车辆工程毕业设计176赛马轿车智能电动后视镜开关及操纵线路优化设计.docx
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车辆工程毕业设计176赛马轿车智能电动后视镜开关及操纵线路优化设计
本科学生毕业设计
赛马轿车智能电动后视镜开关
及操纵线路优化设计
院系名称:
汽车与交通工程学院
专业班级:
车辆工程
学生姓名:
指导教师:
职称:
高级实验师
TheGraduationDesignforBachelor'sDegree
TheOptimizationDesignofSaimaIntelligentElectricRear-viewMirrorControlSwitchandCircuit
Candidate:
YanHan
Specialty:
VehicleEngineering
Class:
B07-11
Supervisor:
SeniorLaboratory.BaoYu
HeilongjiangInstituteofTechnology
摘要
汽车后视镜反映汽车后方、侧方和下方的情形,使驾驶者能够间接看清楚这些位置的情形,扩大了驾驶者的视野范围。
汽车后视镜的操纵应简单靠得住,而且能够依据驾驶员的要求随时进行调剂。
这次设计针对机械触点式电动后视镜开关存在缺点,依据赛马轿车电动后视镜的结构进行必要的技术改良。
分析其触点烧蚀的缘故,进行电路设计,实现对电动后视镜的控制。
结合单片机的进展及其在汽车上的应用,提出利用单片机操纵电动后视镜转动的设计方案。
取消机械触点,并对操纵电路进行优化设计和部分改装,使操纵线路简化,从而在保证明现电动后视镜操纵,同时减少了原车电路复杂的操纵线束。
在不破坏原车结构的同时,便于拆卸与安装,利用操纵简单靠得住。
具有专门好的互换性。
关键词:
电动后视镜;单片机;操纵电路;直流电动机;优化设计
ABSTRACT
Motorvehiclerear-viewmirrortoreflecttherear,sideandthebottomofthesituation,sothatdriverscanseeclearlythelocationoftheindirect,expandedthescopeofthevisionofmotorist.Therear-viewmirrorcontrolofthecarshouldbesimpleandreliable,andthedrivercanbebasedontherequestatanytimetoregulatebythedriver.
Thecontactisdesignedaccordingtotheshortcomingsofthemechanical-electricalswitchmirrors,basedonthestructureofthetheracecar’srear-viewmirrorsandcompletenecessarytechnicalimprovements.Analysisofthereasonfortheerosionoftheircontactsandtakethedesignationofthecircuit,sothatfinishtheimplementationofthemanipulationofelectricrearviewmirror.ThenjoinedthedevelopmentofSCMandconsideritsapplicationintheautomobile,andproclaimthedesignationbyusingSCMtocontrolrotatingelectricmirror.Howeverthisdesigncanceledthemechanicalcontactandoptimizethecontrolcircuitdesignandmakesomenewmodifications,inordertosimplifythecontrollines.Inordertoensurethattherealizationsofelectricalcontroloftherear-viewmirroroftheoriginalcaratthesametimeitcanreducethecomplexityofthecontrolcircuitwiringharness.Whilethecardoesnotdestroytheoriginalstructure.Fordemolitionandinstallation,theuseofsimpleandreliablecontrol.Andithasawonderfulinterchangeability.
