CN1296233C - 汽车开门防撞装置 - Google Patents

Abstract

本专利属于汽车电子安全领域，是一种汽车开门防撞装置，其主要特征由菲涅耳透镜光学头，热释电红外传感器，前置放大电路，A/D转换电路，光照度补偿电路，温度补偿电路，单片机电路，车门开关，手动解锁开关，语音提示模块，装置与汽车锁门系统接口等部分组成。当车内的人准备开门下车时，如果装置探测到该车门的侧后方有目标物驶来，就会自动锁住车门，并发出音乐声或语音提示，提醒开车门的人，此时突然开车门将可能与后面的目标物相撞；如果他认为目标物距离车门足够远，因而能在目标物作出反应的时间内慢慢打开车门，则可以按下解锁按钮进行手动解锁，打开车门；这样就能有效地避免车门相撞事故的发生。

Description

汽车开门防撞装置

技术领域

本发明涉及汽车防撞电子安全装置，具体说是涉及一种汽车开门防撞装置。

背景技术

随着我国的汽车产业蓬勃兴起，正改变着每个有车族的生活。但是对于开车族来说常常会遇到这样的情况，当把车停靠在马路边上或临时驻车，车内的乘客开门准备下车，这时从侧后面驶来的自行车或汽车由于事先没有准备而来不及刹车，因而重重地撞在了车门上，这样的事故给双方都带来了不必要甚至致命的损失，而且很难追究责任。

因此，对于汽车存在着上述的缺陷，如何有效地解决和采取很必要的防撞手段，至今未见有关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车开门防撞装置，使其车内的人准备开门下车时，能探测到该车门的侧后方的移动目标物驶来，该装置可自动锁住车门，同时发出报警提示，从而有效地避免和解决了汽车车门开启时相撞的问题。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是通过以下措施来完成的：一种汽车开门防撞装置，它包括具一红外传感器连接前置放大电路，由前置放大电路的输出端连接一A/D转换电路，通过A/D转换电路连接单片机电路，其中，由A/D转换电路分别连接光照补偿电路和温度补偿电路；其中，由单片机分别与车门开关、手动解锁开关，语音提示模块、汽车自锁系统、稳压电源电路连接组成。

如上所述的红外传感器的3脚通过限流电阻R1与电源VCC相接，其1脚接地，J1的2脚输出热释电信号，一路通过滤波电容C1接地，另一路接于运放U1A同相输入端的3脚连接所述的红外传感器。

如上所述的前置放大电路，由运放U1A的反相输入端2脚一路通过电阻R3接地，另一路分别通过电阻R2和滤波电容C2并联接至输出端的1脚；该运放U1A的1脚通过电阻R4分成两路，一路接于运放U1B的反相输入端的6脚，另一路分别通过电阻R5和滤波电容C3并联接至输出端的7脚；U1B的同相输入端5脚分别接于电阻R6接电源VCC和接于可变电阻R7接地。

如上所述的A/D转换电路，由U1B的输出端7脚接于U2的26脚，转换芯片U2的16脚接地，12脚接稳压芯片U5的3脚，U2的输出端21、20、19、18、8、15、14、17脚分别与单片机U3的I/O端口39、38、37、36、35、34、33、32脚相接，U2的23、24、25脚为通道选择端，其中23脚接地，24和25脚分别与单片机U3的22和21脚相接，U2的22、9、6脚分别和单片机和U3的23、24、25脚相接，U2的时钟输入端10脚与有源晶振J2的3脚相接，J2的1、4脚连接电源VCC，J2的2脚接地。

如上所述的光照度补偿电路，电光敏电阻R91一端接地，另一端分三路分别通过可变电阻R81与电源VCC相接；一路通过滤波电容C51接地；一路与A/D转换芯片U2的28脚相接。

如上所述的温度补偿电路，由热敏电阻R92一端接地，另一端分三路分别通过可变电阻R82与电源VCC相接；一路通过滤波电容C52接地；一路与A/D转换芯片U2的1脚相接。

如上所述的单片机电路，由U3的39、38、37、36、35、34、33、32脚分别与U2的21、20、19、18、8、15、14、17脚相接，U3的21、23、24、25脚分别与U2的25、24、22、9、6脚相接，其中U3的26脚接于语音提示模块，U3的1、3脚分别接于车门开关和手动解锁开关；U3的12、13、14、15脚为车门自锁信号输出口，与汽车电子系统接口相接；U3的18、19脚之间连接有晶体，晶体的两端分别通过电容C01和C02接地，9脚一路通过电阻R11接地，一路通过电容C4接电源VCC。

