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技术领域

本发明涉及汽车安全领域，具体为一种光电防夹电动车窗控制系统。

背景技术

电动车窗的出现提高了汽车的舒适性和方便性，但是也出现了许多乘车人 员被自动上行的车窗夹伤的情况，近年来为了提高汽车的安全性能，出现了汽 车电动车窗防夹系统。现今大多数汽车电动车窗防夹系统采用霍尔力学传感器 为核心元件，车窗上行过程中遇到障碍物时，电机转速降低，从而导致电路中 电流减小，霍尔力学传感器通过这一原理，检测电流幅值的变化，控制车窗的 上行、下行以及停止。现有技术主要缺点有:1、利用霍尔力学传感器进行防夹 控制需要障碍物对车窗施加一定阻力，影响电机的转速，才能达到防夹目的， 但是此时以及对障碍物有了夹物力，对于骨骼较为脆弱的儿童和老人，仍然会 有一定伤害。2、现有技术需要通过霍尔力学传感器判断电流幅值变化做出响应， 这种方式响应速度相对较慢，不能达到即时防夹的目的。3、采用霍尔力学传感 器的防夹系统相对成本较高，目前市场上只有中高档车型才会采用防夹系统， 市场普及率较低。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提供了一种光电防夹电动车窗控 制系统，用以解决市场现有电动防夹车窗经济实用性差、灵敏性不足等缺点同 时提供了一种低成本高精度光电防夹电动车窗控制系统设计。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种光电防夹电动车窗控制系统，其控制系统包括有对射式光电传感器、 光耦继电器系统、STC89C52单片机自动控制系统和电压转换器系统；所述对射 式光电传感器包括有对射式光电传感器发射端和对射式光电传感器接收端，所 述对射式光电传感发射端与对射式光电传感器接收端均安装在车窗内侧同一水 平面上，且对射式光电传感发射端与对射式光电传感器接收端保持在一条直线 上；所述对射式光电传感器接收端与对射式传感器发射端相对设置，且所述对 射式光电传感器发射端向对所述射式传感器接收端发射信号；所述对射式光电 传感器信号输出端接入光耦继电器系统；STC89C52单片机自动控制系统包括有 STC89C52单片机，所述电压转换器系统的输出端与STC89C52单片机连接，所述 STC89C52单片机与所述光耦继电器系统、对射式光电传感器连接，所述光耦继 电器系统的输出端连接直流电机。

进一步地，所述对射式光电传感器和光耦继电器系统的工作电压为12V电 源提供，且所述12V电源采用DC-DC大功率降压模块降压，所述STC89C52单片 机用于车窗升起时自动启动防夹系统。

进一步地，所述控制系统包括有至少一组对射式光电传感器，且控制系统 的多组对射式光电传感器共同工作。

进一步地，当电动车窗主开关中的车窗下降开关由触点6切换至触点5时， STC89C52单片机输出端口V+和V-均输出低电平，所述对射式光电传感系统和光 耦继电器系统均处于非工作状态，继电器KA由反相器接受到高电平信号，常开 触点闭合，电路导通，直流电动机正常运动，此时防夹系统不工作，车窗正常 下降；当电动车窗主开关中的车窗上升开关由触点7切换至触点8时，STC89C52 单片机输出端口V+输出高电平，V-输出低电平，所述对射式光电传感系统和光 耦继电器系统通电进入工作状态，继电器KA接受到低电平信号，常开触点断开， 该路处于断路状态。所述对射式光电传感系统中V1、V6发出不可见激光；所述 光耦继电器常开触点闭合，防夹系统电路导通，直流电机正常工作，车窗上升； 当障碍物进入防夹区域时，遮挡所述对射式光电传感器发射端发出的不可见激 光，Vout1、Vout2其中之一或全部输出低电平；Vout1、Vout2作为信号输入光 耦继电器系统，当其中至少有一个信号为低电平时，所述光耦继电器断电，常 开触点断开，防夹系统电路切断，直流电机停止工作，车窗停止上升；当障碍 物离开防夹区域时，系统恢复工作状态，系统电路导通，车窗继续上升。

