一種車門開啟防碰撞系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種車門開啟防碰撞系統(tǒng)，屬于安裝裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，包括超聲波測(cè)距探頭、超聲波控制電路、測(cè)溫傳感器、電容式接近傳感器、單片機(jī)、微分電路、門鎖控制電路、警示電路、車門門鎖電磁開關(guān)、蜂鳴器、顯示器。根據(jù)渡越時(shí)間法算出后方移動(dòng)目標(biāo)距離車輛的距離，單片機(jī)算出距離后，再用微分電路對(duì)距離求導(dǎo)得到移動(dòng)目標(biāo)的速度，然后單片機(jī)根據(jù)距離和速度求出接近時(shí)間。提出了是否開門的距離與接近時(shí)間結(jié)合起來的判斷方法，加強(qiáng)了安全性和有效性。
【專利說明】一種車門開啟防碰撞系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于安裝裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種車門開啟防碰撞系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車的擁有量迅速增加。人們享受汽車帶來的方便、快捷的同時(shí)，汽車安全事故也不斷增加。在城市道路兩旁有大量的停車位，當(dāng)車輛中的人打開車門下車時(shí)，很容易使車門與后方的來人或者來車發(fā)生碰撞，從而發(fā)生安全事故，造成財(cái)產(chǎn)甚至生命損失。
[0003]目前為解決上述問題，出現(xiàn)多種車門智能防碰撞系統(tǒng)，這些系統(tǒng)大多是以安全距離為判斷標(biāo)準(zhǔn)，這種標(biāo)準(zhǔn)在多數(shù)情況下是合理的，但卻忽略了危險(xiǎn)移動(dòng)目標(biāo)的速度的高低，存在一定的安全隱患，對(duì)于車門開閉的判斷效果不是特別理想。例如，當(dāng)移動(dòng)危險(xiǎn)目標(biāo)以高速行駛時(shí)，要是只考慮距離來判斷是否開關(guān)車門很可能還會(huì)造成安全隱患。人們?cè)诘缆沸旭倳r(shí)也對(duì)安全有一定的警覺，所以車門防碰撞系統(tǒng)應(yīng)該考慮到車門開啟后人們的反應(yīng)，以便達(dá)到更綜合性的目的。
[0004]以前的通過對(duì)距離的測(cè)量，來判斷是否開車門有一定的不合理性，例如，當(dāng)后方來車距離較遠(yuǎn)，但速度很快，這時(shí)要是打開車門后人出來，是存在危險(xiǎn)性的，要減少這種危險(xiǎn)，就必然要擴(kuò)大開啟車門的臨界距離，這樣對(duì)于低速的目標(biāo)又太浪費(fèi)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型 的目的在于解決上述問題，提供一種車門開啟防碰撞系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于在車門開啟時(shí)，防止后方來車、來人撞擊的保護(hù)功能，它能對(duì)后方的移動(dòng)物體進(jìn)行位移、速度的測(cè)量，并算出移動(dòng)物體到達(dá)車輛的時(shí)間，從而判斷出是否開啟車門。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:包括分別安裝于車輛后部?jī)蓚?cè)的測(cè)距單元、安裝于車門內(nèi)的門鎖單元、用于檢測(cè)開門動(dòng)作的電容式傳感器、警示系統(tǒng)以及控制協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的單片機(jī)；測(cè)距單元、門鎖單元、電容式傳感器以及警示系統(tǒng)均與單片機(jī)相連。
[0007]還包括與單片機(jī)相連的測(cè)溫傳感器和用于計(jì)算目標(biāo)移動(dòng)速度的微分電路。
[0008]所述的測(cè)距單元包括與單片機(jī)相連的超聲波控制電路，超聲波控制電路上連接有超聲波測(cè)距探頭，超聲波測(cè)距探頭設(shè)置有兩個(gè)，分別安裝于車輛后部轉(zhuǎn)向燈的旁邊。
[0009]所述的電容式傳感器的數(shù)量與車門數(shù)量相同，分別安裝在車門的開門把手上。
[0010]所述的電容式傳感器為電容式接近傳感器。
[0011]所述的門鎖單元包括安裝在車門里的門鎖控制電路以及用來控制車門啟閉的門鎖電磁開關(guān)；門鎖電磁開關(guān)與門鎖控制電路相連，門鎖控制電路的控制信號(hào)輸入端與單片機(jī)相連。