如上所述的车门开关，由上拉电阻R101的一端接电源VCC，另一端通过连接开关S11接地。

如上所述的手动解锁开关，由上拉电阻R201的一端接电源VCC，另一端通过连接开关S21接地。

如上所述的稳压电源电路，由稳压芯片U4的1脚分别接于汽车电源+24(12)V和通过电容C6、C7并联接地，3脚接地，2脚分别接于电源VCC和电容C8、C9并联接地，由U4的1脚与可调稳压芯片U5的1脚相接，U5的2脚分三路分别连接可变电阻R12接地；一路通过电容C10接地；一路通过电阻R13接于U5的3脚；其中，U5的3一路与U2的12脚相接；另一路通过电容C11接地。

本发明的汽车开门防撞装置具有的积极效果是：

1、对车两侧一定范围内，有可能与车门相撞的移动目标物进行实时控制。该探测范围为：车两侧0-1.5M，车后0-20M；如果相撞的目标物满足在探测范围内且正向汽车移动，该装置的探测器输出防撞报警信号。

2、具有车门自锁和开门提醒功能。如果开门时探测器的输出防撞报警信号，即有目标可能与打开的车门相撞，则装置自动将该车门锁住，并发出音乐声或语音提示，提醒开车门的人，若此时突然开车门将可能与后面的目标物相撞；如果开门时探测器没有输出报警信号，则可正常开门。

3、手动解锁功能。该装置一旦车门自锁并发出语音提示，则开车门的人得知车的侧后面有目标物驶来，如果开门者认为目标物离车门足够远，因而能在目标物有充足的时间接近车门时打开车门，则可以按下解锁按钮进行手动解锁，方便开车门。

4、系统的节能设计。如果车内没有人，则该装置自动停止探测，后续电路进入休眠状态，发减小系统功耗；当车内有人进入时，则电路重新进入正常工作状态，并启动传感器进行实时探测。

5、由于选用的探头小巧，装置在整体安装方便，可用于安装在车外的两个后视镜中，也可以安装在车尾两侧。

附图说明

图1是本发明的系统原理框图。

图2是图1的系统电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图实施例，对本发明作进一步的描述。

由图1所示的汽车开门防撞装置，它包括热释电红外传感器1连接前置放大电路2，由前置放大电路2的输出端连接一A/D转换电路3，通过A/D转换电路3连接单片机电路6，其中，由A/D转换电路3分别连接光照补偿电路4和温度补偿电路5；由单片机电路6分别与车门开关7、手动解锁开关8、语音提示模块9、汽车锁门系统接口10和稳压电源电路11连接组成。该装置的作用是当车内的人准备开门下车时，如果装置探测到该车门的侧后方有目标物驶来，就会自动锁住车门，并发出音乐声或语音提示，提醒开车的人，此时突然开车门将可能与后面的目标物相撞；如果他认为目标物距离车门足够远，因而能在目标物作出反应的时间内慢慢打开车门，则可以按下解锁按钮进行手动解锁，打开车门；这样就能有效地避免车门开启相撞事故的发生。