本发明的有益效果为：(1)必须检测到光电防夹电路处于正常工作状态时， 才可以控制车窗上行，否则无法启动；(2)光电防夹车窗有两种工作状态：分 别为防夹状态与自然状态，自然状态是为解决光电防夹电路损坏，车窗无法正 常工作的问题；(3)当有障碍物遮挡所述对射式光电传感器发射端光线，所述 光耦继电器系统相应指令，控制车窗电动机系统工作状态，使车窗运动停止； (4)当车窗停止运动，不明物体撤出危险区，复位工作电路，车窗才可重新进 行工作；(5)所述光电防夹电路采用STC89C52单片机进行自动控制，只有在 车窗上行时才处于工作状态，其他情况均无电流通过电路，达到节能，提高使 用寿命的目的。本发明用高精度对射式光电传感器检测环境信号，通过低成本 光耦继电器系统处理检测信号，作出相应控制指令，控制车窗工作状态，以达 到安全防夹的目的，此款光电防夹电动车窗设计解决了市场现有几款电动防夹 车窗的不足，提高了灵敏度和可靠性，同时具有自动节能特点。此款光电防夹 电动车窗在很大程度上避免了夹伤事故的发生，其成本低，工作精度高，易于 推广使用。

附图说明

图1为本发明控制原理示意图。

图2为本发明对射式光电传感器的继电器电路图。

图3为本发明对射式光电传感器电路图。

图4为本发明电动车窗开关电路图。

图5为本发明STC89C52单片机工作电路图。

图6为本发明光电防夹系统电路图。

图7为本发明防夹装置安装示意图。

图8为本发明防夹系统控制流程图。

其中，13为对射式光电传感器；14为光耦继电器系统；15为STC89C52单 片机自动控制系统；16为电压转换器系统；17为对射式传感器发射端；18为对 射式光电传感器接收端；19为车窗；20为直流电机；21为STC89C52单片机。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

请参照图1-8，本发明提供了控制系统包括有对射式光电传感器13、光耦 继电器系统14、STC89C52单片机自动控制系统15和电压转换器系统16；所述 对射式光电传感器13包括有对射式光电传感器发射端17和对射式光电传感器 接收端18，所述对射式光电传感发射端17与对射式光电传感器接收端18均安 装在车窗19内侧同一水平面上，且对射式光电传感发射端17与对射式光电传 感器接收端18保持在一条直线上；所述对射式光电传感器接收端18与对射式 传感器发射端17相对设置，且所述对射式光电传感器发射端17向对所述射式 传感器接收端18发射信号；所述对射式光电传感器13信号输出端接入光耦继 电器系统14；STC89C52单片机自动控制系统15包括有STC89C52单片机19，所 述电压转换器系统16的输出端与STC89C52单片机21连接，所述STC89C52单 片机19与所述光耦继电器系统14、对射式光电传感器13连接，所述光耦继电 器系统14的输出端连接直流电机20；

即请参照图7，所述对射式光电传感发射端与对射式光电传感器接收端均安 装在车窗内侧同一水平面上，且对射式光电传感发射端与对射式光电传感器接 收端保持在一条直线上，同时采用两队对射式光电传感器布置安装，可扩大防 夹区域。对射式光电传感器接收端与对射式传感器发射端相对设置，且所述对 射式光电传感器发射端向对所述射式传感器接收端发射信号。对射式光电传感 器信号输出端接入光耦继电器系统。电压转换器系统的输出端与所述光耦继电 器系统连接，光耦继电器系统的输出端连接直流电机。

请参照图1、图7，所述对射式光电传感器和光耦继电器系统由12V电源经 DC-DC大功率降压模块降至合适电压范围内后提供工作电压。所述对射式光电传 感器为多组共同工作。优选地，启动工作电路，控制车窗上行，当有障碍物遮 挡所述对射式光电传感器发射端光线，所述对射式光电传感器接收端信号输出 端信号发生变化传输给所述光耦继电器系统。由于所述电源、电压转换模块、 光耦继电器、车窗开关、车窗电动机系统构成完整回路，故光耦继电器可产生 相应指令控制所述车窗电动机系统状态，从而控制玻璃升降机构以及玻璃的工 作状态。

请参照图2，所述光耦继电器系统由12V电源经DC-DC大功率降压模块降至 合适电压范围内后提供工作电压。其中9、11端口为所述对射式光电传感器信 号输入端。其工作原理为:当9端口、11端口均输入高电平时，二极管V6截止， 三极管V8饱和导通，三极管集电极C3为高电平，所述光耦继电器通电进入工 作状态，其常开触点闭合，发光二极管V9发出绿色光线，表明继电器处于工作 状态；当9端口、11端口中间任一端口输入低电平时，二极管V6导通，三极管 V8截止，所述光耦继电器断电，其常开触点断开，发光二极管V9熄灭，标明继 电器处于断电状态。

