基于单片机控制的直线往复式汽车后视镜雨刷器的制造方法
【专利摘要】直线往复式汽车后视镜雨刷器，一种能够实现汽车后视镜无死角全方位刮水的汽车电器设备。本发明涉及一种汽车后视镜雨刷器，解决了雨天汽车后视镜淋雨后显像不清带来的行车安全问题。汽车在雨天行车时，后视镜淋雨后驾驶员无法看清后面的路况信息，使得汽车转向或变更车道时面临巨大的安全隐患。目前，只有顶级高端豪华轿车才配有后视镜雨刷器，且都是摇臂式雨刷，摇臂式雨刷很难实现后视镜全方位的刮水。为了克服摇臂式汽车后视镜雨刷器的不足，本发明采用直流电机驱动刮水胶条以直线往复式的运动方式实现镜面无死角全方位的刮水。
【专利说明】基于单片机控制的直线往复式汽车后视镜雨刷器【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车电器设备，特别是涉及汽车后视镜雨刷器，解决了雨天汽车后视镜淋水后显像不清带来的行车安全问题。
【背景技术】
[0002]众所周知，雨刷器主要用于汽车前、后挡风玻璃的刮水，汽车在雨天行车时，后视镜淋雨后驾驶员无法看清后面的路况信息，使得汽车转向或变更车道时面临巨大的安全隐患。目前，只有顶级高端豪华轿车才配有后视镜雨刷器，且都是摇臂式雨刷，一般每个后视镜只有一个摇臂，因此对于较大的矩形后视镜而言，一个摇臂式雨刷很难实现后视镜全方位的刮水，如大型客车所使用的后视镜就是一个典型的例子。
【发明内容】
[0003]为了克服摇臂式汽车后视镜雨刷器的不足，本发明采用直流电机驱动有骨架刮水胶条以直线往复式的运动方式实现镜面无死角全方位的刮水。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于单片机控制的直线往复式汽车后视镜雨刷器，其组成包括硬件和软件，硬件包括电源模块、控制单元、执行机构。其中电源模块采用了供电延时和断电延时两级延时控制电路，确保雨刷器每次启动控制单元都能可靠投入运行以及关闭雨刷器时保证雨刷器可靠地停靠在始点位置。控制单元的控制芯片采用51系列单片机，由雨刷器控制开关以及两个限位开关构成雨刷器工作状态扫描电路，实时采集雨刷器的运行信息。执行机构由电源控制继电器、电机控制继电器、直流电动机、丝杠机构等组成。
[0005]本发明的有益效果是，实现了汽车后视镜无死角全方位的刮水；另外，刮水胶条采用有骨架结构的胶条，两端通过拉簧·固定在移动支架上，即便是后视镜镜面呈现较大的弧度仍能保证刮水胶条与镜面适时保持密切的贴合，从而保证良好的刮水效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0007]图1是控制单元电路原理图。
[0008]图2是电源模块电路原理图。
[0009]图3是控制程序流程图。
[0010]图4是雨刷器结构示意图主视图。
[0011]图5是雨刷器结构示意图俯视图。
[0012]图6是雨刷胶条移动支架结构图
[0013]图1中:1.电源控制继电器RELAYl，2.电机控制继电器RELAY2，3.直流电动机，
4.单片机，5.雨刷器控制开关，6.限位开关XW2，7.限位开关XW1，限位开关只有在按钮被按下时才闭合，外力消失自动断开，8.电源控制继电器的驱动三极管BGl，9.电机控制继电器的驱动三极管BG2。
[0014]图2中:1.汽车点火开关ACC挡，2.电源模块稳压芯片7805，3.供电延时继电器RELAY3，4.断电延时继电器RELAY4，5.熔断丝，6.三联开关，含雨刷器控制开关K1、供电延时继电器线圈电流控制开关K2、断电延时继电器线圈电流控制开关K3。