Keywords:
ElectricRear-viewMirrors;Single-ChipMicrocomputer;ControlCircuits;DelectCurrentMotor;TheOptimizationDesign
第1章绪论
后视镜是汽车必备的平安装置之一,能够分为内后视镜、外后视镜和下后视镜等,本文特指的是位于车门周围的左右后视镜,这两个后视镜要紧用来观看道路双侧后方的情形,要求能进行独立调剂以知足不同视角的需要。
后视镜的动作是通过直流电动机操纵,每一个后视镜内装有2个直流电动机来别离操纵其水平方向和垂直方向的旋转。
其调剂的功能包括:
左后视镜水平方向旋转、左后视镜垂直方向旋转、右后视镜水平方向旋转、右后视镜垂直方向旋转[1]。
还有一个直流电动机是操纵折叠和展开的旋转。
目前,赛马轿车电动后视镜开关采纳即触点操纵方式,在操纵电动后视镜时,常常显现触点烧蚀的现象,给驾驶员带来很多不便,为了解决上述问题,同时实现对汽车电动后视镜的方便操纵,设计基于单片机操纵技术操纵开关。
采纳单片机控操纵开关后,降低了电动后视镜的故障率,从而降低行车平安事故的发生率,保障了人身平安,通过本次课程设计还能充分发挥我的创新思维,对培育创新思维及科学分析方式也十分有利。
随着现代科学技术的进展,愈来愈多的电子科学技术在汽车上应用。
一般的电动后视镜已经不能知足用户的需求,人们需要电动后视镜具有更多的功能,如自动调剂、经历等。
于是更多的厂家将目光转投向电动后视镜的操纵部份,使其具有自动调剂、自动回位、经历等功能。
电动后视镜操纵将走向聪慧化、人性化。
初期的电动后视镜大多采纳机械触点开关,由于接触不良而致使烧蚀的现象常常发生,而且操纵反映慢,不准确。
此刻,大多数都采纳电子芯片进行操纵,不仅能够更稳固、靠得住的工作,还具有经历功能。
驾驶员预先调整好适合自己的后视镜位置并存储在相应的操纵单元,开车时只需调出即可,免去了反复调剂的麻烦。
因此这种具有经历功能的电动后视镜适合于多个驾驶员不按期的开同一辆车[2]。
的流程
此刻,大多数驾驶员都不具有专业的汽车维修知识,关于汽车电器的维修知识更是匮乏。
因此,本次设计要紧对原有电动后视镜的操纵线路进行优化并依照原车位置对开关外型进行设计,使其便于接线、安装。
驾驶员购买后,没必要到专门的汽车维修店,只需在家依照说明自己改换。
如此进一步降低了改换后视镜开关的本钱。
这次设计的要紧原那么为依据理论分析进行实验分析,最终方案结果以实验数据为准。
设计思路见如下流程图。
查找赛马轿车及其它车型电动后视镜控制电路图
确定设计方案
绘制电路图
对设计方案进行试验分析
设计电路并进行试验分析
比较分析各车型电动后视镜工作原理及触点烧蚀原因
提出解决思路及可行方案并进行比较分析
N
N
Y
Y
对控制开关进行设计
图1.1设计思路流程图
设计出基于单片机操纵技术的智能电动后视镜开关。
以解决赛马轿车电动后视镜触点烧蚀现象。
通过对原车操纵线路的优化设计,简化操纵线路。
并进行后视镜开关外型的设计。
通过量方面查找数据,并结合其它典型电动机操纵电路特点,完成如下工作:
第一学习单片机知识,进行知识储蓄,把握电动后视镜工作原理。
整理设计思路,确信设计线路,拟出多种设计方案,并对设计方案进行比较、分析。
确信出最终方案并进行电路设计,进行实验分析。
确信出最终操纵电路并给出电子元器件参数。
然后依照设计方案工作原理进行单片机编程。
最后实际测量赛马轿车电动后视镜操纵开关安装位置及安装尺寸,在不改变原车结构的同时进行开关外形设计,利用CAD绘制工程图,利用Protel软件绘制电路图。