[0012]所述的警示系統(tǒng)包括與單片機(jī)相連的警示電路以及與警示電路相連的用于發(fā)出警告危險(xiǎn)信號(hào)的蜂鳴器和顯示器。[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0014]本實(shí)用新型在車輛后部安裝測(cè)距單元，車門上安裝電容傳感器和門鎖單元，通過單片機(jī)的協(xié)調(diào)控制，當(dāng)車輛后方出現(xiàn)移動(dòng)目標(biāo)時(shí)，判斷車門開啟是否安全，通過門鎖單元控制車門的開啟或保持鎖住狀態(tài)，保證了車門在開啟時(shí)不會(huì)被車輛后方出現(xiàn)的危險(xiǎn)目標(biāo)撞擊，加強(qiáng)了安全性。
[0015]進(jìn)一步的，當(dāng)單片機(jī)算出距離時(shí)，將距離輸出給微分電路，使用微分電路對(duì)距離求導(dǎo)得到移動(dòng)目標(biāo)的速度，然后單片機(jī)根據(jù)距離和速度求出接近時(shí)間。并在后來以時(shí)間和距離共同來判斷是否可以開啟車門，提高了安全性和有效性。
[0016]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型使用了電磁開關(guān)來開鎖，不通電時(shí)由于彈簧的作業(yè)處于關(guān)閉狀態(tài)，通電時(shí)電磁力克服彈簧力是車門打開，門鎖控制電路中有功率放大器，能提供足夠的功率啟動(dòng)電磁開關(guān)工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型超聲波測(cè)距探頭安裝位置的示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的電氣原理圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型門鎖電磁開關(guān)安裝位置示意圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型的控制流程圖。
[0021]其中，I為門鎖電磁開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0023]參見圖1至圖3，本實(shí)用新型包括分別安裝于車輛后部?jī)蓚?cè)的測(cè)距單元、安裝于車門內(nèi)的門鎖單元、用于檢測(cè)開門動(dòng)作的電容式傳感器、警示系統(tǒng)以及控制協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的單片機(jī)，另外，還包括與單片機(jī)相連的用于計(jì)算后方移動(dòng)目標(biāo)距離車輛距離的測(cè)溫傳感器和用于計(jì)算目標(biāo)移動(dòng)速度的微分電路。如圖2所示，測(cè)距單元、門鎖單元、電容式傳感器以及警示系統(tǒng)均與單片機(jī)相連。測(cè)距單元包括與單片機(jī)相連的超聲波控制電路，超聲波控制電路上連接有超聲波測(cè)距探頭，超聲波測(cè)距探頭設(shè)置有兩個(gè)，分別安裝于車輛后部轉(zhuǎn)向燈的旁邊，如圖1所示。電容式傳感器為電容式接近傳感器，數(shù)量與車門數(shù)量相同，分別安裝在車門的開門把手上。如圖3所示，門鎖單元包括安裝在車門里的門鎖控制電路以及用來控制車門啟閉的門鎖電磁開關(guān)I ;門鎖電磁開關(guān)I與門鎖控制電路相連，門鎖控制電路的控制信號(hào)輸入端與單片機(jī)相連。警示系統(tǒng)包括與單片機(jī)相連的警示電路以及與警示電路相連的用于發(fā)出警告危險(xiǎn)信號(hào)的蜂鳴器和顯示器。
[0024]本實(shí)用新型的工作原理:
[0025]當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到電容式接近傳感器感知的開門動(dòng)作，便驅(qū)動(dòng)超聲波控制電路工作，超聲波控制電路向超聲波探頭送入一定頻率的交變電壓(通常為40KHz)。超聲波探頭是用壓電晶片制成的，壓電晶片的壓電效應(yīng)可以用來發(fā)射超聲波。當(dāng)壓電晶片的兩極外加超聲頻的交變信號(hào)時(shí)，壓電晶片變形、振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。反之，接收超聲波時(shí)，反射回來的超聲波信號(hào)可以擠壓壓電晶片，產(chǎn)生超聲頻的電信號(hào)，就成為超聲波接收器。
[0026]超聲波測(cè)距的常用方法是渡越時(shí)間法，由于超聲波碰到物體之后產(chǎn)生回波，被探頭收到。在空氣中的聲速為C，超聲波的傳播時(shí)間為t，則探頭與障礙物之間的距離為
L = -,
2
[0027]對(duì)于距離的測(cè)量考慮到了溫度的影響，其有測(cè)溫傳感器來檢測(cè)空氣的溫度，當(dāng)檢測(cè)到從發(fā)射超聲波到接收后方移動(dòng)目標(biāo)反射回超聲波的時(shí)間和空氣溫度，就能根據(jù)渡越時(shí)間法算出后方移動(dòng)目標(biāo)距離車輛的距離，從而能夠更加精確的得到位移，為后面的計(jì)算，做好準(zhǔn)備。