[0015]图4中:1.直流电动机，2.起始端固定板，3.起始端限位开关XW2按钮，4.丝杠，
5.雨刷移动支架，6.导向杆，7.终点端限位开关XWl按钮，8.终点端固定板，9.限位开关触发杆。
[0016]图6中:1.导向孔，2.螺纹孔。
【具体实施方式】
[0017]图2中:1是汽车点火开关的ACC挡，当其接通时12V(或24V)直流电经7805芯片处理后输出DC5V。
[0018]6是一个三联开关，其中Kl是后视镜雨刷器控制开关，当其被按下时，K1、K2、K3三者同时接通。Κ2控制流经继电器RELAY3电磁线圈中电流的通断。RELAY3是延时闭合继电器，工作电压为DC12V，其特点是:未得电前动合触点常开，得电后动合触点延时闭合。3、4是常闭触点，3、5是常开触点，3是转换触点，连接7805输出端3，当Κ2闭合时，DC12V工作电压施加在继电器线圈两端，RELAY3延时一定时间后产生动作，常闭触点3、4断开，常开触点3、5吸合，将7805第3脚位输出的DC5V经Κ3输送到RELAY4，给RELAY4电磁线圈供电，RELAY4是延时断开继电器，其工作电压为DC5V，其特点是:未得电前动合触点常开，得电后动合触点立即闭合，断电时延时断开。3、4是常闭触点，3、5是常开触点，3是转换触点，触点3也连接至7805第3脚位输出的DC5V，当三联开关接通时，供电延时继电器RELAY3完成延时后，7805输出的DC5V便施加在RELAY4电磁线圈的两端，RELAY4即刻吸合，由触点5将DC5V对外输出，给控制单元供电。当Κ3断开时，经过一定时间的延时后，RELAY4才产生动作，常开触点3、5断开，切断给控制单元的供电。
[0019]综上所述，不难看出，当按下后视镜雨刷器开关Kl时，雨刷器并不能马上工作，而是经过一定时间的延时后才将DC5V输出，从而实现了单片机的上电复位，保证雨刷器每次启动时控制单元都能可靠投入工作。当断开雨刷器控制开关时，控制单元的工作电源DC5V也不会马上失去，而是经过一定时间的延时后电源模块才断开DC5V的供电，只要断电延时取值大于雨刷器往复一个周期所需要的时间，在程序的控制下，就能可靠保证雨刷器停止工作时必定停靠在始点位置。
[0020]控制单元基于51单片机组成，系统采用内部时钟方式，单片机的X1、Χ2之间接晶振，为提高震荡信号的稳定性，晶振两端与地之间分别连接30pF的电容。
[0021]汽车点火开关控制12V电源的接通与关断，系统电源模块电路如附图中图2所示，点火开关接通后，12V连接到7805的输入端，7805输出端有DC5V输出，但电源模块只有在三联开关接通并完成延时后才有DC5V输出，为控制单元提供工作电压。
[0022]电源控制继电器RELAYl和电机控制继电器RELAY2均采用二开二闭的微功率继电器，引脚1、2之间是继电器的电磁线圈，引脚3、5是一对常闭触点,3、7是一对常开触点，引脚4、6是一对常闭触点、引脚4、8是一对常开触点，引脚3、4是转换触点。
[0023]电源控制继电器RELAYl由三极管BGl驱动，BGl采用PNP型2N5401，其基极经2.2K的电阻接单片机端口 PL 3，发射极连接到5V直流电源，集电极连接到电源控制继电器RELAYl电磁线圈的正极端，即RELAYl的第I脚，Pl.3为低电平时，三极管BGl导通，Pl.3为高电平时，三极管BGl截止，从而控制继电器RELAYl电磁线圈中电流的通断，即决定RELAYl是否动作。DC12V接到RELAYl的两个转换触点3、4，动合触点7、8控制12V直流电的输出，其输出连接至电机控制继电器RELAY2的转换触点3、4，因此，电源控制继电器RELAYl决定电机控制继电器DC12V电源的通断。
