保证了开收伞的效率。详细结构如图2所示。其中，中间一根主旋柱，共三个层次面围绕中间主旋柱叠加。每个层次面以主旋柱为中心的两边各有一个从齿轮，从齿轮可带动内收缩杆的缩放，如图2所示。当接受到控制系统的开伞信号后，电机系统可向主旋柱提供旋转动力，从而带动六根从齿轮同时旋转放出。收回时同理。

2.2控制系统设计

控制系统采用STC51单片机作为最小控制系统，外部连接环境检测模块，电机控制输出模块以及红外遥控模块。其中环境检测模块包括温湿度检测集成块、震动检测集成块等，在人为控制允许的情况下时刻检测周围环境变化。电机控制输出模块中考虑到在电机选择中需要满足响应速度快、速度及方向可调可控、控制灵敏、方便以及节能等要求，故采用了步进电机。步进电机运行时没有积累误差，因而精度高。其旋转速度只取决于脉冲频率，特别是采用开环控制时成本低[4]。在全自动汽车遮阳伞开启的状态下，通过环境检测判断当前汽车所处状态。当汽车处于行驶状态时，遮阳伞处于严格关闭的状态；当汽车处于静止状态并且外部温度高于设定温度以及光照强度高于设定强度时，遮阳伞才打开，并且此后不断检测外部环境，当发现启动时立即关闭。其程序流程图如图3所示。

3结束语

本文结合智慧生活的科技现代化生活理念，从汽车防晒保护角度出发，在市面现有手动汽车遮阳伞的基础上，融入智能化控制技术。通过检测汽车内外部环境，以及汽车所处状态等相关条件，在合适的情况下自动张开保护伞，完全实现了自动化汽车保护，减少了车主在汽车保养与维修的投入，以及极大程度减轻了暴晒后的车内环境带来的不适。此种保护伞不仅能给予汽车及时的保护，也有合理利用能源、节省资源的作用。在遮阳伞安装方面，相较于国内外的吸盘、磁铁吸引等形式[5]，初步计划采取新颖的齿轮旋转收放形式，充分保证了安全问题，减轻了使用者多次安装、不便携带、安装复杂等问题。

作者:徐美玉 苏清华 尚炜伦 郭荣璨 单位:河南大学濮阳工学院