汽車電動車窗的防夾控制方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明適用于汽車領域，提供了一種汽車電動車窗的防夾控制方法及系統，所述方法包括如下步驟：檢測電動車窗對應的坐位的壓力傳感器的值，當該壓力傳感器的值超出閾值時，開啟汽車電動車窗防夾功能，確定汽車電動車窗處于自動關閉過程中；通過霍爾脈沖的個數獲取電動車窗的位置；在該電動車窗的位置處于防夾區域時，發射紅外光，檢測紅外光的強度，如強度低于發射強度，則確定遇到障礙物，將電機停轉。本發明提供的技術方案具有防夾功能。
【專利說明】 汽車電動車窗的防夾控制方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于汽車領域，尤其涉及一種汽車電動車窗的防夾控制方法及系統。
[0002]
【背景技術】
[0003]隨著科學技術的飛速發展，越來越多的先進科學技術被用于生活，新科技的運用使人們的生活變得更加便捷、和諧、安全。隨著現代汽車電子技術的進步，汽車內傳統的零部件及總成也在向機電一體化發展，汽車中大量應用的電子設備，不僅提高了汽車的舒適性，也對汽車的安全性提出了新的要求。為了方便駕駛員和乘客，大量汽車采用電動車窗，許多汽車車窗都不具有防夾功能，容易造成對乘員尤其是兒童的傷害。
【發明內容】
[0004]本發明實施例的目的在于提供一種汽車電動車窗的防夾控制方法，旨在解決現有技術中汽車車窗不具有防夾功能，容易對乘員尤其是兒童的傷害問題。
[0005]一方面，提供一種汽車電動車窗的防夾控制方法，所述方法包括如下步驟:
檢測電動車窗對應的坐位的壓力傳感器的值，當該壓力傳感器的值超出閾值時，開啟汽車電動車窗防夾功能，
確定汽車電動車窗處于自動關閉過程中；
通過霍爾脈沖的個數獲取電動車窗的位置；
在該電動車窗的位置處于防夾區域時，發射紅外光，檢測紅外光的強度，如強度低于發射強度，則確定遇到障礙物，將電機停轉。
[0006]可選的，所述方法將電機停轉后，還包括:
將電機反轉。
[0007]可選的，所述方法在確定汽車電動車窗處于自動關閉過程之前還包括:
檢測車內的溫度，依據該溫度控制電動車窗的開度。
[0008]第二方面，提供一種汽車電動車窗的防夾控制系統，所述系統包括:
控制器、串口通訊、單片機最小系統、電機驅動模塊、步進電機、紅外LED燈、紅外檢測模塊、溫度檢測模塊、數碼管顯示模塊、獨立按鍵控制模塊、壓力傳感器和報警電路；
其中，控制器通過串口通訊與單片機最小系統連接，電機驅動模塊與步進電機連接；
單片機最小系統連接還分別與電機驅動模塊、驅動電流檢測模塊、溫度檢測模塊、數碼管顯示模塊、獨立按鍵控制模塊、紅外LED燈、紅外檢測模塊、壓力傳感器、報警電路連接；壓力傳感器，用于檢測與電動車窗對應的作為的壓力；
單片機最小系統，用于當該壓力傳感器的值超出閾值時，開啟汽車電動車窗防夾功
倉泛;
紅外LED燈，用于發射紅外光；
紅外檢測模塊，用于檢測紅外光的強度； 單片機最小系統，用于比對發射紅外光與檢測紅外光的強度，如強度差值大于閾值，發送信號給控制器；
控制器，用于控制電動車窗停止或反向。
[0009]在本發明實施例中，本發明提供的技術方案能夠使汽車電動車窗具有防夾功能，所以其具有防夾功能，不會對乘員尤其是兒童進行傷害。
[0010]附圖簡要說明
圖1是本發明提供的汽車電動車窗的防夾控制方法的流程圖；
圖2是本發明提供的霍爾信號檢測車窗防夾控制系統的結構圖；
圖3是本發明提供的汽車電動車窗的防夾控制系統的結構圖。
