论文部分内容阅读
摘 要：目的：旨在避免人因忘关车窗而导致的车内财物遭窃现象以及人员被锁在车内窒息死亡的事故。方法：在汽车车窗的电路中接入555电路，使车窗有延时关闭的功能，防止车内财物被窃。在车内设置温度传感器及CO2传感器，实时监测数值，若高于一定值，就将车窗打开一点，这样既有通气效果，也可防范窃贼。结果：现为初步设想，实物待做。结论：搭载了此系统的汽车，不仅解决了车内财物被盗问题，也解决了人员滞留车内的不当后果。
关键词：汽车车窗 555电路 温度传感器 CO2传感器 汽车车窗电路
引言：
近期，关于校车司机清点人数不当，致使小朋友在校车内被闷死的新闻屡次出现。这些小朋友大都是因为校车门窗紧闭而被活活闷死。在这一条条鲜活的生命失去的背后，除了人为因素，还透露出了汽车车窗的严重问题。再看接下来这个例子：人们往往一时疏忽，忘记在离开车子前，检查车窗。结果，门锁了，窗没关，进而导致了车内财物被劫。这也体现出了与上一个例子一样的问题——车窗无法在无人的情况下自动调节。
以及如何改善车内空气质量问题。
1.材料：
555电路、CO2传感器、温度传感器
2.电路：
2.1 555电路
555电路又称555时基电路，有着定时的功能。555定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路，可方便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。
2.1.1 555电路的工作原理
555电路的内部电路方框图如图（1）所示。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关管T，比较器的参考电压由三只5K电阻器构成的分压器提供。它们分别使高电平比较器A1的同相输入和低电平比较器A2的反相器、、输入端的参考电平为2/3VCC和1/3VCC。A1与A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平2/3VCC时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC进，触发器复位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。555定时器
RD是复位端（4脚），当RD=0，555输出低电平。平时RD端开路或接VCC。
VCC是控制电压端（5脚），平时输出2/3VCC作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一0.01uF的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电通路。
2.2汽车电动车窗控制电路设计
为了实现新车型所要求的防夹功能和离车自动关闭车窗等功能，新车型电动车窗电动机必须由电子控制单元来控制。
2.2.1基础车型电动车窗控制电路
新车型设计时，并不是什么都是从头开始，而是首先根据设计需求，选定一个基本车型作为参考，这样可降低设计难度，使设计思路更加清晰。新车型电动车窗的设计也是参考基础车型电动车窗进行的，因此，有必要先介绍一下基础车型电动车窗的功能及控制原理和方式。
基础车型电动车窗控制部分由电动车窗主开关、电动车窗副开关、电动车窗电动机、电动车窗电动机断路器组成。基础车型电动车窗线路图见图（2）。
图（2）
图（2）中，在点火开关位于ON位置的状态下，电动车窗继电器闭合，蓄电池电压通过易熔线10给电动车窗控制电路供电。当按下电动车窗的开关（UP或DOWN）时，电流通过⑧号熔断器流到电动车窗电动机。由此，电动车窗电动机获得电能而旋转，驱动车窗玻璃上下移动，电动车窗打开或关闭。
当把电动车窗开关锁按下（在OFF位置）时，若操作开关，则除了驾驶员侧的车窗外，其它电动车窗电动机都不工作。
基础车型电动车窗电动机带断路器，以防止电动机因过电流而造成损坏。基础车型电动车窗开关为1档开关，电动机不带电子控制单元。
2.2.2改进型电动车窗电子控制单元
电动车窗电子控制单元原理见图（3）。电动车窗的主要动作为车窗的上升、下降和停止。车窗的上升、下降和停止是通过控制电动车窗电动机M的电流方向或截断电动机的电流来实现的。电动车窗电动机电流的方向或电流的停止是通过单片机的指令控制继电器A和继电器B的动作达到的。单片机指令是按控制开关指令或车窗玻璃防夹力的大小或者是中控门锁系统发出的自动关闭所有车窗的信号发出的。电压调节器是将汽车12V系统电压调节到单片机所需要的5.5V工作电压。电子控制单元与电动机集成在一起，每个车窗电动机带一个电子控制单元。
3.传感器：
3.1 温度传感器
温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
在经过我们的讨论后，认为非接触式红外温度传感器较适应该项目。
3.1.1非接触式红外温度传感器
非接触式温度传感器的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。
3.1.1.2非接触式温度传感器工作原理
非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。
3.2 CO2传感器
CO2传感器是一种可以实时监测CO2浓度的设备，可用来监测车内CO2浓度，能很有效地解决问题。经过研究，我们认为S-100 CO2传感器非常合适。
4.研制：
4.1.1原理
针对有天窗的汽车，用传感器、电路等就对天窗进行自动化处理，而对于没有天窗的汽车就对车窗进行自动化处理。我们的设想是基于555电路、温度传感器与CO2传感器来完成的。在这里，我们着重对汽车天窗进行说明，车窗与此类似。首先，在汽车控制天窗的电路中接入555电路，使汽车天窗有延时关闭的功能。
5.成本
此项目有着广泛的应用前景。温度传感器价格网上价格为5.80元/个，CO2传感器240元/个，555电路模块0.22元/个。综上所述：本项目价格低廉，又有着良好的效果，有着广袤的前景。
参考文献
