姜繼文，孟亞東，蔣繼偉

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)，天津300222；2.安徽國防科技職業(yè)學(xué)院；3.安徽長樂新能源汽車有限公司，安徽 六安237011）

0 引言

隨著人們生活水平的日益提高，人們對汽車的安全性、耐用性和舒適性等使用性能要求越來越高。汽車車門玻璃升降器幾乎是車身附件中利用率最高的一種功能部件［1］，然而汽車車門升降玻璃與密封條的夾縫里經(jīng)常會進(jìn)入漂浮物、樹葉，卡入紙屑或灰塵顆粒等情況，導(dǎo)致玻璃升降器出現(xiàn)卡滯等故障，最終使得升降器中玻璃不能正常升降，影響駕乘人員的舒適性，降低車門玻璃升降器的耐用性。若能在窗機(jī)玻璃升降器裝置中引入一種除塵裝置，根據(jù)落入升降玻璃與密封條夾縫灰塵的顆粒大小，及時自動調(diào)節(jié)驅(qū)動風(fēng)扇電機(jī)的速度，并將灰塵等臟物吹出，解決前述中玻璃升降器卡滯的故障，將提高乘車的舒適性和玻璃升降器的耐用性。

1 除塵裝置的總體設(shè)計方案

本文設(shè)計的一種新型汽車車門升降玻璃的夾縫除塵裝置集手動、自動操作，自動報警為一體，主要由感應(yīng)檢測裝置、控制裝置、報警裝置、除塵裝置及驅(qū)動電機(jī)組成，采用傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動技術(shù)于一體的閉環(huán)電路控制系統(tǒng)，實現(xiàn)玻璃夾縫除塵裝置的自動感應(yīng)檢測和除塵處理控制。

除塵裝置硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計采用灰塵傳感器、壓力傳感器等感應(yīng)檢測設(shè)備，采用51型單片機(jī)、除塵條刷、驅(qū)動電機(jī)、報警器等控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)實行自動調(diào)控。軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計方法實現(xiàn)信號的采集、傳輸、比較、控制［2］。系統(tǒng)總體設(shè)計框圖，如圖1所示。

圖1 除塵裝置的總體設(shè)計框圖

2 除塵裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計

車門是車身的一個獨(dú)立總成，通常有殼體、附件和內(nèi)外裝飾3部分構(gòu)成。車門殼體的骨架部分包括內(nèi)板、外板、窗框和加強(qiáng)板等［3］。殼體的內(nèi)外板合成一個車門腔體，腔體內(nèi)主要是滿足車門剛度和功能簡潔、外表美觀的加強(qiáng)板、車門閉鎖機(jī)構(gòu)、窗機(jī)玻璃升降器等設(shè)施。本設(shè)計的除塵裝置主要部件安裝于車門腔體內(nèi)，由除塵條刷、除塵傳感器、壓力傳感器、控制單元、除塵風(fēng)扇及驅(qū)動電機(jī)和報警裝置構(gòu)成，如圖2所示。

圖2 一種新型汽車車門升降玻璃的夾縫除塵裝置結(jié)構(gòu)示意圖

除塵條刷布置于升降玻璃夾縫上端的窗框內(nèi)壁上；除塵傳感器和壓力傳感器沿除塵條刷下方的窗框內(nèi)壁均勻分布安裝，通過線束與控制單元相連；控制單元位于車門殼體的加強(qiáng)板上，采用51系列單片機(jī)，并通過線束與除塵風(fēng)扇及驅(qū)動電機(jī)和報警裝置連接；風(fēng)扇及驅(qū)動電機(jī)和報警裝置安裝在車門殼體內(nèi)外板合成的腔體加強(qiáng)板上。整個除塵裝置在設(shè)計中，各部件之間的安裝位置和尺寸應(yīng)符合車型的車門產(chǎn)品技術(shù)要求，以保證該裝置在運(yùn)行過程工作可靠。

