何雍奧 張衛(wèi)波

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新款汽車后視鏡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的研發(fā)

何雍奧 張衛(wèi)波

福州大學(xué)機(jī)械學(xué)院

本文介紹了一種新研發(fā)的汽車后視鏡調(diào)節(jié)裝置，它采用了單片機(jī)控制直流電機(jī)以調(diào)節(jié)后視鏡的位置。它通過加強(qiáng)和改進(jìn)現(xiàn)有汽車的后視鏡系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有后視鏡普遍存在的死角和盲區(qū)的問題，得以更好地實(shí)現(xiàn)汽車的人性化和自動(dòng)化，并提高了行車的安全性。本文將系統(tǒng)、全面地介紹這款新型汽車后視鏡調(diào)節(jié)裝置的工作原理與應(yīng)用前景。

后視鏡；控制系統(tǒng)；主動(dòng)安全技術(shù)；零部件

汽車后視鏡俗稱倒車鏡，是汽車主動(dòng)安全裝置，是駕駛員坐在駕駛室座位上直接獲取汽車后方、側(cè)方和下方等外部信息的工具。但目前各種轎車安裝的后視鏡大多都不同程度地存在盲區(qū)，而且視野寬度不足，始終存在著影響行車安全的隱患。隨著汽車產(chǎn)品市場(chǎng)觀念的不斷更新和變化，市場(chǎng)對(duì)轎車后視鏡安全性、操作方便性、經(jīng)久耐用性及豪華美觀性等方面提出了更高的要求。特別是汽車電子技術(shù)的發(fā)展，給后視鏡產(chǎn)品的功能升級(jí)帶來了更大的空間，也促使了這一類操縱簡(jiǎn)單，安裝便捷，價(jià)格低廉的汽車后視鏡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的問世。

1 汽車后視鏡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置綜述

汽車后視鏡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置是一種利用微處理技術(shù)設(shè)計(jì)出的數(shù)字化智能控制器,它與原車轉(zhuǎn)向指示開關(guān)、倒車開關(guān)、電動(dòng)后視鏡相結(jié)合，既保留了原汽車后視鏡的正常調(diào)節(jié)功能，又新增了后視鏡在車輛轉(zhuǎn)彎，車輛變道，車輛倒車時(shí)的智能轉(zhuǎn)動(dòng)功能。

1.1 后視鏡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)的功用

汽車前行左轉(zhuǎn)時(shí)：開啟左轉(zhuǎn)向燈指示開關(guān)時(shí)車輛左側(cè)后視鏡水平向外轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)閉指示燈時(shí)左側(cè)后視鏡自動(dòng)水平向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，直至返回到原來正常位置

汽車前行右轉(zhuǎn)時(shí)：開啟右轉(zhuǎn)向燈指示開關(guān)時(shí)車輛右側(cè)后視鏡水平向外轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)閉指示燈時(shí)右側(cè)后視鏡自動(dòng)水平向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，直至返回到原來正常位置；

汽車倒車時(shí)：當(dāng)操縱桿位于倒檔檔位時(shí)，左右后視鏡自動(dòng)下擺3~10度，使視野擴(kuò)大到可以看到車身腰線以下及后輪附近的路面狀況。倒車結(jié)束或駐車后，左右后視鏡自動(dòng)回復(fù)至正常位置。

1.2 后視鏡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置解決的問題

這種裝置完全消除傳統(tǒng)后視系統(tǒng)存在的空間盲點(diǎn)、時(shí)差盲點(diǎn)、視覺暫留盲點(diǎn)和視覺誤差，使駕駛員無需“左顧右盼”，也無需“瞻前顧后”，只需正視前方就可以看清左右前后的車況和路況，并能準(zhǔn)確的判斷其他車輛和物體與本車之間的相對(duì)距離和相對(duì)車速，正確指引駕駛員操作，可消除因盲點(diǎn)和視差造成的車禍。同時(shí)它也具備安全導(dǎo)航功能，使駕駛員通過對(duì)后視鏡的觀察可以準(zhǔn)確地判斷轉(zhuǎn)彎或變換車道是否安全，準(zhǔn)確地看清后方的路況和車況而安全地駕駛，從而實(shí)現(xiàn)后視鏡的無盲區(qū)，無死角。

2 汽車后視鏡自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)

電動(dòng)后視鏡的背后都裝有兩套電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器（減速齒輪和離合器），可操縱其上下及左右運(yùn)動(dòng)。通常垂直方向的運(yùn)動(dòng)由一個(gè)電動(dòng)機(jī)控制，水平方向傾斜運(yùn)動(dòng)由另一個(gè)電動(dòng)機(jī)操縱。且電動(dòng)機(jī)都為永磁型的。后視鏡以樞軸為中心,通過兩個(gè)微型電動(dòng)機(jī)工作使后視鏡上下或左右方向進(jìn)行位置調(diào)整。本設(shè)計(jì)則主要通過電路控制電機(jī)工作改變后視鏡角度。

