汽車(chē)電動(dòng)門(mén)窗實(shí)驗臺設計與研究

為結合實(shí)驗教學(xué)，充實(shí)實(shí)驗教學(xué)設備，使實(shí)驗教學(xué)與操作訓練有機地結合，培養學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng )造力，結合汽車(chē)電動(dòng)門(mén)窗常見(jiàn)故障，訓練學(xué)生獨立分析診斷的能力，選用具有代表性的車(chē)型設計、開(kāi)發(fā)電動(dòng)門(mén)窗實(shí)驗臺。
1、總體設計功能要求
(1) 設有臺架以及設在臺架上的面板，還包括供電裝置，在臺架上設有電動(dòng)門(mén)窗，在面板上設有信號輸出裝置和輸出接線(xiàn)端，供電裝置、信號輸出裝置和輸出接線(xiàn)端均與電動(dòng)門(mén)窗電氣連接。
(2) 故障診斷功能。結合控制系統本身的故障自診斷功能可以任意設置故障，通過(guò)臺面設計的功能區，進(jìn)行設置故障和診斷故障。
(3) 檢測設備匹配功能。實(shí)驗臺設有一個(gè)診斷端子接口，可以與故障分析儀進(jìn)行相連，直接測量輸出信號，進(jìn)行實(shí)車(chē)故障診斷與分析。
(4) 教學(xué)演示功能。真實(shí)反映出系統的組成及控制過(guò)程，并且實(shí)驗臺具有可操控性能，可以動(dòng)態(tài)測試。
(5) 在實(shí)驗臺上能夠完整地實(shí)現電動(dòng)門(mén)窗在實(shí)車(chē)上的全部功能。如防夾保護功能: 在單觸式自動(dòng)關(guān)窗期間，如果異物卡在窗內，此功能自動(dòng)停止電動(dòng)車(chē)窗并將車(chē)窗玻璃向下移動(dòng)大約50mm。
(6) 實(shí)現速度感應式車(chē)門(mén)自動(dòng)鎖止功能。即當車(chē)速大于約20km/h，所有車(chē)門(mén)均關(guān)閉時(shí)，此功能可使所有車(chē)門(mén)自動(dòng)鎖止。
2、電動(dòng)門(mén)窗實(shí)驗臺的設計
實(shí)驗臺的設計要實(shí)現良好的操縱性能及示教效果，同時(shí)考慮整個(gè)系統構件的支撐及定位緊湊，臺面質(zhì)量分布均勻度、臺面的整潔度、臺面穩定性、運動(dòng)件與固定件是否發(fā)生干涉等因素。
2. 1 面板的設計
電器實(shí)驗臺的板面設計和制作主要依據LS400轎車(chē)電動(dòng)門(mén)窗線(xiàn)束進(jìn)行布置，同時(shí)也參照了LS400轎車(chē)電動(dòng)門(mén)窗各電器元件的布置情況。該設計可以合理地利用板面空間，還可以盡zui
大可能地再現各電器元件在原車(chē)上的位置。但由于在同一平面上，沒(méi)有空間位置關(guān)系，這樣在某些細節部分和原車(chē)的實(shí)際位置就有一定的差別。板面尺寸的確定主要依據各個(gè)電器元件的形位尺寸和位置尺寸。根據線(xiàn)束的布置及幾個(gè)主要元件的形位尺寸，然后初步估算板面的大小，把布置在板面輪廓上的元件的位置確定下來(lái)。
2. 2 臺架的選材
臺架的材料選用45號方鋼，強度、價(jià)格均可行。臺架的各連接處均采用焊接，其強度不低于原材料的強度，可以達到支撐臺面及固定、穩定的作用。為了移動(dòng)方便，采用橡膠輪，起到減震的作用。
2. 3 實(shí)驗臺動(dòng)力源的選擇
為驅動(dòng)電動(dòng)門(mén)窗相關(guān)器件的運轉，實(shí)驗臺需要有合適的驅動(dòng)力，驅動(dòng)力可選12V蓄電池或電動(dòng)機提供，該實(shí)驗臺選用12V的蓄電池。
3、實(shí)驗臺顯示面板設計
實(shí)驗臺面板的設計是整個(gè)設計的關(guān)鍵所在。包括信號輸出裝置、輸出接線(xiàn)端、狀態(tài)顯示燈和顯示儀表等。該設計遵循原車(chē)進(jìn)行繪制，如圖1所示，但略有改動(dòng)，形象直觀(guān)地再現了電動(dòng)門(mén)窗的工作原理，同時(shí)根據實(shí)車(chē)中的常發(fā)故障現象，在電路中設置了檢測端子，可通過(guò)檢測儀器對各主要傳感器、執行器的電壓進(jìn)行檢測。