第2章赛马轿车电动后视镜及工作原理
电动后视镜的背部都装有两套电动机和驱动器。
可操纵其上下及左右运动。
通常垂直方向的运动由一个电动机操纵,水平方向倾斜运动由另一个电动机操控。
而且均为永磁型电动机。
如图2.1所示为电动后视镜结构图,它由后视镜、后视镜调整器组成[3]。
图2.1电动后视镜结构图
后视镜功能介绍及其种类
汽车后视镜属于重要平安件,它的镜面、外形和操纵都颇讲究。
后视镜的质量及安装都有相应的行业标准,不能随意。
后视镜以安装位置划分,分为外后视镜、下后视镜和内后视镜。
以用途划分,外后视镜反映汽车后侧方,下后视镜反映汽车前下方,内后视镜反映汽车后方及车内情形。
用途不一样,镜面结构也会有所不同。
一样后视镜镜面要紧有两种,一种是平面镜,顾名思义镜面是平的,用术语表述确实是“表面曲率半径R无穷大”,这与一样家庭用镜一样,可取得与目视大小相同的映像,这种平面镜经常使用做内后视镜。
另一种是凸面镜,镜面呈球面状,具有大小不同的曲率半径,它的映像比目视小,但视野范围大,仿佛相机“广角镜”的作用,这种凸面镜经常使用做外后视镜和下后视镜。
轿车及其它轻型乘用车一样装配外后视镜和内后视镜,大型商用汽车(大客车和大货车)一样装配外后视镜、下后视镜和内后视镜。
后视镜有一个视界的问题,也确实是指镜面所能够反映到的范围。
业界有视界三要素的提法,即驾驶者眼睛与后视镜的距离;后视镜的尺寸大小和后视镜的曲率半径。
这三要素之间具有必然的关系,当后视镜的距离和尺寸相同时,镜面的曲率半径越小,镜面反映的视界越大。
当镜面的曲率半径相同时,镜面的尺寸越大,镜面反映的视界越大。
可是,事物总有双重性,尽管镜面的曲率半径越小视野范围越大,但同时镜面反映的物体变形程度也越大,这有些像“哈哈镜”,往往会造成驾驶者的错觉。
从行车平安的角度动身,有一个映像失真率的问题。
行业标准规定,平面镜的失真率不得大于3%,凸面镜的失真率不得大于7%,要求不能反映有歪曲变形的实物图像。
因此,镜面的曲率半径就有一个限制范围,行业标准规定外后视镜的曲率半径为R1200,内后视镜的曲率半径为无穷大(平面镜)。
同时,后视镜也有一个反射率指标。
反射率越大镜面反映的图像越清楚。
反射率的大小与镜内表面反射膜材料有关。
汽车后视镜反射膜一样用银和铝为材料,它们的最小反射率为80%。
高反射率在一些场合会有副作用,例如夜间行车在后面汽车前大灯的照射下,经内后视镜的反射会使驾驶者产生眩目感,阻碍行车平安。
因此内后视镜一样采纳棱形镜,尽管镜面也是平的,但其截面形状是棱形,它利用棱形镜的表面反射率与里面反射率不一样的特点,达到无眩目要求。
白天采纳反射率为80%的银质或铝质里面反射膜,晚上那么用反射率只有4%左右的表面玻璃。
为此,晚上只需略为将白天位置的内后视镜转动一下角度就好了。
目前有一种自动变色的内后视镜,它的电子感光检测器能自动分辨外界的自然光和强加光源,通过电流转变在几秒钟内调剂镜内的变色材料,从无色变到有色以调剂内后视镜的反射率,从而解决眩目问题。
驾驶者眼睛与后视镜的距离,也确实是后视镜的安装位置,直接阻碍到后视镜的视界、清楚程度和汽车轮廓尺寸,对行车平安很重要。
因此,后视镜的安装位置要求达到行业标准的视界要求;后视镜应尽可能靠近驾驶者的眼睛,应方便驾驶者观看,头部及眼球转动尽可能小;后视镜应安装在车身上下振动最小的位置上。
以此刻的轿车为例,外后视镜要紧装配在前车门上,操纵方式有电动式和手动式。
电动式外后视镜的镜片后面装有驱动机构,它由小型可逆式直流电动机、减速齿轮、电磁聚散器组成,驾驶者在车内操纵开关对外后视镜进行上下左右调整,调整范围30度之内,并能够折叠。