[0024]电机控制继电器RELAY2由三极管BG2驱动，BG2采用PNP型2N5401，其基极经
2.2K的电阻接单片机端口 Pl.4，发射极连接到5V直流电源，集电极连接到电机控制继电器RELAY2电磁线圈的正极端，即RELAY2的第I脚，Pl.4为低电平时，三极管BG2导通，Pl.4为高电平时，三极管BG2截止，从而控制继电器RELAY2电磁线圈中电流的通断，即决定RELAY2是否动作，由RELAYl输出的DC12V接到RELAY2的两个转换触点3、4，当RELAY2电磁线圈中没有电流流过时，常闭触点闭合，12V电源经动断触点5、6连接至直流电机两端，使之沿一个方向转动，假如此时为正转，那么当RELAY2电磁线圈中有电流流过时动断触点5、6断开与转换触点3、4的连接，动合触点7、8分别与转换触点3、4接通，动合触点7、8输出DC12V，连接到直流电机的两端，且实现了电源极性的转换，使直流电机实现反向转动。
[0025]Kl是雨刷器控制开关，接Pl.0，限位开关XWl接Pl.1，限位开关XW2接Pl.2，这三者构成了雨刷器工作状态扫描电路。当雨刷器控制开关Kl闭合时，电源模块经过延时后给控制单元供电，微控制器上电复位，系统初始化，51系列单片机默认上电时Pl?P3端口全为高电平，此时Pl.0被强行置0，当系统检测到Pl.0为低电平时，送出指令，Pl.3置0，BG1导通，RELAYl动作，动合触点7、8分别与转换触点3、4接通，将12V直流电输送到RELAY2的转换触点3、4，在Pl.4没有被置O之前，系统保持上电时的高电平状态，BG2截止，因此RELAY2常闭触点保持闭合状态，DC12V经触点5、6施加到直流电动机两端，驱动电机正向转动，电机带动丝杠旋转，丝杠驱动刮水胶条移动支架由起始端向终点端移动，当触及到终点端的限位开关XWl时，限位开关将单片机的Pl.1 口强行置0，当单片机检测到这个信号时，发出指令，令Pl.4置0，BG2导通，集电极电流流经RELAY2的电磁线圈构成回路，电机控制继电器RELAY2动作，常闭触点断开，常开触点闭合，电机反方向旋转，使刮水胶条由终点端向起始端移动，当刮水胶条的移动支架触及起始端的限位开关XW2时，Pl.2被置0，单片机检测到这个信号时在发送下一条指令之前首先判断雨刷器控制开关的状态，即Pl.0的电位，若其处于断开状态呈现高电平，说明驾驶人要停止雨刷器的工作，此时单片机发出指令，将Pl.3置1，BGl截止，电源控制继电器RELAYl的动合触点7、8将断开与转换触点3、4的连接，从而切断送往电机控制继电器的DC12V电源，使电机停止工作；若单片机检测到雨刷器控制开关仍处于闭合状态，即Pl.0仍为低电平，则发出指令，将Pl.4置1，使BG2截止，令电机控制继电器的常闭触点闭合，常开触点断开，使安装雨刷胶条的移动支架又从起始端向终点端移动，如此循环往复，周而复始。
[0026]雨刷器执行机构如说明书附图中图4所示，两端由固定板通过两个导向杆以及丝杠组成一个框架结构。安装雨刷胶条的移动支架有三个孔，如附图中图6所示，I是导向孔，2是螺纹孔。导向孔有两个，两根导向杆分别穿过导向孔，导向孔内壁与导向杆外表面构成滑动摩擦副，其摩擦表面光洁度较高以减小摩擦阻力，移动支架上中间部位有螺纹孔，螺纹孔加工有内螺纹，丝杠有外螺纹，两者螺纹深度以及螺距几何参数一致，配合安装，当电机旋转时带动丝杠同速旋转，在导向杆的干预下丝杠驱动雨刷器移动支架作直线往复运动。雨刷器刮水胶条采用有骨架结构，骨架通过拉簧固定于移动支架的两端，确保雨刷胶条与后视镜镜面紧密地贴合在一起，保证刮雨效果。