[0028]在空氣中的聲速受溫度的影響，聲速的計(jì)算公式為
[0029]C = J2415 + rCn
V 243.5
[0030]CQ=331.6m/s，為基準(zhǔn)聲速，τ為空氣的攝氏溫度。
[0031]可知，當(dāng)通過測(cè)溫傳感器獲得空氣溫度和超聲波探頭測(cè)得從發(fā)射到接收到超聲波的時(shí)間，便可得到所測(cè)距離。
[0032]本實(shí)用 新型主要采用的是以時(shí)間作為判斷依據(jù)，用目標(biāo)的距離和目標(biāo)的移動(dòng)速度，算出到達(dá)本車輛的時(shí)間，這種更加合理的判斷標(biāo)準(zhǔn)。用臨界時(shí)間作為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)所算的時(shí)間少于、等于臨界時(shí)間時(shí)，門鎖電磁開關(guān)不動(dòng)作，使門鎖保持鎖住狀態(tài)；當(dāng)所算的時(shí)間大于臨界時(shí)間時(shí)，門鎖電磁開關(guān)通電動(dòng)作，使車門門鎖開啟。為了避免速度較慢但相距很近的目標(biāo)的威脅，再對(duì)距離進(jìn)行判斷，若過于近及時(shí)速度很慢仍然使門鎖住，進(jìn)一步加強(qiáng)安全性。
[0033]單片機(jī)算出所測(cè)距離后，然后將距離收入微分電路，對(duì)距離微分運(yùn)算可得到目標(biāo)的速度，然后將速度再返回單片機(jī)，利用距離和速度便可求出目標(biāo)到達(dá)本車輛所用的時(shí)間。這時(shí)便可進(jìn)行判斷是否可以開啟車門。若所測(cè)距離小于、等于臨界距離或者到達(dá)時(shí)間小于、等于臨界時(shí)間時(shí)，門鎖電磁開關(guān)I不動(dòng)作，使門鎖保持鎖住狀態(tài)，并通過蜂鳴器和顯示器警告危險(xiǎn)；否則，門鎖電磁開關(guān)(I)通電動(dòng)作，使車門門鎖開啟。單片機(jī)通過門鎖控制電路連接車門門鎖電磁開關(guān)(1)，以便能夠順利的驅(qū)動(dòng)門鎖電磁開關(guān)I。其中，單片機(jī)中所采用的程序均為現(xiàn)有技術(shù)，具體的:
[0034]算術(shù)運(yùn)算與關(guān)系運(yùn)算算法:參照《51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講》(第二版，戴佳戴衛(wèi)恒劉博文編著電子工業(yè)出版社)第54和55頁(yè)的運(yùn)算符。
[0035]被比較量設(shè)定數(shù)據(jù)用賦值運(yùn)算符“=”設(shè)定:參照《51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講》(第二版，戴佳戴衛(wèi)恒劉博文編著電子工業(yè)出版社)第56頁(yè)。
[0036]選擇算法:參照《51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講》(第二版，戴佳戴衛(wèi)恒劉博文編著電子工業(yè)出版社)第65頁(yè)的選擇語句的if-else語句。
[0037]循環(huán)算法:參照《51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講》(第二版，戴佳戴衛(wèi)恒劉博文編著電子工業(yè)出版社)第68頁(yè)的循環(huán)語句的while語句。
[0038]轉(zhuǎn)移算法:參照《51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講》(第二版，戴佳戴衛(wèi)恒劉博文編著電子工業(yè)出版社)第71頁(yè)的轉(zhuǎn)移語句的goto語句。
[0039]測(cè)溫傳感器采用數(shù)字化溫度傳感器DS1624，參照《51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講》(第二版，戴佳戴衛(wèi)恒劉博文編著電子工業(yè)出版社)程序參照189頁(yè)的程序說明。
[0040]基于MAX197的A/D轉(zhuǎn)換器，其硬件和程序參見:參照《51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講》(第二版，戴佳戴衛(wèi)恒劉博文編著電子工業(yè)出版社)的第八章，程序參照第139頁(yè)。
[0041]當(dāng)檢測(cè)到左邊有危險(xiǎn)目標(biāo)靠近，就鎖住左邊的兩個(gè)車門，右邊沒有危險(xiǎn)物靠近的話，可以打開右邊的兩個(gè)車門以方便人們從安全的方向出來。
[0042]本實(shí)用新型的工作過程如下:
[0043]1.如圖4所示，當(dāng)停車后，單片機(jī)檢測(cè)裝在車門開門把手上的電容式接近傳感器，判斷是否要開車門。若需要開門時(shí)，則控制需要下車一側(cè)的超聲波探頭向后方發(fā)射超聲波，來檢測(cè)后方的威脅；同時(shí)測(cè)溫傳感器檢測(cè)空氣溫度，為后來算出距離做好準(zhǔn)備。
