超声波检测电动车窗防夹装置的制作方法

2021-01-19 18:01:07|

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本实用新型涉及汽车配件技术领域，具体而言，涉及超声波检测电动车窗防夹装置。

背景技术：

随着人们生活水平的不断提高，汽车日益普及；安全和舒适始终是设计者不断追求的目标。

自动升窗就是如果汽车车窗没有关上，在汽车熄火或者上锁后车窗自动上升到顶；

一键升窗就是驾驶者或乘客通过一次操作车窗开关（短时间），触发汽车车窗自动上升到顶。

目前汽车市场上的汽车基本没有自动升窗功能；绝大多数汽车副驾和后排车窗没有一键升降功能。汽车后装市场有很多产品能实现自动升窗和一键升降功能，但基本不带防夹功能，存在安全隐患，个别具有防夹功能的产品要么性能不可靠，要么安装麻烦性价比低，无法推广。如果汽车电子厂家能提供一款增加自动升窗或一键升降功能且可靠防夹，并且安装简单的产品将有相当可观的市场空间。

2、在汽车车窗上升的过程中当遇到障碍物时阻力会增加，这时车窗电机的电流会增加，转速会变低，通过这个原理可以设置防夹，但在车窗升到顶的时候阻力也会增加，如果不能准确掌握车窗玻璃的位置则无法可靠设计防夹功能。

3、目前普通车窗的电机基本是直流电机，由于直流电机的固有特性，无法通过电路准确控制电机转动圈数，因而无法给车窗准确定位。目前市场上解决车窗防夹问题的产品主要采用两种技术解决方案：a更换霍尔电机法：将原车电机更换为带霍尔元件的电机（读取电机输出脉冲）。b电机纹波读取法（利用直流电机换向时产生的周期性纹波，获取电机转动圈数）。a方法可以准确读取电机转动圈数但更换电机相当麻烦，费工费时且霍尔电机价格也不菲。b方法受环境温度，湿度，电机老化等多方面因素影响经常有圈数读不准现象。

技术实现要素：

为了解决一般的后装式电动车窗自动升窗功能套件缺乏防夹功能，而加装防夹功能的解决方案中，更换霍尔元件电机的方案成本高，操作不便；电机波纹读取法则受多种因素影响，经常存在误差，缺乏控制精准且实施成本低的设计方案的问题，提供超声波检测电动车窗防夹装置。

超声波检测电动车窗防夹装置，包括升降车窗，所述升降车窗包括升降电机、驱动连杆和车窗体，还包括控制监控模块和超声波测距模块，所述控制监控模块包括单片机，所述单片机电性连接有电源处理电路、超声波测距电路、汽车状态检测电路、电机电流检测电路、电机控制电路、按键电路，所述电机电流检测电路和电机控制电路均电性连接升降电机，所述超声波测距模块包括波导管，所述波导管中安装有超声波传感器，所述超声波传感器电性连接超声波测距电路，波导管一端相对控制监控模块固定设置，另一端连接车窗体。

进一步地，所述超声波传感器设置于波导管的一端点处，所述波导管的相反一端设置有反射体。

进一步地，所述波导管为弹性软管。

进一步地，所述单片机电性连接有蜂鸣器电路。

进一步地，所述汽车状态检测电路中设置有tja1040can总线收发芯片。

进一步地，所述电机电流检测电路中设置有ina199a1电流检测放大器。

本实用新型的优点在于：

1、采用超声波测距确定车窗的升降位置，定位准确，设备安装成本低。

2、安装简单，无需改动或更换原车的设备，便于普及推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为超声波检测电动车窗防夹装置的结构示意图；

