可自动调节的三轮代步车座椅靠背

郑晓林，王志坤，郑方旭，王 伟

(德州学院机电工程学院,山东 德州 253023)

0 引言

目前市场上现有的三轮车座椅多数无法调节，只是一个固定的靠板；少数电动三轮车有手动调节靠背前后移动的功能，但是太过繁琐，而且需要多次调节才能达到目的。而且，作为代步工具一般坐上去就是一两个小时，中老年人原本就对身体的各种反应比较慢，所以一定要舒适，以免长时间出行之后，晚上回家出现身体酸痛等不适反应。这款设计可以实现代步工具的“私人订制”。

1 预计应用前景

这款设计主要运用座椅靠背上压力应变片产生的小信号，通过单片机控制液压缸使活塞杆带动座椅靠背向后运动，直到驾驶人对座椅靠背的压力小于正常倚靠压力时，单片机停止电压，液压缸停止运动以固定位置，实现了靠背的自动后移。本设计最大程度地改进了手动多次调整不精确的问题，也使一款电动三轮车能适合更多体型和年龄的人使用，节约了调整座椅所用的时间。当人驾驶三轮代步车通过颠簸路段时，座椅靠背上的压力应变片检测出压力高频变化，通过GPS定位，并传到互联网上，进行路段信息的实时更新。

2 整体结构与工作原理

2.1 靠背上的压力应变片的设计

座椅靠背上有两个压力应变片，是通过将应变片通过特殊的粘合剂粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，所以需要组成应变电桥，并通过后续的差动放大器进行放大，被单片机检测到。

图1 可自动调节座椅外观图

2.2 单片机控制系统

压力应变片受到的压力变化通过A/D转换器,将模拟信号转化为数字信号，把信号传送给单片机，通过编写的程序，控制液压泵的吸油和回油以及三位四通电磁换向阀的换向。

2.3 与靠背连接的液压缸的设计

如果应变片受到的压力大于人正常倚靠的压力时，单片机在将I/O口输出电压放大后控制液压泵，带动液压缸，电磁换向阀换向，使座椅底部两个液压缸活塞杆向外运动，进而致使与活塞杆后端相连的靠背保持架向后运动，实现靠背的自动后移。当驾驶人离开座椅时，压力应变片受到的压力变为零，单片机控制电磁换向阀换向，使高压油反向进给，液压缸的活塞杆收回，带动与其相连的靠背保持架向前运动，回复原来位置。

2.4 自动调节工作原理

首先转动车钥匙为电动三轮车供电，驾驶人坐上座椅后对座椅靠背产生压力，使靠背上压力应变片产生挤压变形，压力应变片根据变形程度产生小信号，这些小信号先由运算放大器比较放大后，通过单片机检测到，如果应变片受到的压力大于人正常倚靠的压力时，单片机在将I/O口输出电压放大后控制液压泵，从液压油箱中吸油，高压油通过液压油管进入液压缸，电磁换向阀换向，使座椅底部后面两个液压缸活塞杆向外运动，进而致使与活塞杆后端相连的靠背保持架向后运动，实现靠背的自动后移。当驾驶人离开座椅时，压力应变片受到的压力变为零，单片机控制电磁换向阀换向，使高压油反向进给，液压缸的活塞杆收回，带动与其相连的靠背保持架向前运动，回复原来位置，其他驾驶人在下次驾驶时座椅靠背可以再根据自身体型做出新的调节。

3 技术关键

1) 压力应变片通过对压力的检测转换为电信号，通过电桥电路和差动放大器放大，被单片机检测到，实现压力变化的实时监测。

2) 使用液压缸工作可防止多次调节导致的磨损或损坏，且应用于它的自锁性与工作平稳。

图2 自动调节座椅部件图

4 结论

可自动调节的三轮代步车座椅靠背是追求舒适感和驾驶体验感的驾驶人的首选。适用人群广，可调节性极强。并且本设计不仅可以实现舒适的自动调节，还可以在离开座椅后自动返回原来位置，为其他人的下次驾驶带来了极大的便利。