[0011]實施本發明的方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0012]本申請的防夾設計方案采用檢測電機驅動電路反饋電路的變化情況，并根據該反饋回來的電流進行處理并判斷來實現車窗的防夾功能，該技術方案確保防夾效果可靠，成本較低，穩定性好。
[0013]所謂車窗防夾，就是指在車窗上升過程中有物體被夾住，當夾住物體并達到一定力度后，讓車窗自動停止或回落，用以防止物體(由于是人)被夾傷。本申請采用檢測電機驅動反饋電流方式來確定車窗在上升過程中是否遇到障礙物或者堵轉。
[0014]此外，為了使車窗更具人性化，本控制系統還增加了車內溫度檢測并且由車內溫度控制車窗的開度(即車窗相對全關狀態時，車窗玻璃所在的位置相對車窗可移動的距離)。本申請采用了數字化溫度傳感器對溫度進行控制，以其測量精度高，操作簡單。可運行性強，價格低廉等優點，特別適用于生活，醫療，工業生產等方面的溫度測量及控制。將該溫度檢測加入到控制系統中，提高了司機何乘客的乘車舒適度，享受到了科技進步帶了的方便，使汽車車窗更智能化和人性化。
[0015]本發明【具體實施方式】提供一種汽車電動車窗的防夾控制方法，該方法如圖1所示，包括如下步驟:
100、檢測電動車窗對應的坐位的壓力傳感器的值，當該壓力傳感器的值超出閾值時，開啟汽車電動車窗防夾功能；
101、確定汽車電動車窗處于自動關閉過程中；
102、通過霍爾脈沖的個數獲取電動車窗的位置；
103、在該電動車窗的位置處于防夾區域時，發射紅外光，檢測紅外光的強度，如強度低于發射強度，則確定遇到障礙物，將電機停轉。
[0016]本發明提供的方法中的100是為了檢測其對應位置是否有人，因為汽車和普通的設備不同，只有在坐位有人的情況下，才可能出現夾手的事件，所以檢測位置是否有人非常的重要。
[0017]可選的，上述方法在103之后，還可以包括:
將電機反轉，這樣能更好的避免人物被夾傷。
[0018]可選的，上述102的實現方法具體可以為，其中，該霍爾信號檢測車窗防夾控制系統的結構如圖2所示；
車窗控制器的霍爾元件檢測電機軸上的多級磁環的磁極位置，每經過一個磁極發出一個脈沖，由于此時車窗的位置轉換為霍爾信號脈沖的個數，所以能夠通過霍爾信號脈沖的個數獲取車窗的位置。
[0019]在直流量中帶有一些交流成分，這種疊加在直流穩定量上的的交流分量就稱之為紋波。電機的交流成分，即所謂的電機“紋波”的頻率則充分體現了電機速度。對紋波電流進行濾波根據濾波后的電流變化，就可以對電動車窗是否遇到障礙物做出判斷。
[0020]本發明通過紅外光的檢測來判斷是否有障礙物，在發射紅外光時，如果中間沒有障礙物，由于沒有阻擋，則紅外光檢測模塊會檢測到紅外光的強度與發射強度沒有什么區另O，當有障礙物時，由于有阻擋，則紅外檢測模塊會檢測到紅外光的強度與發射強度有很大的區域，依據此就可以判斷出具有障礙物。
[0021]可選的，上述方法在101之前還可以包括:
檢測車內的溫度，依據該溫度控制電動車窗的開度。
[0022]此種方法可以在溫度較高時直接通過控制電動車窗的開度來防止人物被夾。
[0023]各個主要功能模塊選擇
(I)溫度采集方案選擇
方案一:采用雙端集成電路溫度傳感器AD590采集溫度或者熱電偶，由AD590的官方資料可知該溫度傳感器可采集的溫度范圍-55攝氏度至+150攝氏度，熱電偶的溫度采集范圍更大。但電路組成比較復雜，成本較高，與單片機不能直接連接。
[0024]方案二:采用DS18B20數字溫度傳感器，由DS18B20的官方資料可知該溫度傳感器采集溫度范圍為-55攝氏度至+125攝氏度，直接輸出數字量，可與單片機直接相連，電路連接簡單。
