汽车遮阳板自动控制技术的研究

王广瑞 郝传柱

摘  要：根据机动车驾驶员对汽车遮阳板的基本需求，结合传统遮阳板所存在的问题，从而整理出遮阳板智能化的分析，细化设计思路，给定合适的设计方案。并指出智能型遮阳板通过传感器感受外界环境，实现自动控制的过程。解决传统型遮阳板所存在的问题，并设计产生新型遮阳板的研究方案。通过传统遮阳板与新型遮阳板的功能对比，从结构和功能上进行完善，让其更加智能安全，从而为驾驶员提供一个良好的驾驶环境。

关键词：遮阳板;智能控制;保护装置;自动控制技术

中图分类号：TP273;U463.85      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）07-0145-02

Research on Automatic Control Technology of Automobile Sunshade

WANG Guangrui，HAO Chuanzhu

（Shandong Huayu University of Technology，Dezhou  253034，China）

Abstract：According to the basic requirements of vehicle drivers for automobile sunshade，combined with the problems existing in the traditional sunshade，the intelligent analysis of the sunshade is sorted out，the design ideas are refined，and an appropriate design scheme is given. It is pointed out that the intelligent sunshade realizes the process of automatic control by sensing the external environment. To solve the problems existing in the traditional sunshade，and design the research scheme of producing the new sunshade. Through the function comparison between the traditional sunshade and the new sunshade，the structure and function are improved to make it more intelligent and safe. So as to provide a good driving environment for drivers.

Keywords：sunshade;intelligent control;protection device;automatic control technology

0  引  言

現如今，机动车已经成为我们日常生活中不可或缺的交通工具。根据公安部统计，2018年全国新增注册机动车3 172万辆，全国机动车保有量已达3.27亿辆。而在庞大的机动车保有量下，又隐藏着无数的安全隐患。在户外行车时，如果遇到强烈的太阳光线直射会使眼睛产生短暂性失明，在这种情况下就极其容易发生交通事故，这时就需要一种在遇到强光时能自动打开的汽车遮阳板来防止强光直射眼睛。现如今的汽车遮阳板大多为手动开启，在开启过程中容易造成注意力不集中，更不能根据阳光直射方向改变遮阳板遮阳角度。而此次创新产品是根据光感自动开启汽车遮阳板，并根据光照角度及时转换遮阳角度，从而减少交通事故的发生，较普通遮阳板具有更高的安全性能。

1  智能汽车遮阳板的研究现状

在国外研究中，有些研究机构采用液晶屏幕材质，通过光电控制器、液晶滤光屏等部分组成，从而达到滤除强光的目的。不过此装置在使用过程中，制造工艺要求高，对汽车电路有一定的要求。也有的使用变色玻璃，玻璃中加入光色材料，在适当波长辐射下改变其颜色，移去光源时则会恢复其原来的颜色。但是变色玻璃的使用成本高，不利于大规模推广使用。

在国内的研究中，已经存在将汽车遮阳板制作成偏光材料的遮阳板，在一定程度上能够有效过滤强光的目的，在进出隧道时，能够有效地改善光线。而大多数驾驶员选择佩戴偏光眼镜，但眼镜需要一直佩戴，影响驾驶人员的视线。

在遮阳板发展现状研究过程中，笔者充分利用山东华宇工学院的图书馆资料，在图书馆中查阅相关资料，对作品的设计起到了至关重要的作用。与此同时，山东华宇工学院大力支持创新创业训练项目，使本文的研究更加顺利。

2  智能汽车遮阳板的设计分析

2.1  总体设计思路

在驾驶员行车过程中，遮阳板有着重要的作用，它能够在日间行车时阻挡强光对人眼的照射，但也存在一定的弊端：在遮阳板处于打开状态下，对驾驶员的驾驶视线造成干扰。本文在设计智能汽车遮阳板时，通过改变遮阳板的材质，从而解决智能汽车遮阳板所存在的弊端。从整体设计来看，智能汽车遮阳板主要由三部分组成，即寻光机构、遮阳板运动机构和控制电路。其中，寻光机构位于挡风玻璃四周，通过多个传感器检测光线强度，通过模拟量输出，从而确定光照角度，对遮阳板的自动启闭有着关键性的作用。遮阳板的运动机构与传统遮阳板的位置相同，主要用于为遮阳板提供动力来源。在设计遮阳板的运动过程时，要考虑遮阳板的运动范围，防止运动过程中与驾驶员发生磕碰，避免意外的发生，智能汽车遮阳板设计图如图1所示。其中，①为光材质汽车遮阳板，②③为运动舵机，④⑤为数字型光敏电阻传感器。