圖1 實(shí)驗面板設計圖前面板
3. 1 實(shí)驗臺的故障設置
實(shí)驗臺的故障設置可以迅速使電動(dòng)門(mén)窗切換進(jìn)入不同的故障狀態(tài)，學(xué)生可以觀(guān)察各種故障對電動(dòng)門(mén)窗工況的影響，進(jìn)一步確定故障現象，并可以利用解碼器、萬(wàn)用表等儀器在實(shí)驗臺
上進(jìn)行檢測和故障診斷與排除?？刂齐娐分械墓收鲜悄M實(shí)車(chē)電路中出現斷路、搭鐵不實(shí)、接觸不良等故障現象來(lái)設置的。因此，故障的設置是由一個(gè)隱蔽的開(kāi)關(guān)對線(xiàn)路進(jìn)行斷開(kāi)或接合的控制。隱蔽的開(kāi)關(guān)被設置在實(shí)驗臺面板背面，進(jìn)行集中控制。將一個(gè)故障開(kāi)關(guān)置于斷開(kāi)的位置時(shí)，在實(shí)驗臺的相應部位就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)故障?？梢栽O置單一故障，也可以同時(shí)設置多個(gè)故障，便于現場(chǎng)教學(xué)演示與故障診斷測試與考核。故障設置開(kāi)關(guān)如圖2所示。

圖2 實(shí)驗面板設計圖后面板
3. 2 信號輸出裝置的設計
在教學(xué)過(guò)程中，接通電源，信號輸出裝置( 如狀態(tài)顯示燈、顯示儀表、報警器等) 可以將電動(dòng)門(mén)窗的各種狀態(tài)輸出，用于向學(xué)生顯示電動(dòng)門(mén)窗的工作狀態(tài)，如用于顯示電動(dòng)門(mén)窗閉鎖器、電機或報警等狀態(tài); 將檢測儀器與輸出接線(xiàn)端對接，可以檢測電動(dòng)門(mén)窗某處的電壓或電流信號，如門(mén)窗電機的旋轉方向、電機的電壓等。其顯示儀表可用以ATmega16單片機為核
心的控制器先進(jìn)行調試，經(jīng)試驗證明可行。
3. 3 控制電路的設計
實(shí)驗臺面板電路的設計中設置了檢測點(diǎn)，因此在控制電路中對應地也設計故障點(diǎn)，每個(gè)故障點(diǎn)均設有開(kāi)關(guān)，利用故障開(kāi)關(guān)的通斷來(lái)實(shí)現線(xiàn)路的通路和斷路，進(jìn)行故障模擬。
實(shí)驗臺的控制電路如電動(dòng)車(chē)窗系統電路圖3、電動(dòng)門(mén)鎖系統電路圖4 所示。

圖3 電動(dòng)車(chē)窗系統電路圖

圖4 電動(dòng)門(mén)鎖系統電路圖
LS400轎車(chē)電動(dòng)門(mén)窗實(shí)驗臺是針對國內職業(yè)教育行業(yè)的各類(lèi)職業(yè)學(xué)校和培訓機構進(jìn)行設計的，它可以變被動(dòng)教學(xué)為主動(dòng)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，可有效縮短授課時(shí)間。本實(shí)驗臺
的開(kāi)發(fā)應用，將對電動(dòng)門(mén)窗系統的教學(xué)實(shí)施起到積極的推動(dòng)作用。實(shí)驗臺檢測技術(shù)相對先進(jìn)，實(shí)用價(jià)值相對較高并且價(jià)格合理，具有一定的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。