[0025]方案論證:方案一需要增加模數轉換電路，無疑增加了成本高，且電路繁多，不方便與單片機進行連接，減少了單片機的可用接口 ；編程上又增加了一部分模數轉換的工作量，增加了硬件上和軟件設計的難度。方案二在電路只需要一個元件，成本低，精確度高，溫度測量范圍較寬；單總線的連接方式特別適合與單片機連接，且硬件電路簡單，芯片使用方便，所以選擇方案二。
[0026]( 2)數據顯示方案選擇
方案一:采用1602或者12864液晶顯示數據，顯示內容豐富，外邊顯示美觀華麗，容量大。但成本高。
[0027]方案二:采用數碼管顯示采集到的溫度，顯示清晰，且價格便宜，與單片機連接電路相對簡單，但顯示容量有限。
[0028]方案論證:方案一中的1602或者12864液晶顯示雖然可以顯示的內容豐富，容量大，但液晶顯示價格較貴。方案一中數碼管價格便宜，顯示清晰；雖然顯示的字符有限，但軟件編程簡單，減少了編程難度。且在本設計中需要顯示的溫度亦不需要很多內容。所以應選測方案二。
[0029](3)電機的選擇
方案一:采用直流電機，起動和調速性能好，調速范圍廣平滑，過載能力較強，受電磁干擾影響小，速度較高。[0030]方案二:采用步進電機，由于沒有電刷等接觸裝置，可靠性較高，電機的壽命壽命長。
[0031]方案論證:方案一中直流電機控制相對簡單，但是定位精度不高，對速度要求高，穩定性也較差。方案二用步進電機作為車窗的動力源，可實現精確定位控制，可靠性高，壽命長，力矩大，在電機停電狀態時的鎖定力矩使適合用在車窗控制系統中。因此應選擇方案
--O
[0032]( 4 )驅動電機模塊的選擇
方案一:采用繼電器對步進電機的通或者斷進行控制，通過開關的切換對步進電機進行控制。此方案的優點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應時間慢，易損壞，壽命較短，可
靠性不高。
[0033]方案二:采用專用芯片L298N作為電機驅動芯片。L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，它相應頻率聞。用該芯片作為步進電機驅動，操作方便、精確度聞、穩定性好等優點。且由L298N結合單片機可實現對步進電機精確控制。
[0034]方案論證:綜合上述兩種種方案的優缺點，因此決定采用L298N控制直流電機。
[0035](5 ) A/D模塊的選擇
方案一:采用ADC0809作為轉換芯片的模數轉換電路，有八通道模數轉換器，但需要用外部提供時鐘來工作，一般用500kHZ (比如可以在51單片機晶振是12MHZ時，經過51單片機的ALE引腳經過LS74HS74雙D觸發器組成的四分頻電路后的頻率給0809，使其工作)。
[0036]方案二:采用ADC0804作為轉換芯片的模數轉換電路，ADC0804是單通道，采集差分信號比較方便；0804可以外接RC產生時鐘也可以外接時鐘。
[0037]方案比較:模數轉換芯片ADC0809和ADC0804都是8位A/D轉換器，轉換后的數字量介于O~255之間；ADC0804轉換所需時間較ADC0809短；轉換誤差、模擬輸入電壓范圍都為O~+5V。綜合比較硬件電路的設計連接，成本的高低，故選擇方案二作為本設計的A/D模塊。
[0038]22..33總體方案的設計
本設計主要由下述硬件電路組成,其中一個電路為DS18B20溫度數據采集，一個電路為數碼管溫度顯示、一個電路為步進電機驅動電路、一個獨立按鍵電路以及發光二極管報警電路。模塊由STC89C52系列單片機作為控制器，并加以各種輔助電路來完成整體硬件的設計。結構框圖如圖3所示:包括:控制器、串口通訊、單片機最小系統、電機驅動模塊、步進電機、紅外LED燈、紅外檢測模塊、溫度檢測模塊、數碼管顯示模塊、獨立按鍵控制模塊、壓力傳感器和報警電路；