[0027]软件部分程序流程图如附图中图3所示。
[0028]汇编语言源程序:
[0029]org OOOOh
[0030]Ijmp start
[0031]org 0080h
[0032]start:mov pi, #0ffh
[0033]10:jb p1.0,10
[0034]cIr p1.3
[0035]12:jb p1.1,12
[0036]cIr p1.4
[0037]13:jb p1.2,13
[0038]jb p1.0,14
[0039]setb p1.4
[0040]Ijmp start
[0041]14:setb p1.3
[0042]end。
【权利要求】
1.一种基于单片机控制的直线往复式汽车后视镜雨刷器，其特征是:刮水胶条以直线往复式的运动方式实现刮水功能。
2.根据权利要求1所述的基于单片机控制的直线往复式汽车后视镜雨刷器，其特征在于:单片机检测雨刷器控制开关的状态，当检测到雨刷器控制开关闭合时，系统启动，单片机发出指令，令电源控制继电器产生动作将直流电动机工作所需的电源送到电机控制继电器的转换触点，此时电机控制继电器常闭触点将驱动电机沿一个方向转动，电机带动丝杠旋转，丝杠驱动刮水胶条移动支架由起始端向终点端移动，当触及到终点端的限位开关时，限位开关将单片机的某一 I/o 口强行置O，当单片机检测到这个信号时，发出指令让电机控制继电器动作，常闭触点断开，常开触点闭合，电机反方向旋转，使刮水胶条由终点端向起始端移动，当刮水胶条的支架触及起始端的限位开关时，单片机首先判断雨刷器控制开关的状态，若其处于断开状态，则说明驾驶人要停止雨刷器的工作，此时单片机发出指令，由电源控制继电器切断送往电机控制继电器的直流电源，使电机停止工作；若单片机检测到雨刷器控制开关仍处于闭合状态，则发出指令，令电机控制继电器的常闭触点闭合，常开触点断开，使之又从起始端向终点端移动，如此循环往复，周而复始。
3.根据权利要求1所述的基于单片机控制的直线往复式汽车后视镜雨刷器，其特征在于:刮水胶条移动支架在丝杠驱动下做直线往复运动，且有导向杆确保移动支架沿正确的运动轨迹移动。
4.根据权利要求1所述的基于单片机控制的直线往复式汽车后视镜雨刷器，其特征在于:雨刷器刮水胶条采用有骨架结构，骨架通过拉簧固定于移动支架的两端，确保雨刷胶条与后视镜镜面紧密地贴合在一起，保证刮雨效果。
5.根据权利要求1所述的基于单片机控制的直线往复式汽车后视镜雨刷器，其特征在于:电源可以是12V，也可以是24V，即适用于使用汽油机的汽车，也适用于使用柴油机的汽车。
6.根据权利要求1所述的基于单片机控制的直线往复式汽车后视镜雨刷器，其特征在于:电源模块采用供电延时和断电延时两种时间继电器构成两级延时控制电路。当后视镜雨刷器的控制开关接通时，雨刷器并不马上工作，而是经过一定时间的延时后电源模块才将DC5V输出到控制单元，从而实现了单片机的上电复位，保证雨刷器每次启动时控制单元都能可靠投入工作。当断开雨刷器控制开关时，控制单元的工作电源DC5V也不会马上失去，而是经过一定时间的延时后电源模块才断开DC5V的供电，只要断电延时取值大于雨刷器往复一个周期所需要的时间，在程序的控制下，就能可靠保证雨刷器停止工作时必定停靠在始点位置。
【文档编号】B60S1/08GK103707848SQ201210376032
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年10月8日 优先权日:2012年10月8日
【发明者】孔庆奎 申请人:孔庆奎