3 除塵裝置的控制電路設(shè)計

除塵裝置的控制系統(tǒng)以51系列的AT89C51型單片機(jī)為核心，對整個系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，同時具備感應(yīng)檢測、控制處理、自動報警功能，如圖3所示。

系統(tǒng)中感應(yīng)檢測裝置采用DSM501A灰塵傳感器和HM10高精度壓力傳感器。DSM501A灰塵傳感器是基于光散射原理的粒子計數(shù)灰塵傳感器［4］，采用PWM脈寬調(diào)制輸出方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、易安裝特點(diǎn)；HM10高精度壓力傳感器介質(zhì)兼容性好，可測量范圍：－0.1MPa～0～10kPa…70MPa，具有恒源供電、可靠性好、精度高特點(diǎn)。2種傳感器主要用于感應(yīng)檢測落入玻璃夾縫中的灰塵顆粒及顆粒雜物產(chǎn)生的阻力。

圖3 除塵裝置的控制電路原理圖

控制單元采用AT89C51型單片機(jī)，AT89C51是一種64kB尋址空間的高效微控制處理器，具有運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性強(qiáng)、性價比高的特點(diǎn)。主要用于接受感應(yīng)檢測裝置信號和控制除塵裝置工作。

除塵裝置中除塵條刷主要用于阻攔較大雜物，底座材質(zhì)選用鍍鋅板，毛刷選用PP絲材質(zhì)、長度10mm，鋼帶底設(shè)計厚2.5mm、側(cè)高3mm×3mm，條刷長度根據(jù)車門升降玻璃與密封條的夾縫邊緣長度適當(dāng)調(diào)整。除塵裝置中驅(qū)動電機(jī)采用B2418M直流電機(jī)，通過接收AT89C51信號來調(diào)控除塵風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。

報警裝置采用有源電磁式蜂鳴器，AT89C51對感應(yīng)檢測裝置輸入的信號進(jìn)行分析處理并關(guān)閉或觸發(fā)報警裝置。

本設(shè)計裝置中的除塵條刷可以阻攔一些較大的贓物進(jìn)入升降玻璃的夾縫里，如漂浮物、紙屑、樹葉等雜物。對于較小的顆粒，落入夾縫內(nèi)［5］，安裝在除塵條刷下方窗框內(nèi)壁的DSM501A灰塵傳感器和HM10高精度壓力傳感器將車窗玻璃條縫內(nèi)感知檢測到的灰塵顆粒和壓力轉(zhuǎn)化成電壓信號快速傳送給AT89C51單片機(jī)，AT89C51根據(jù)感應(yīng)檢測裝置輸送的信號，內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)算、分析、處理后控制有源電磁式蜂鳴器發(fā)出報警信號，同時作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件B2418M直流電機(jī)，接收來自AT89C51單片機(jī)的控制信號，改變輸出電源的頻率控制驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使除塵風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，將灰塵顆粒等贓物從車窗玻璃的夾縫里吹出。

4 結(jié)語

本設(shè)計通過實際試用情況來看，設(shè)計成本低、結(jié)構(gòu)簡單合理，可有效防止灰塵顆粒等雜物落入汽車車門升降玻璃的夾縫里，確保玻璃升降器和升降玻璃的正常運(yùn)行。

［1］彭美青.基于車門系統(tǒng)的玻璃升降器結(jié)構(gòu)研究與仿真［D］.長春：吉林大學(xué)，2011.

［2］祝彥杰，李政，花軍.基于PLC控制的氣力除塵裝置設(shè)計［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2006（9）：38－41.

［3］吳興敏，王立剛.汽車車身結(jié)構(gòu)［M］.北京：人民郵電出版社，2010.

［4］王嘯東.一種新型PM2.5檢測儀的設(shè)計［J］.電氣時代，2014（4）：82－84.

［5］姜繼文，向楠，黃道業(yè)，等.汽車門上容納升降玻璃的夾縫的除塵裝置：中國，CN201420049161.5［P］.2014－07－09.