手动式外后视镜多采纳杠杆式,驾驶者在驾驶座上摆动车门上相应的小手柄,即可上下左右调整镜面角度,这种手动后视镜的结构比较简单,一样装配在经济型轿车上。
外后视镜外形轮廓不但阻碍到车身的外观,也阻碍到车身尺寸,行业标准有轿车外后视镜的安装位置不得超出汽车最外侧250毫米的规定。
同时,由于一样轿车的速度提高,风阻和噪声是设计者要考虑的重要问题,因另外后视镜外形轮廓要符合空气动力学,用圆滑的线条尽可能减少风阻及风噪。
后视镜还有一些其他的分类方式,如:
按后视镜的镜面形状可分为平面镜、球面镜和双曲率镜面三大系列。
另外还有一种棱形镜,棱形镜的镜表面平坦,但其横截面为棱形,通经常使用作防眩目的内后视镜。
按制镜时涂用的反射膜材料可分为铝镜、铬镜、银镜,兰镜等4种。
按后视镜的调剂方式可分为车外调剂和车内调剂2种。
(1)车外调剂式;
这种方式式在停车状态下,通过用手直接调剂境况或镜面的位置的方式来完成视角的调剂,该方式费时费力,和难方便地一次性完成,驾驶员需要在座位上用手伸出车窗外调剂,在行车,雨天等情形下很不方便。
一样的大型汽车,载货汽车和同伴客车都采纳外调剂方式,以降低本钱。
(2)车内调剂式;
这种方式可为驾驶员在行驶进程中调剂后视镜,观看后视野提供较为方便的条件。
中、高级轿车多数采纳内调剂方式,该方式又分为手动调剂式(钢丝索传动调剂或手柄调剂)和电动调剂2种。
电动后视镜为驾驶员提供更便利、更舒适的操作条件。
它式目前中、高级轿车普遍采纳的标准装备。
目前一些汽车的外后视镜还具有除霜除雾功能和洗涤功能。
由于外后视镜最外端面也确实是汽车最宽的位置,因此有些车上外后视镜前端还增加了侧面转向灯,能够夺目提示汽车转弯方向。
至于内后视镜的附加功能就加倍多了,在内后视镜后面装置集成芯片,利用液晶显示可将倒车雷达、来电显示、内外温度、汽车速度、胎压、CD及GPS显示等等信息在内后视镜上反映出来。
随着科技的进展,用摄像系统取替后视镜已经成为一些厂家尔后的新目标。
它通过车辆双侧和车尾的摄像装置及红外线装置,将摄到的图像在后视显示屏上显示出来。
例如第七届北京国际车展上日产ideo概念车没有传统的后视镜,周围一共安装了14个摄像机(8个平面视图摄像机和6个环视摄像机),其作用除能够帮忙驾驶员确保行驶平安外,还能用来扩展信息和搜集图像。
整个仪表板是一个显示屏,显示了汽车后面及双侧的图像,取替了后视镜的作用[3]。
赛马轿车电动后视镜
众所周知,要对某一个部件进行设计,第一要了解其工作原理,工作环境及工作特点。
因此,本节要紧针对赛马轿车电动后视镜的结构,操纵线路,端子接口情形进行介绍。
赛马轿车电动后视镜结构及工作原理
目前赛马轿车电动后视镜采纳和大多数车型一样的结构,其背后装有两套电动机和驱动器,可操纵反射镜上下及左右转动。
通常上下方向的转动用一个电机操纵,左右方向的转动由另一个电机操纵。
通过改变电机的电流方向,即可完成后视镜的上下及左右调整。
有的车型电动后视镜还带有伸缩功能,有伸缩开关操纵伸缩电机工作,使整个后视镜回转伸出或缩回。
如图2.2所示为赛马轿车伸缩式电动后视镜操纵系统电路图。
在进行调整时,第一通过左右调整开关选择好要调整的后视镜,如图调整左后视镜时,开关打向左侧,
图2.2赛马轿车电动后视镜操纵电路
现在开关别离与7、8接点接通,再通过操纵开关即可进行该后视镜的上下或左右调整。
如图2.2所示为赛马轿车电动后视镜端子结构图,在开关后面共有11各端子。
其工作原理如表3.1所示,当调剂左侧后视镜向上转动时,将端子1与端子6相连,端子9与端子10相连。