[0044]2.當(dāng)檢測(cè)到從發(fā)射超聲波到接收后方移動(dòng)目標(biāo)反射回超聲波的時(shí)間和空氣溫度，就能根據(jù)渡越時(shí)間法算出后方移動(dòng)目標(biāo)距離車輛的距離，單片機(jī)算出距離后，再用微分電路對(duì)距離求導(dǎo)得到移動(dòng)目標(biāo)的速度，然后單片機(jī)根據(jù)距離和速度求出接近時(shí)間。
[0045]3.有了距離和接近時(shí)間后，就可以判斷是否可以開門。先進(jìn)行距離判斷，當(dāng)?shù)玫降木嚯x小于等于安全距離時(shí)，單片機(jī)不給門鎖電磁開關(guān)I通電，使門保持關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)所算的距離大于安全距離時(shí)，再進(jìn)行接近時(shí)間的判斷。當(dāng)所算的時(shí)間小于等于安全接近時(shí)間時(shí)，單片機(jī)不給門鎖電磁開關(guān)I通電，使門保持關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)所算的時(shí)間大于安全接近時(shí)間時(shí)，單片機(jī)控制門鎖控制電路給門鎖電磁開關(guān)I供電，使車門打開，人安全出車。
[0046]4.所以只有在距離和時(shí)間同時(shí)達(dá)到安全指標(biāo)時(shí)，車門才會(huì)打開的，大大提高了安全性。當(dāng)有一項(xiàng)不達(dá)標(biāo)時(shí)，單片機(jī)使電磁開關(guān)不動(dòng)作，而控制蜂鳴器和顯示器警告危險(xiǎn)。當(dāng)一側(cè)危險(xiǎn)，而打不開車門時(shí)，乘客可以試著打開另一側(cè)的車門，要是檢測(cè)另一側(cè)是安全的，另一側(cè)的車門便可打開。
[0047]以上內(nèi)容僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種車門開啟防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:包括分別安裝于車輛后部?jī)蓚?cè)的測(cè)距單元、安裝于車門內(nèi)的門鎖單元、用于檢測(cè)開門動(dòng)作的電容式傳感器、警示系統(tǒng)以及控制協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的單片機(jī)；還包括與單片機(jī)相連的測(cè)溫傳感器和用于計(jì)算目標(biāo)移動(dòng)速度的微分電路；測(cè)距單元、門鎖單元、電容式傳感器以及警示系統(tǒng)均與單片機(jī)相連；測(cè)距單元包括與單片機(jī)相連的超聲波控制電路，超聲波控制電路上連接有超聲波測(cè)距探頭，超聲波測(cè)距探頭設(shè)置有兩個(gè)，分別安裝于車輛后部轉(zhuǎn)向燈的旁邊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車門開啟防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:所述的電容式傳感器的數(shù)量與車門數(shù)量相同，分別安裝在車門的開門把手上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車門開啟防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:所述的電容式傳感器為電容式接近傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車門開啟防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:所述的門鎖單元包括安裝在車門里的門鎖控制電路以及用來控制車門啟閉的門鎖電磁開關(guān)(I);門鎖電磁開關(guān)(I)與門鎖控制電路相連，門鎖控制電路的控制信號(hào)輸入端與單片機(jī)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車門開啟防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:所述的警示系統(tǒng)包括與單片機(jī)相連的警示電路以及與警示電路相連的用于發(fā)出警告危險(xiǎn)信號(hào)的蜂鳴器和顯示器。
【文檔編號(hào)】B60Q9/00GK203766618SQ201320830585
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】范帥, 劉歡, 黃浩, 張晶言, 屈孝和, 武寶寶, 胡新陽 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)