2.1 電路原理

如圖1電路功能框圖所示，電位器將后視鏡的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，接著后視鏡位置信號(hào)采集電路將后視鏡位置信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，運(yùn)算處理后，將控制信號(hào)送給電機(jī)正、反轉(zhuǎn)及驅(qū)動(dòng)電路來控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，然后電機(jī)帶動(dòng)后視鏡運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)位置。

圖1 基本后視鏡控制電路

2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

圖2所示為單片機(jī)控制的一個(gè)橋式電路驅(qū)動(dòng)后視鏡的一個(gè)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)的原理圖。它由2個(gè)NPN和2個(gè)PNP組成橋式電路，電阻5、6、7、8、9、10通過適當(dāng)?shù)倪x值，使NPN與PNP在工作時(shí)處于飽和狀態(tài)，即作為開關(guān)來使用。當(dāng)QB1、QB10導(dǎo)通時(shí)，電機(jī)Ｍ２正轉(zhuǎn)，當(dāng)QB2、QB9通時(shí)，電機(jī)Ｍ２反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。而QB1、QB2、QB9、QB10的導(dǎo)通和截止則由Cmir1、Cmir2、Cmir3、Cmir4端的電平?jīng)Q定，Cmir1、Cmir2、Cmir3、Cmir4分別接到單片機(jī)的PTA0、PTA1、PTA2、PTA3引腳，及單片機(jī)通過這4個(gè)引腳實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制。

圖2 橋式電路驅(qū)動(dòng)后視鏡點(diǎn)擊原理圖

控制電動(dòng)后視鏡的工作，其實(shí)就是分別控制安裝在左右2個(gè)后視鏡的4個(gè)直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。為了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單起見，就要求控制電路能夠?qū)崿F(xiàn)電流的雙向?qū)ǎ栽陔妱?dòng)機(jī)控制電路中，要用到雙電源法和橋式電路法，這樣就可以通過改變電動(dòng)機(jī)兩端的電勢(shì)差來控制直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，起到線路優(yōu)化的作用。

2.3 控制電路的設(shè)計(jì)

圖3所示為基本后視鏡控制電路，各種汽車上所使用的電動(dòng)后視鏡都是在這種基本控制電路的基礎(chǔ)上加以擴(kuò)展、改進(jìn)、組合而得到的。電動(dòng)后視鏡的背后都裝有兩套電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器（減速齒輪和離合器），可操縱其上下及左右運(yùn)動(dòng)。通常垂直方向的運(yùn)動(dòng)由一個(gè)電動(dòng)機(jī)控制，水平方向傾斜運(yùn)動(dòng)由另一個(gè)電動(dòng)機(jī)操縱。且電動(dòng)機(jī)都為永磁型的。后視鏡以樞軸為中心，通過2個(gè)微型電動(dòng)機(jī)工作使后視鏡上下或左右方向進(jìn)行位置調(diào)整。

圖3 基本后視鏡控制電路

當(dāng)安裝此后視鏡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置后，位于轉(zhuǎn)向指示開關(guān)、倒車檔位處的傳感器將信號(hào)通過電路傳至此處，來完成最后的后視鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，具體電流通路如下所示：

2.3.1右后視鏡向上擺動(dòng)

蓄電池正級(jí)→點(diǎn)火開關(guān)SA→熔斷絲FU→按鈕開關(guān)接線柱B→右鏡開關(guān)內(nèi)閉合的向上觸點(diǎn)→按鈕開關(guān)V2接線柱→ M3電動(dòng)機(jī)的上端→M3電動(dòng)機(jī)→開關(guān)C接線柱端→右鏡開關(guān)內(nèi)閉合的觸點(diǎn)→開關(guān) E接線柱端→搭鐵→蓄電池負(fù)極

該電流通路，使M3電動(dòng)機(jī)中有從上向下的電流流過，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)右側(cè)后視鏡向上擺動(dòng)。

2.3.2右后視鏡向下擺動(dòng)

蓄電池正級(jí)→點(diǎn)火開關(guān)SA→熔斷絲FU→按鈕開關(guān)接線柱B→右鏡開關(guān)內(nèi)閉合的向下觸點(diǎn)→按鈕開關(guān)C接線柱→M3電動(dòng)機(jī)的下端→M3電動(dòng)機(jī)→開關(guān)V2接線柱端→右鏡開關(guān)內(nèi)閉合的另一組向下觸點(diǎn)→開關(guān)E接線柱端→搭鐵→蓄電池負(fù)極

該電流通路，使M3電動(dòng)機(jī)中有從下向上的電流流過，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)右側(cè)后視鏡向下擺動(dòng)。

2.3.3右后視鏡向左擺動(dòng)

蓄電池正級(jí)→點(diǎn)火開關(guān)SA→熔斷絲FU→按鈕開關(guān)接線柱E→右鏡開關(guān)內(nèi)閉合的向左觸點(diǎn)→按鈕開關(guān)H2接線柱→M4電動(dòng)機(jī)的左端→M4電動(dòng)機(jī)→開關(guān)C接線柱端→右鏡開關(guān)內(nèi)閉合的觸點(diǎn)→開關(guān) B接線柱端→搭鐵→蓄電池負(fù)極