当需要其向下转动时,那么将端子6与端子9相连,端子6与端子11相连。
图2.3赛马轿车电动后视镜开关端子
图2.4开关位置与端子连接情形逻辑关系图
图2.4所示为操纵一侧电动后视镜运动的逻辑关系。
咱们都明白,汽车车身大部份是金属,因此汽车电气采纳单线制,多数为负极搭铁。
可是为了操纵电动后视镜的两个电动机正反转,后视镜的电动机为双线。
为了减少导线的数量,两个电动机有一个公共端(即表中导线端口1),及只需要三根导线,导线一、3操纵一个电动机运动,,当埠1接负极,埠3接正极时,电动机正转,后视镜向上转动,反之那么相反。
同理,一、2操纵电动机左右运动。
进行向上调整时可将操纵开关推向上策,现在操纵开关别离与向上接点、左上接点结合,电路为蓄电池→熔断器→点火开关→操纵开关向上接点→左右调整开关→接点7→左侧电动机→接点1→电动镜开关接点2→操纵开关左上接点→电动镜开关接点3→蓄电池负极,左侧后视镜电动机运转,完成调整进程。
其它调整进程与向上调整进程类似,通过接通不同的开关即可完成。
其他后视镜动作关系见图2.5[4]。
图2.5连接件连接及后视镜动作逻辑关系图
和大多数车型一样,目前赛马轿车的电动后视镜依旧采纳一般的触点开关,它具有结构简单、本钱低、容易实现两组电动机的正反转,因此成为众多汽车厂家的首选。
可是,由于一般触点开关具有反映延缓,容易显现虚接等现象,因此常常显现触点烧蚀的现象,给广大司机带来很多没必要要麻烦,造成平安隐患。
通常,在汽车的正常利用期限内,需要多次改换,从而提高了维修本钱,造成没必要要的浪费。
另外,咱们明白,汽车驾驶操纵面板的面积十分宝贵,因此,在知足人机工程学原理的基础上,应大大减少各部件的利用空间。
可是,由于一般机械触点开关触电有专门大的电流通过,因此,触点横截面积不能过小。
因此,整个开关需要占用专门大的空间。
因此,从头调整操纵原理,操纵线路,操纵开关的结构时十分必要的。
后视镜折叠及加热除雾功能
在生活中,在停车时,常常会碰到空间不足,冰雪、多雾天气下,后视镜面覆盖冰雪雾水,擦来擦去无法清洁干净,阻碍行车平安,为此本设计对后视镜进行折叠及加热除雾等功能操纵的设计,以实现方便平安的利用。
图2.4陶瓷加热片
图2.4为为实现加热除雾功能所选用的陶瓷加热片。
2.7本章小结
本章在一开始介绍了赛马轿车电动后视镜结构及其工作原理,并结合其操纵电路对电动后视镜的调剂进程进行了介绍,通过对原有电路的解析,了解了其别离实现四个电动机正反转工作的操纵原理。
而且,详细介绍了赛马轿车电动后视镜开关的端子接口情形。
通过对其操纵原理的分析,初步确信了线路操纵部份改良的主题思路,对下一章线路优化设计工作做了铺垫。
第3章线路优化及开关设计
一、接线布局合理,线路连接靠得住。
二、尽可能不破坏原有电路接线,便于安装调试
3、电路中增加必要过载爱惜装置。
依据上述设计原那么,结合赛马轿车操纵线路特点,制定设计方案。
方案
汽车时今世交通必不可少的交通工具,关于短途运输,旅行都是最正确选择。
随着人们精神生活的不断提高,就需要汽车有更多的功能以知足乘客和驾驶员的需求。
但是,如此的代价确实是汽车复杂的结构和本身的体重,为此,使汽车在知足人们精神需求的同时最简化成为今世大多汽车设计师追求的目标。
关于汽车而言,咱们始终追求的都是以最简单的结构实现最复杂的功能。
因此在汽车电气中,引用了总线技术,如此,大大减少了布线的麻烦。
尽管如此,各个部份的线路仍是很难尽如人意。
因此,线路优化是必不可少的一项重要任务。