由图2给出了汽车开门防撞装置系统的电路原理图。它由热释电红外传感器J1的3脚接于限流电阻R1与电源VCC相接，J1的1脚接地，J1的2脚输出热释电信号，一路通过连接的过滤电容C1接地，另一路与前置端的支放U1A的同相输入端的3脚连接所述的传感器可选择PIR607、PZ288；由运放U1A的反相输入端的2脚连接分为三路：一路通过电阻R3接地，一路通过电阻R2接于U1A的1脚，一路通过滤波电容C2接于U1A的1脚，该U1A起到一级同放大的作用；由运放U1A的1脚通过电阻R4与运放U1B的反相输入端的6脚相接，通过U1B的6脚与电阻R5和电容C3并联与U1B的7脚相接，U1B的5脚一路通过电阻R6与电源VCC相接，另一路通过可变电阻R7接地，由U1B的信号输出端7脚与A/D转换芯片U2的26脚相接组成的前置放大电路；通过改变电阻R7的阻值，来改变U1B的5脚的输入电压；通过U1B用来二级差动放大；所述的运放U1A、U1B可选用LM324、OP07、ICL7650，也可使用红外传感器专用的信号处理芯片BST0001。由A/D转换芯片U2的16脚接地，12脚接稳压芯片U5的3脚，U2的数字信号输出端的21、20、19、18、8、15、14、17脚分别与单片机U3的I/O端口的39、38、37、36、35、34、33、32脚相接U2的23、24、25脚为通道选择端，其中U2的23脚接地，24和25脚分别与单片机U3的22和21脚相接；U2的22、9、6脚分别和单片机U3的23、24、25脚相接，用来启动U2进行A/D转换；U2的时钟输入端的10脚与有源晶振J2的3脚相接；有源晶振J2的1、4脚连接电源VCC，J2的2脚接地组成的A/D转换电路。该A/D转换芯片U2用来对两路红外传感器、光敏电阻和热敏电阻的测量信号进行量化。由A/D转换芯片U2的28脚一路接于光敏电阻R91的一端，R91的另一端接地；一路通过滤波电容C51接地；一路通过可变电阻R81与电源VCC相接组成的光照补偿电路。该电路用来对环境光照度进行测量，测量结果作为红外传感器探测信号的修正依据。由U2的1脚一路接于热敏电阻R92的一端。R92的另一端接地R92的另一路通过滤波电容C52接地；一路通过可变电阻R82与电源VCC相接组成的温度补偿电路。该电路用来对环境温度进行测量，测量结果作为红外传感器探测信号的修正依据。由U2的21、20、19、18、8、15、14、17脚分别对应接于单片机U3的39、38、37、36、35、34、33、32脚，U2的25、24、22、9、6脚分别接于U3的21、22、23、24、25脚，U3的26脚接于语音提示模块的控制端。该单片机选用8051，单片机U3的1脚连接分为两路；一路通过上拉电阻R101连接电源VCC；一路通过车门开关S11接地。U3的5脚连接分为两路；一路通过上拉电阻R201连接电源VCC；一路通过手动解锁开关S21接地。U3的12、13、14、15脚为车门自锁信号输出口与汽车电子系统接口连接。U3的19、18脚之间连接一晶体，晶体两端分别通过并接的电容C01、C02的接地形成振荡回路U3的9脚连接分为两路：一路通过电阻R11接地，另一路通过电容接电源VCC。由稳压芯片U47805的1脚与汽车电源+24(12)相接，同时通过电容C6、C7并联接地；U4的3脚接地，2脚与电源VCC相接，并通过电容C8和C9并联接地；U4的1脚连接于U5的1脚，U5的2脚的连接分为三路：一路通过可变电阻R12接地；一路通过电容C 10接地；一路通过电阻R13与其3脚相连接。U5的3脚一路与U2的12脚连接，一路通过电容C11接地组成的稳压电源电路；由U5A/D转换电路所需要的参考电压，电压的大小可通过可变电阻R12进行调节；通过适当的元件选择，电压的波纹抑制比可达80db。

如上所述的红外传感器配有菲涅耳透镜光学头，置于透镜后焦面上，用以控制红外传感器的光线发散角在5°-9°范围内，同时提高传感器的灵敏度。

如上所述的语音提示模块，可选用市场销售的成品，如蜂鸣器、语音音乐提示或频闪提示等产品。

安装及工作原理：该汽车开门防撞装置的红外传感器探头、光敏电阻和热敏电阻均安装在汽车的外后视镜上，电路主板和语音控制模块安装在汽车驾驶台面板的内侧，组件之间通过车内的导线相连，红外传感器(配光学头)的有效探测距离为10M，探测宽度为1.5M。

1)系统开始工作后，单片机程序初始化，芯片U3的12～15脚输出车门自锁使能信号，锁住4个车门；然后U3循环检测1～4脚的电平状态，1～4脚连接4个车门开关，如，左侧前车门的开关S11与U3的1脚相接；开关S11处于常断状态，1脚经上拉电阻R101上拉后为高电平，如果开关S11被按下(即车内的人想开左侧前车门)，则1脚接地，变为低电平。

2)若U3检测到1脚的电平由高变低，就会判断出左侧前车门将要被开；于是启动U2对左侧红外传感器的探测结果进行量化。左侧红外传感器J1的输出信号，先经U1A进行同相放大，然后经U1B进行反相差动放大，其中需要消除的直流电压可通过R7进行调节，U1B的输出端7脚和U2芯片的26脚相接。启动U2进行数模转换时，先通过U3的21和22脚将U2的端口地址(ADD-C～ADD-A)设为000，然后23脚的电平由低变高，通过ALE信号将端口地址锁存，接着25脚产生START信号，启动IN-0通道的数模转换；等待一段时间(约为100us)后，U3的24脚发出ENABLE信号，使U2输出转换结果，并通过U3的P0口(32～39脚)接收，得到信号的量化结果a1。

3)等待0.5～1s，U3再次启动U2，量化J1的探测结果a2；接着启动U2芯片IN-2和IN-3端信号的数模转换，得出反映车外环境光照度和温度的量化结果a3和a4；然后通过一定的修正关系式，利用a3和a4对a1和a2进行适当的修正；将修正后的前后两次的结果A1和A2进行比较，如果A2＜A1(即目标物可能向后移动)，或者A2-A1＜B(即目标物向车门移动的速度足够慢，B为设定的一个阈值)，则说明可以开左侧前车门，于是U3的13脚发出解锁信号，车内的人可以正常打开该车门。