2.2  应用功能

本装置可分为手动和自动两种模式。在自动模式下，通过外部灵敏性光敏电阻传感器提供模拟量信号，模拟量AO口可以与AD模块相连，通过A/D转换，可获得环境光强的数值。当环境光线亮度达不到设定阈值时，DO输出高电平;当外界环境光照强度超过设定阈值时，DO端输出低电平。通过DO输出端信号，从而控制遮阳板运动机构的运动。而在设定的阈值超出范围时保持静止状态，当光线强度降低到阈值以下时，灵敏型光电传感器控制遮阳板关闭。由于不同驾驶员对光线的敏感程度不同，所以阈值可以由驾驶人员通过外界调节旋钮进行调整。在夜间行车时，驾驶员们会遇到对向车道开启远光灯的情况，远光灯对驾驶员的驾驶视线造成很大的影响，而本装置在遇到远光灯时，能够及时地打开遮阳板，避免因远光灯对驾驶员眼睛的刺激造成的短暂性失明，避免了危险的发生。

在手动模式时，主要应用于进出隧道的情况。在车辆驶入隧道与驶出隧道时产生的逆光现象和在夜间行车会车时，车辆开启的远光灯都容易造成眼睛的短暂性失明。所以，将遮阳板替换成偏光材质玻璃，利用偏光材质选择性过滤来自某个方向的光线，滤除光束中的散射光线，防紫外线和过滤偏振光。通过过滤掉漫反射中的许多偏振光，从而减弱天空中光线的强度从而更大程度地降低事故的发生率。

通过以上两种模式，有效地保障了驾驶员的驾驶安全。能够避免在传统遮阳板在使用过程中造成的注意力不集中和强光的突然照射造成人眼的眩晕从而产生的危险，遮阳板的控制状态如图2所示，其中，⑥为开启时遮阳板位置，⑦为关闭时遮阳板位置，⑧为运动控制舵机。

2.3  材质设计

通过查阅资料，发现醋酸纤维素、环氧树脂、硝酸纤维素塑料，偏光亚克力等多种不同材质的产品都具有良好的偏光效果。通过对价格等方面的对比和性能方面的考虑，偏光亚克力能够有效过滤强光对人眼的伤害，在夜间行车时有对汽车远光灯强烈的光照起到过滤的效果，能够起到保证驾驶员驾驶安全的作用，所以最终确定选用偏光亚克力材质作为汽车遮阳板的制作材料。

2.4  中央控制系统设计

通过灵敏型光敏电阻传感器检测光线的强度，将外界光照强度转换为模拟量传递给中央控制系统，中央控制系统将灵敏型光敏电阻传感器的模拟量信号通过A/D转换与设定阈值进行分析，当外界光线达到阈值时，将信号传递给运动执行机构，执行机构带动遮阳板运动，而当外界光线模拟量信号低于设定阈值时，运动执行机构带动遮阳板回到初始位置，从而能够达到自动控制的效果。如图3所示，当驾驶员驾车需要进出隧道时，只需在进隧道和出隧道之前按下手动控制按钮，从而提前开启遮阳板，避免造成眩晕。

2.5  装置应用优势

本装置可以在白天逆光行驶时自动打开汽车遮阳板，在进入隧道时，驾驶员提前开启遮阳板，从而减小光线差对人眼刺激而产生的眩晕，避免意外的发生。而且本产品可以有效地过滤掉远光灯的强烈光线使夜间行车变得安全。本装置具有极高的实用和使用价值，在外观上与普通汽车遮阳板不同，具有更高的美观性。

3  结  论

山东华宇工学院机器人协会提供了良好的平台，指导老师在作品的设计上提供了更多的设计思路，在技术上协会给予了良好的支持，使作品的制作更加顺利。综上所述，遮阳板的智能化为驾驶员的驾驶安全提供了重要保障，使得驾驶员拥有良好的驾驶环境，避免注意力不集中或强光带来的眩晕。设计该保护装置，可以通过手动和自动两种模式对遮阳板进行极为方便的操作，在保障驾驶员出行安全上拥有较好应用前景。

参考文献：

[1] 邱关源.电路：第5版 [M].罗先觉，修订.北京：高等教育出版社，2017.

[2] 谢宜风，刘军英，李宇航，等.光学功能薄膜的制造與应用 [M].北京：化学工业出版社，2012.

[3] 张克惠.塑料材料学 [M].西安：西北工业大学出版社，2000.

作者简介：王广瑞（1998.11—），男，汉族，山东滨州人，本科，研究方向：自动化;郝传柱（1983.04—），男，汉族，山东聊城人，讲师，工程师，本科，研究方向：自动化、控制工程。