请参照图3，所述对射式光电传感器由12V电源经DC-DC大功率降压模块降 至合适电压范围内后提供工作电压。所述对射式光电传感系统由两组对射式光 电传感器组成。所述对射式光电传感系统的工作原理为:由二极管V1、V6发出 不可见的激光，分别由光敏二极管V2、V5进行接收。当防夹区域内没有障碍物 通过时，光敏二极管V2、V5处于导通状态，三极管V3、V4的集电极C1、C2输 出高电平，Vout1、Vout2端口输出高电平；当防夹区域内有障碍物时，障碍物 遮挡对射式光电传感器接受端接收光线，此时光敏二极管V2、V5截止，三极管 V3、V4的集电极C1、C2输出低电平，Vout1、Vout2端口输出低电平。

请参照图4，所述车窗开关系统(仅以一个车门车窗开关控制为例)由12V 车载电源提供工作电压。所述车窗开关系统可实现车窗上升、下降运动，同时 设有窗锁开关，增加安全性。

请参照图5，所述STC89C52单片机自动控制系统由12V电源经DC-DC大功 率降压模块降至合适电压范围内后提供工作电压。车窗升起主开关和降下主开 关分别接一个反相器，再分别与所述STC89C52单片机的P1.0和P1.1端口连接。 所述STC89C52单片机的P0.0和P0.1端口作为输入端口，分别与光电传感器系 统及光耦继电器系统连接，实现车窗升起时启动防夹电路。

请参照图6，所述光电防夹系统由车载电源、车窗开关控制系统、直流电机、 稳压模块、STC89C52单片机自动控制系统、对射式光电传感系统和光耦继电器 系统组成。所述车窗控制系统和直流电机由12V车载电源直接提供工作电压， 所述STC89C52单片机自动控制系统、对射式光电传感系统和光耦继电器系统由 12V电源经DC-DC大功率降压模块降至合适电压范围内后提供工作电压。该系统 的工作原理为：1、当电动车窗主开关中的车窗下降开关由触点6切换至触点5 时，STC89C52单片机输出端口V+和V-均输出低电平，所述对射式光电传感系统 和光耦继电器系统均处于非工作状态，继电器KA由反相器接受到高电平信号， 常开触点闭合，电路导通，直流电动机正常运动，此时防夹系统不工作，车窗 正常下降。2、当电动车窗主开关中的车窗上升开关由触点7切换至触点8时， STC89C52单片机输出端口V+输出高电平，V-输出低电平，所述对射式光电传感 系统和光耦继电器系统通电进入工作状态，继电器KA接受到低电平信号，常开 触点断开，该路处于断路状态。所述对射式光电传感系统中V1、V6发出不可见 激光。所述光耦继电器常开触点闭合，防夹系统电路导通，直流电机正常工作， 车窗上升。当障碍物进入防夹区域时，遮挡所述对射式光电传感器发射端发出 的不可见激光，Vout1、Vout2其中之一或全部输出低电平。Vout1、Vout2作为 信号输入光耦继电器系统，当其中至少有一个信号为低电平时，所述光耦继电 器断电，常开触点断开，防夹系统电路切断，直流电机停止工作，车窗停止上 升。当障碍物离开防夹区域时，系统恢复工作状态，系统电路导通，车窗继续 上升。

本发明(1)必须检测到光电防夹电路处于正常工作状态时，才可以控制车 窗上行，否则无法启动；(2)光电防夹车窗有两种工作状态：分别为防夹状态 与自然状态，自然状态是为解决光电防夹电路损坏，车窗无法正常工作的问题； (3)当有障碍物遮挡所述对射式光电传感器发射端光线，所述光耦继电器系统 相应指令，控制车窗电动机系统工作状态，使车窗运动停止；(4)当车窗停止 运动，不明物体撤出危险区，复位工作电路，车窗才可重新进行工作；(5)所 述光电防夹电路只有在车窗上行时才处于工作状态，其他情况均无电流通过电 路，达到节能，提高使用寿命的目的。本发明用高精度对射式光电传感器检测 环境信号，通过低成本光耦继电器系统处理检测信号，作出相应控制指令，控 制车窗工作状态，以达到安全防夹的目的，此款光电防夹电动车窗设计解决了 市场现有几款电动防夹车窗的不足，提高了灵敏度和可靠性。此款光电防夹电 动车窗在很大程度上避免了夹伤事故的发生，其成本低，工作精度高，易于推 广使用。