[1]《555时基电路》作者：陈有卿 出版社：电子工业出版社 出版时间：2007年09月 ISBN： 9787121049668
[2]《 嵌入式汽车车窗控制器设计》作者：卞清，宋勇，李忠富 刊登在《自动化技术与应用》- 2009年12期
关键词：汽车车窗 555电路 温度传感器 CO2传感器 汽车车窗电路
引言：
近期，关于校车司机清点人数不当，致使小朋友在校车内被闷死的新闻屡次出现。这些小朋友大都是因为校车门窗紧闭而被活活闷死。在这一条条鲜活的生命失去的背后，除了人为因素，还透露出了汽车车窗的严重问题。再看接下来这个例子：人们往往一时疏忽，忘记在离开车子前，检查车窗。结果，门锁了，窗没关，进而导致了车内财物被劫。这也体现出了与上一个例子一样的问题——车窗无法在无人的情况下自动调节。
以及如何改善车内空气质量问题。
1.材料：
555电路、CO2传感器、温度传感器
2.电路：
2.1 555电路
555电路又称555时基电路，有着定时的功能。555定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路，可方便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。
2.1.1 555电路的工作原理
555电路的内部电路方框图如图（1）所示。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关管T，比较器的参考电压由三只5K电阻器构成的分压器提供。它们分别使高电平比较器A1的同相输入和低电平比较器A2的反相器、、输入端的参考电平为2/3VCC和1/3VCC。A1与A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平2/3VCC时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC进，触发器复位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。555定时器
RD是复位端（4脚），当RD=0，555输出低电平。平时RD端开路或接VCC。
VCC是控制电压端（5脚），平时输出2/3VCC作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一0.01uF的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电通路。
2.2汽车电动车窗控制电路设计
为了实现新车型所要求的防夹功能和离车自动关闭车窗等功能，新车型电动车窗电动机必须由电子控制单元来控制。
2.2.1基础车型电动车窗控制电路
新车型设计时，并不是什么都是从头开始，而是首先根据设计需求，选定一个基本车型作为参考，这样可降低设计难度，使设计思路更加清晰。新车型电动车窗的设计也是参考基础车型电动车窗进行的，因此，有必要先介绍一下基础车型电动车窗的功能及控制原理和方式。
基础车型电动车窗控制部分由电动车窗主开关、电动车窗副开关、电动车窗电动机、电动车窗电动机断路器组成。基础车型电动车窗线路图见图（2）。
图（2）
图（2）中，在点火开关位于ON位置的状态下，电动车窗继电器闭合，蓄电池电压通过易熔线10给电动车窗控制电路供电。当按下电动车窗的开关（UP或DOWN）时，电流通过⑧号熔断器流到电动车窗电动机。由此，电动车窗电动机获得电能而旋转，驱动车窗玻璃上下移动，电动车窗打开或关闭。
当把电动车窗开关锁按下（在OFF位置）时，若操作开关，则除了驾驶员侧的车窗外，其它电动车窗电动机都不工作。
基础车型电动车窗电动机带断路器，以防止电动机因过电流而造成损坏。基础车型电动车窗开关为1档开关，电动机不带电子控制单元。
2.2.2改进型电动车窗电子控制单元
电动车窗电子控制单元原理见图（3）。电动车窗的主要动作为车窗的上升、下降和停止。车窗的上升、下降和停止是通过控制电动车窗电动机M的电流方向或截断电动机的电流来实现的。电动车窗电动机电流的方向或电流的停止是通过单片机的指令控制继电器A和继电器B的动作达到的。单片机指令是按控制开关指令或车窗玻璃防夹力的大小或者是中控门锁系统发出的自动关闭所有车窗的信号发出的。电压调节器是将汽车12V系统电压调节到单片机所需要的5.5V工作电压。电子控制单元与电动机集成在一起，每个车窗电动机带一个电子控制单元。
3.传感器：
3.1 温度传感器
温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
在经过我们的讨论后，认为非接触式红外温度传感器较适应该项目。
3.1.1非接触式红外温度传感器
非接触式温度传感器的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。
3.1.1.2非接触式温度传感器工作原理
非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。
3.2 CO2传感器
CO2传感器是一种可以实时监测CO2浓度的设备，可用来监测车内CO2浓度，能很有效地解决问题。经过研究，我们认为S-100 CO2传感器非常合适。
4.研制：
4.1.1原理
针对有天窗的汽车，用传感器、电路等就对天窗进行自动化处理，而对于没有天窗的汽车就对车窗进行自动化处理。我们的设想是基于555电路、温度传感器与CO2传感器来完成的。在这里，我们着重对汽车天窗进行说明，车窗与此类似。首先，在汽车控制天窗的电路中接入555电路，使汽车天窗有延时关闭的功能。
5.成本
此项目有着广泛的应用前景。温度传感器价格网上价格为5.80元/个，CO2传感器240元/个，555电路模块0.22元/个。综上所述：本项目价格低廉，又有着良好的效果，有着广袤的前景。
参考文献
[1]《555时基电路》作者：陈有卿 出版社：电子工业出版社 出版时间：2007年09月 ISBN： 9787121049668
[2]《 嵌入式汽车车窗控制器设计》作者：卞清，宋勇，李忠富 刊登在《自动化技术与应用》- 2009年12期