4)如果A2-A1＞B(即目标物向车门移动的速度足够快)，则说明这时打开左侧前车门就可能与后面驶来的目标物相撞，于是U3的13脚不发出解锁信号，并且通过26脚启动语音(或音乐)提示模块，向开车门的人发出提示；同时开始检测5脚，检查左侧前车门的手动解锁按钮S21是否被按下，若5脚为高电平(即S21没有被按下)，则该车门继续自锁，若5脚为低电平，则U3的13脚发出解锁信号，车内的人可以正常打开该车门。

Claims (10)

1.汽车开门防撞装置，其特征是它包括红外传感器(1)连接前置放大电路(2)，由前置放大电路(2)的输出端连接一A/D转换电路(3)，通过A/D转换电路(3)连接单片机电路(6)，其中，由A/D转换电路(3)分别连接光照补偿电路(4)和温度补偿电路(5)；其中，由单片机电路(6)分别与车门开关(7)、手动解锁开关(8)、语音提示电路、汽车锁门系统接口(10)、稳压电源电路(11)连接组成。

2、按权利要求1所述的汽车开门防撞装置，其特征是所述的红外传感器的3脚接于限流电阻R1与电源VCC相接；1脚接地；2脚输出热释电信号一路通过滤波电容C1接地；另一路与运放U1A的同相输入端的3脚相接。

3、按权利要求1所述的汽车开门防撞装置，其特征是所述的前置放大电路由运放U1A的反相输入端2脚的连接一路通过电阻R3接地，一路通过滤波电容C2接于运放U1A的1脚，一路通过电阻R2接于运放U1A的1脚；U1A的1脚通过电阻R4与运放U1B的反相输入端6脚相接，通过6脚与电阻R5和电容C3并联接于运放U1B的7脚，运放U1B的5脚一路通过电阻R6与电源VCC相接，一路通过可变电阻R7接地，运放U1B的信号输出端的7脚与A/D转换芯片U2的26脚相接。

4、按权利要求1所述的汽车开门防撞装置，其特征是所述的A/D转换电路由A/D转换芯片U2的16脚接地，12脚接稳压芯片U5的3脚，A/D转换芯片U2数字信号输出端21、20、19、18、8、15、14、17脚分别与单片机U3的I/O端39、38、37、36、35、34、33、32脚相接；A/D转换芯片U2的23、24、25脚为通道选择端，其中23脚接地，24、25脚分别与单片机U3的22和21脚相接；A/D转换芯片U2的22、9、6脚分别和单片机U3的23、24、25脚相接，用来启动A/D转换芯片U2进行A/D转换；A/D转换芯片U2的时钟输入端10脚与有源晶振J2的3脚相接；有源晶振J2的1、4脚连接电源VCC，2脚接地。

5、按权利要求1所述的汽车开门防撞装置，其特征是所述的光照补偿电路由光敏电阻R91一端接地，另一端的连接分为三路：一路通过可变电阻R81与电源VCC相接，一路通过滤波电容C51接地，一路与A/D转换芯片U2的28脚相接。

6、按权利要求1所述的汽车开门防撞装置，其特征是所述的温度补偿电路由热敏电阻R92一端接地，另一端的连接分为三路：一路通过可变电阻R82与电源VCC相接，一路通过滤波电容C52接地，一路与A/D转换芯片U2的1脚相接。

7、按权利要求1所述的汽车开门防撞装置，其特征是所述的单片机电路由单片机U3的39、38、37、36、35、34、33、32脚分别与A/D转换芯片U2的21、20、19、18、8、15、14、17脚相接，单片机U3的26脚与语音提示模块控制端相接，单片机U3的1脚和5脚分别连接车门开关和手动解锁开关；单片机U3的12、13、14、15脚为车门自锁信号输出口，与汽车电子系统接口相接；单片机U3的18、19脚之间连接有晶体，晶体的两端分别通过电容C01和C02接地，9脚一路通过电阻R11接地，一路通过电容C4接电源VCC。

8、按权利要求1所述的汽车开门防撞装置，其特征是所述的车门开关由单片机U3的1脚一路通过上拉电阻R101连接电源VCC，另一路通过车门开关S11接地。

9、按权利要求1所述的汽车开门防撞装置，其特征是所述的手动解锁开关由单片机U3的5脚一路通过上拉电阻R201连接电源VCC，另一路通过手动解锁开关S21接地。

10、按权利要求1所述的汽车开门防撞装置，其特征是所述的稳压电源电路由稳压芯片U4的1脚与汽车电源+24(12)相接，通过电容C6、C7并联接地，稳压芯片U4的3脚接地，2脚与电源VCC端相接，通过电容C8、C9并联接地；由稳压芯片U4的1脚与可调稳压芯片U5的1脚相接，可调稳压芯片U5的2脚的连接一路通过可变电阻R12接地，一路通过电容C10接地，一路通过电阻R13与其3脚相接；由可调稳压芯片U5的3脚一路与A/D转换芯片U2的12脚相接，一路通过电容C11接地。

Images