自动感应式汽车雨刷系统设计

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1、《检测与转换技术》大作业课题标题自动感应式汽车雨刷系统设计系部电院专业电气工程及其自动化班级T923-5学号20090230508姓名指导教师2011年11月12日自动感应式汽车雨刷汽车工业是国民经济发展的支柱产业之一，现代汽车正从一种单纯的交通工具朝着满足人们需求和安全，节能，环保的方向发展。为了满足人们对汽车日益提高的要求，汽车研发及生产机构必然要将越来越多的电资产品映入到汽车上。据有关资料报道，在汽车上的电子元件的相关价值已经从20世纪70年代的零增长到2000年的中级汽车的20%左右，电子系统也成为了汽车革新的主

2、要内容。据统计，在全世界雨天行车有7%的事故是由于驾驶员手动操作雨刷引起的，采用雨水感应式智能雨刷控制系统使驾驶员免除手动操作雨刷的麻烦，有效地提高了雨天行车的安全性。国内外许多汽车厂商研制以雨水传感器维基础的汽车智能雨刷控制系统，来代替传统的机械结构的雨刷器。如果开发出在汽车行驶中检测到雨滴后雨刷器就自动工作的智能雨刷系统，至少可以将现在的雨刷器减少了3个开关。这样，驾驶员就无需调节雨刷器设置来迅速停止刮片的运动或者的高更好的视角。当在湿路上驾驶时，驾驶者就无需动手来打开雨刷器，所以驾驶者就可以集中精力开车。一﹑检测部

3、分的设计分析和思路汽车雨刷控制系统中，将雨滴传感器检出的雨水强度实成时测量值变电信号，根据电信号的大小，自动设定雨刮器工作的时间间隔，控制雨刮器动作。所需设计的雨水传感器大都可以依据以下三种工作原理制成的：利用压电振子的传感器、利用静电电容的传感器、利用光强变化的传感器与控制器相连接，控制雨刷电机的工作。第一种和第二种是要把雨水传感器安装在汽车的外面，雨滴直接滴在传感器上，第三种把雨水传感器安装在风挡玻璃驾驶室上，第三种把雨水传感器安装在风挡玻璃驾驶室一侧，通过雨滴滴落在玻璃上引起反射光强的变化感应传感器。相比较各类雨水

4、传感器的性能和价格，设计中采用的是第三种方案的雨量传感器。雨量传感器与光电传感器原理相似如图所示，光电传感器是将被测量的变化转换成光的变化，再通过光电元件把光量的变化转换成电信号的一种测量装置，雨量传感器是基于光强变化的原理。、图1雨量传感器的实物模拟图该传感器由红外光发射电路和红外光接收电路组成，利用红外专用集成接收芯片TK1838作为雨水传感器的接收芯片。根据雨量的多少不同，可输出相应的脉冲，当小雨时，输出脉冲较少。当雨量大时，脉冲数量较多。当雨量变化时，会自动转变脉冲数量，实验证明，该雨水传感器反应灵敏，实时性好，

5、性能稳定。图2雨水传感器内部结构二﹑雨量传感器工作原理1﹑雨量传感器的基本理论原理（1）、光学原理光线射在两种介质分界面上，当一部分光线射入另外一种介质时，光线传播方向发生改变，这称为折射。在第二种介质中折射光线和分界面法线n0的夹角称为折射角。入射角i和折射角r有下述关系：式中,—第二种介质对第一种介质的相对折射率。光从光密介质（折射率n较大）射入光疏介质（折射率n较小）时，如果入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，光全部反射回原来介质，这种现象叫做全反射。折射角变成90°时的入射角叫做临界角。全

6、反射的条件是，光从光密介质向光疏介质入射，入射角等于大于临界角。设计的传感器就是根据全反射光学原理制成。空气的折射率是1，水的折射率是1.33，玻璃的折射率是1.5。根据式计算得出，光从玻璃入射到空气中的临界角是42°，光从玻璃入射到水中的临界角是63°。（2）、工作原理雨水传感器由红外光发射电路和红外光接收电路组成。如图3所示。图3雨水传感器原理图由红外光发射元件发出的红外光以全反射角度在挡风玻璃的外表面反射，其角度必须在42°（玻璃-空气）和63°（玻璃-水）之间。如果在挡风玻璃上有水，一些光会双倍射出，且这会引起红

7、外感光元件接收到的反射光减弱。从发射元件发出的光反射到接收装置的挡风玻璃区域被称之为传感器的“敏感区域”，仅当雨水滴到这个区域时，才可以被探测出来。为使系统灵敏可靠，挡风玻璃区域和灵敏区域之间必须要有一个较好的比例。雨量传感器的基本实现电路2﹑雨量传感器的电路设计（1）、红外发射电路红外发射管采用硅光电二极管，它具有暗电流小，噪声低，受温度影响小，价格便宜等优点。红外发射管三个并联，采用脉宽调制驱动，工作在38kHZ的频率下。采用这种方式可以减少发射电路的功耗。脉冲发生器采用555电路构成。如图3所示，经式(1)（2）（

8、3）计算，得出R1、R2、C1值。微调节R2，使脉冲频率为38kHz。由于红外光线肉眼看不见，所以电路中加入LED指示灯来指示红外发射管是否在工作。（1）（2）（3）（2）、红外接收电路红外接收电路通常由光接收二极管、放大电路、带通滤波器、检波电路等组成。放大电路的任务是对光脉冲信号进行线性放大和整形。带通滤波器的任