該電流通路，使M4電動(dòng)機(jī)中有從左向右的電流流過，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)右側(cè)后視鏡向左擺動(dòng)。

2.3.4右后視鏡向右擺動(dòng)

蓄電池正級(jí)→點(diǎn)火開關(guān)SA→熔斷絲FU→按鈕開關(guān)接線柱E→右鏡開關(guān)內(nèi)閉合的向右觸點(diǎn)→按鈕開關(guān)C接線柱→M4電動(dòng)機(jī)的右端→M4電動(dòng)機(jī)→開關(guān)H2接線柱端→右鏡開關(guān)內(nèi)閉合的另一組向下觸點(diǎn)→開關(guān)B接線柱端→搭鐵→蓄電池負(fù)極

該電流通路，使M4電動(dòng)機(jī)中有從右向左的電流流過，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)右側(cè)后視鏡向右擺動(dòng)。

2.3.5左后視鏡向上擺動(dòng)

蓄電池正級(jí)→點(diǎn)火開關(guān)SA→熔斷絲FU→按鈕開關(guān)接線柱E→左鏡開關(guān)內(nèi)閉合的向上觸點(diǎn)→按鈕開關(guān)C接線柱→M2電動(dòng)機(jī)的下端→M2電動(dòng)機(jī)→開關(guān)V1接線柱端→右鏡開關(guān)內(nèi)閉合的觸點(diǎn)→開關(guān) B接線柱端→搭鐵→蓄電池負(fù)極

該電流通路，使M2電動(dòng)機(jī)中有從下向上的電流流過，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)左側(cè)后視鏡向上擺動(dòng)。

2.3.6左后視鏡向下擺動(dòng)

蓄電池正級(jí)→點(diǎn)火開關(guān)SA→熔斷絲FU→按鈕開關(guān)接線柱E→左鏡開關(guān)內(nèi)閉合的向下觸點(diǎn)→按鈕開V1接線柱→M2電動(dòng)機(jī)的上端→M2電動(dòng)機(jī)→開關(guān)C接線柱端→左鏡開關(guān)內(nèi)閉合的另一組向下觸點(diǎn)→開關(guān)B接線柱端→搭鐵→蓄電池負(fù)極

該電流通路，使M2電動(dòng)機(jī)中有從上向下的電流流過，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)右側(cè)后視鏡向下擺動(dòng)。

2.3.7左后視鏡向左擺動(dòng)

蓄電池正級(jí)→點(diǎn)火開SA→熔斷絲FU→按鈕開關(guān)接線柱E→左鏡開關(guān)內(nèi)閉合的向左觸點(diǎn)→按鈕開關(guān)H1接線柱→M1電動(dòng)機(jī)的左端→M1電動(dòng)機(jī)→開關(guān)C接線柱端→右鏡開關(guān)內(nèi)閉合的觸點(diǎn)→開關(guān)B接線柱端→搭鐵→蓄電池負(fù)極

該電流通路，使M1電動(dòng)機(jī)中有從左向右的電流流過，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)右側(cè)后視鏡向左擺動(dòng)。

2.3.8左后視鏡向右擺動(dòng)

蓄電池正級(jí)→點(diǎn)火開關(guān)SA→熔斷絲FU→按鈕開關(guān)接線柱B→左鏡開關(guān)內(nèi)閉合的向右觸點(diǎn)→按鈕開關(guān)H1

接線柱→M1電動(dòng)機(jī)的右端→M1電動(dòng)機(jī)→開關(guān)C接線柱端→右鏡開關(guān)內(nèi)閉合的另一組向下觸點(diǎn)→開關(guān)E接線柱端→搭鐵→蓄電池負(fù)極

該電流通路，使M1電動(dòng)機(jī)中有從右向左的電流流過，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)右側(cè)后視鏡向右擺動(dòng)。

3 結(jié)語

本文介紹了一種采用單片機(jī)MC68HC908控制器的新開發(fā)的汽車后視鏡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置電控系統(tǒng)的工作原理和工作用途，這種可在不影響現(xiàn)有車輛的后視鏡功能及車輛外觀的前提下消除了原有后視鏡存在的盲區(qū)和死角的問題，而且不會(huì)改變駕駛員的操作習(xí)慣的控制器安裝簡(jiǎn)易，價(jià)格低廉，便于推廣、利用，就用廣闊的應(yīng)用前景。

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New Car Rearview Mirror Automatic Adjustment Device

He Yongao,Zhang Weibo

（College of Mechanical Engineering and Automation,FuZhou University, FuZhou 350108, China）

This article is about a new type of adjustment device for automobile rearview mirrors, which adjusts the positions of rearview mirrors by using MCU-controlled DC motors. By improving the existing rearview mirror systems on automobiles, the adjustment device has solved the common problems of the blind corner and the dead zone, thus realizing the humanization and automation on automobiles, and improves the safety status when driving. In this article, the operating priciples and possible applications in the future of this adjustment device for automobile rearview mirrors will be systematically and fully introduced.

Rearview mirror; Control system; Active safety technology; Component