由上一章能够明白,操纵电动后视镜工作,其实确实是别离操纵安装在左右两个后视镜的四个直流电动机正反转。
因此,就要求操纵电路能够实现电流的双向导通,在以往的电动机操纵电路中,常经常使用到的有双电源法,桥式电路法等。
尽管单片机本身具有必然的驱动能力,但其输出电流较小,不足以直接驱动电动机这种负载较大的器件,因此必需设计电动机驱动电路,即电动机和单片机之间的接口电路来驱动电动机工作。
总之,不管用什么方法来操纵,操纵直流电动机正反转的大体方式确实是改变电动机两头的电势差。
原先的赛马轿车电动后视镜采纳一般机械触点开关进行操纵,其通过的电流较大,而且,由于机械触点的结合进程中,两个金属触点的接触面积是一个从少到多的进程,因此,在最开始,容易显现虚接的现象;另外,金属触点由于长时刻利用致使磨损,也会显现接触不良的现象。
如图3.1所示为操纵线路优化方案一,其要紧操纵原理是,操纵电路给操纵程序一个操纵信号,经操纵程序判定四个电动机运动状态,然后别离向一、二、3、4、5等接口输出相应信号,逻辑关系见表格。
由于操纵程序输出的信号较小,不能够直接驱动电动机转动,故在五个接口和电动机之间接有放大电路。
表3.1所示为本方案操纵逻辑关系,当需要电机A正转时,操纵程序向几口1输出高电平信号,向其它接口输出低电平信号,并经放大电路放大,如此,在电动机两头就会显现电势差,因此电流由1接口流经电动机A回到界面5,从而实现电动机A的正向运转。
反之假设要电动机A反转,那么操纵程序向几口5输出高电平信号,向其它接口输出低电平信号,并经放大电路放大,如此,在电动机两头就会显现电势差,因此电流由1接口流经电动机A回到界面5,从而实现电动机A的反向运转。
表3.1方案一逻辑关系
电机状态
1界面
2界面
3界面
4界面
5界面
A正转
1
0
0
0
0
B正转
0
1
0
0
0
C正转
0
0
1
0
0
D正转
0
0
0
1
0
A反转
0
0
0
0
1
B反转
1
0
1
1
1
C反转
1
1
0
1
1
D反转
1
1
1
0
1
在电工电子中,常经常使用到很多的操纵开关,有一般的触点开关,有电磁开关,还有效电子元器件的,如三极管,晶闸管等,还有各类类型的继电器。
考虑到普触电开关的动作时靠人为操纵,常常显现接触不牢靠的现象,因此用继电器来代替一般触点开关。
如图3.2所示为操纵线路优化方案二。
如此,操纵开关的操纵电流就很小,只需使继电器闭合即可,当驾驶员需要对电动后视镜进行调整时,及需要对某个电动机进行操纵,例如假设要操纵如下图电动机A正转时,只需让操纵程序操纵继电器一、4闭合时,电流流经继电器A,通过电动机,经继电器B回到电源负极。
假设需要操纵电动机A反转时,只需让操纵程序操纵继电器3、2闭合时,电流流经继电器A,通过电动机,经继电器B回到电源负极
这种方式简单易懂,可是咱们大伙儿都自动,继电器的体积大多未电磁继电器,因此,其体积相对较大,因此不便于安装和布置。
在汽车上,往往将大多数继电器装在一路,制作成继电器盒,安装在特定的位置。
图3.1方案一工作原理图
图3.2方案二工作原理图
如上面所述,一般触电开关需要流过专门大的电流,如此,当接触不牢靠时就会容易显现烧蚀,造成危害。
而继电器体积又相对较大,不便于安装,因此,能够考虑用其它的元器件来代替继电器,如三极管,晶闸管等。
但由于晶闸管不能通过人为操纵来断电,因此考虑到可断晶闸管。
但由于其价钱较高,不益于市场竞争。
因此选用相对较廉价的三极管。
其原理如图3.3所示,当需要电动机A正向运
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