其中，控制器通過串口通訊與單片機最小系統連接，電機驅動模塊與步進電機連接；
單片機最小系統連接還分別與電機驅動模塊、驅動電流檢測模塊、溫度檢測模塊、數碼管顯示模塊、獨立按鍵控制模塊、紅外LED燈、紅外檢測模塊、壓力傳感器、報警電路連接；壓力傳感器，用于檢測與電動車窗對應的作為的壓力；
單片機最小系統，用于當該壓力傳感器的值超出閾值時，開啟汽車電動車窗防夾功
倉泛;
紅外LED燈，用于發射紅外光； 紅外檢測模塊，用于檢測紅外光的強度；
單片機最小系統，用于比對發射紅外光與檢測紅外光的強度，如強度差值大于閾值，發送信號給控制器；
控制器，用于控制電動車窗停止或反向。
[0039]本領域技術人員可以理解，本發明實施例提供的技術方案全部或部分步驟是可以通過程序指令相關的硬件來完成。比如可以通過計算機運行程序來完成。該程序可以存儲在可讀取存儲介質，例如，隨機存儲器、磁盤、光盤等。
[0040]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的【具體實施方式】之內所作的等同替換或改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種汽車電動車窗的防夾控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 檢測電動車窗對應的坐位的壓力傳感器的值，當該壓力傳感器的值超出閾值時，開啟汽車電動車窗防夾功能， 確定汽車電動車窗處于自動關閉過程中； 通過霍爾脈沖的個數獲取電動車窗的位置； 在該電動車窗的位置處于防夾區域時，發射紅外光，檢測紅外光的強度，如強度低于發射強度，則確定遇到障礙物，將電機停轉。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法將電機停轉后，還包括: 將電機反轉。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在確定汽車電動車窗處于自動關閉過程之前還包括: 檢測車內的溫度，依據該溫度控制電動車窗的開度。
4.一種汽車電動車窗的防夾控制系統，其特征在于，所述系統包括: 控制器、串口通訊、單片機最小系統、電機驅動模塊、步進電機、紅外LED燈、紅外檢測模塊、溫度檢測模塊、數碼管顯示模塊、獨立按鍵控制模塊、壓力傳感器和報警電路； 其中，控制器通過串口通訊與單片機最小系統連接，電機驅動模塊與步進電機連接； 單片機最小系統連接還分別與電機驅動模塊、驅動電流檢測模塊、溫度檢測模塊、數碼管顯示模塊、獨立按鍵控制模塊、紅外LED燈、紅外檢測模塊、壓力傳感器、報警電路連接；壓力傳感器，用于檢測與電動車窗對應的作為的壓力； 單片機最小系統，用于當該壓力傳感器的值超出閾值時，開啟汽車電動車窗防夾功倉泛; 紅外LED燈，用于發射紅外光； 紅外檢測模塊，用于檢測紅外光的強度； 單片機最小系統，用于比對發射紅外光與檢測紅外光的強度，如強度差值大于閾值，發送信號給控制器； 控制器，用于控制電動車窗停止或反向。
【文檔編號】E05F15/20GK103711401SQ201310650246
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】李克訥, 何愈慎, 何后沙, 吳艷, 戴喜生 申請人:廣西科技大學