图2为超声波检测电动车窗防夹装置的电路原理框图；

图3为电源处理电路的电路原理图；

图4为超声波测距电路的电路原理图；

图5为汽车状态检测电路的电路原理图；

图6为电机电流检测电路的电路原理图；

图7为电机控制电路的电路原理图；

图8为按键电路的电路原理图；

图9为蜂鸣器电路的电路原理图。

附图标识：

11-升降电机，12-驱动连杆，13-车窗体，2-控制监控模块，21-单片机，22-电源处理电路，23-超声波测距电路，24-汽车状态检测电路，25-电机电流检测电路，26-电机控制电路，27-按键电路，28-蜂鸣器电路，31-波导管，32-超声波传感器，33-反射体。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1至图9，本实施例提供超声波检测电动车窗防夹装置，包括升降车窗，所述升降车窗包括升降电机11、驱动连杆12和车窗体13，还包括控制监控模块2和超声波测距模块，所述控制监控模块2包括单片机21，所述单片机21电性连接有电源处理电路22、超声波测距电路23、汽车状态检测电路24、电机电流检测电路25、电机控制电路26、按键电路27，所述电机电流检测电路25和电机控制电路26均电性连接升降电机11，所述超声波测距模块包括波导管31，所述波导管31中安装有超声波传感器32，所述超声波传感器32电性连接超声波测距电路23，波导管31一端相对控制监控模块固定设置，另一端连接车窗体13。

所述超声波传感器32设置于波导管31的一端点处，所述波导管31的相反一端设置有反射体33。反射体33可稳定反射超声波传感器32发出的超声波，以便记录超声波发射和接收的时间差。

所述波导管31为弹性软管。弹性软管设计的波导管31可跟随车窗体13的升降而伸缩。

所述单片机21电性连接有蜂鸣器电路28。

所述汽车状态检测电路24中设置有tja1040can总线收发芯片。

所述电机电流检测电路25中设置有ina199a1电流检测放大器。

其中，单片机21可采用市面上常用的stm32单片机等型号，在此不作赘述。

电源处理电路22设置有相互电性连接的ht7550稳压芯片和yj33转换芯片，可将汽车提供的12v电源转换为控制监控模块使用的3.3v电源，另外还有ht7580稳压芯片，可输出8v电源供超声波传感器32使用。

超声波测距电路23用于超声波传感器32和单片机21之间的信号转换适配，并驱动传感器运行，达到通过单片机21驱动超声波传感器32发出超声波，超声波被反射体33反射，传输回到超声波传感器32接收并反馈给单片机21，单片机21通过发送和接收到超声波的时间差，结合超声波的传输速度算出距离值的效果，保证车窗体13上升过程中可准确定位。具体地，在车窗体13上升时，波导管31被拉长，导致超声波传感器32与反射体33之间的距离变大，进而使测得的时间差值变大。单片机21记录好车窗体13升到最高点时的时间差值，即可判断当时间差值小于最高点时的时间差值时，防夹反弹功能需要被触发。

汽车状态检测电路24中配置的tja1040can总线收发芯片241在连接汽车的can总线后，可获取汽车的熄火、上锁等状态信号，以便实现在汽车熄火或者上锁后控制车窗体13自动上升关闭的功能。

电机电流检测电路25中配置的ina199a1电流检测放大器电性连接取样电阻r48，对升降电机11的电流值进行检测并输出到单片机21。

电机控制电路26可驱动升降电机11运行，当单片机21通过电机电流检测电路25检测到升降电机11的电流过大，且此时车窗体13未到达最高点时，触发防夹反弹功能，电机控制电路26驱动升降电机11反向运行，车窗体13下降一段距离，避免夹到人或者其它物体。

按键电路27用于设置防夹反弹的反弹距离，譬如：反弹5cm，10cm或者15cm，稍作停顿让障碍物避开后继续上升。

在通过按键电路27设定好对应的反弹距离后，单片机21将控制蜂鸣器电路28发出对应的提示音，用声音告知操作者当前的反弹距离。

实际使用时，汽车倒车状态检测电路24与汽车的上的can总线对接，可获取汽车的熄火、上锁等信号。当汽车熄火或上锁时，触发升降电机11启动，使车窗体13上升到最高处，实现自动升窗的效果。另外，在包括自动升窗、用户自行控制车窗体13上升等车窗体13上升过程中，一旦单片机21检测到车窗体13未达到最高点，且升降电机11的电流过大，均会触发防夹反弹。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

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