汽车感应雨刷技术可行性报告解读.docx

汽车感应雨刷技术可行性报告

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目录

— 绪论… 1

研究背景… 1

研究内容… 2

二 感应器选择… 3

电容式雨刷感应器原理… 3

光学式雨刷感应器原理… 3

论证选择… 4

三 汽车感应雨刷系统设计… 5

设计思路… 5

传感器工作方式… 5

系统构成及原理… 6

系统工作过程… 7

系统元器件选择… 8

四 实际中的应用… 10

五 设计总结及体会… 11

六 参考文献… 11

— 绪论

研究背景

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2013年的中级汽车的73%左右，电子系统也成为了汽车革新的主要内容。

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为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。

在传统机械雨刷系统中,驾驶者手动控制雨刷器速度转换开关,通过改变雨刷器摆动速度,以求快速清除附着在挡风玻璃上的雨水;然而,手动切换雨刷器转换开关,必然影响行车注意力,造成不必要的危险。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得到更好的视角。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。为此，实现以下设想：下雨时（有雨水且落在汽车挡风玻璃上时），能自动开启汽车挡风玻璃下方的雨刷，雨越大，雨刷运动速度越快。这是相当有必要的。

研究内容

汽车雨量传感器是汽车传感器应用中的新型传感器，是应用研究的热点。20世纪60年代，汽车上仅有机油压力、油量、水温等传感器。到现在，一辆汽车

上大约装备50多个传感器，豪华汽车上装备传感器的数量在200多个以上[4]。车用雨量传感器检测雨量的方法有电容式、红外散射式如图1.1和1.2所示。正常天气情况下，电容式传感器有一固定的电容值，当有雨下到电容的两极之间时，改变了电容的介电常数从而改变电容值，以此判断雨量的大小。红外散射式是目前产品化雨量传感器，传感器自身发出红外光线透过玻璃入射到玻璃外表面，当有雨时，雨滴对光产生散射，从玻璃反射回传感器接收端的光线变弱，从而判断是否下雨、雨量大小。

图1.1 电容式雨量传感器 图1.2 红外散射雨量传感器

二 传感器选择

电容式雨量传感器原理

电容式雨量传感器的原理是雨量变化引起电容的介电常数发生变化，从而引起电容变化，这样就建立起雨量变化与电容变化之间的对应关系，通过测量电容的变化，就可以知道雨量的大小。当电容的极板面积和极板间的距离一定时，电容大小与极板间的介电常数一一对应。如下图左所示为电容极板间无雨时的情形，这时的极板间的填充物为空气，下图右所示为电容极板间有雨时的情形，此时极板间的填充物为雨滴，有雨空气和雨滴的导电性能不一致，导致这两种情况下的介电常数发生变化。为了增大电容式雨量传感器的检测电容，一般将电容做成锯齿形。电容变化检测电路，一般采用RC或LC振荡电路，通过测量振荡电路的频率，间接测量电容变化，测量电容变化也就测量出雨量的变化情况。

电容间无雨时 电容间有雨时

光学式雨量传感器原理

光学式雨量传感器原理如图所示，其原理是，把半导体发光元件和敏感元件做成一对，发光元件发出的光按照一定角度照射到汽车挡风玻璃上，经过汽车挡风玻璃的散射后，部分光反射回来被敏感元件接受，并转化成电信号，如下图左

所示。当汽车挡风玻璃上有雨滴时，散射增强，反射回来的光线减少，则敏感元件接收到的光线减弱，转化出的电信号也减弱，因此能通过测量敏感元件输出电信号强弱变化情况，得知汽车挡风玻璃上雨量变化情况，如下图右所示。

无雨时的工作情况 有雨时的工作情况

方案论证比较

电容式雨量传感器是把雨水传感器安装在汽车的外面，雨滴直接滴在传感器上，光学式雨量传感器是把雨水传感器安装在挡风玻璃驾驶室一侧，通过雨滴滴落在玻璃上引起反射光强的变化感应传感器。基于各类雨水传感器的性能，工作环境及价格等方面的考虑，设计中采用的是光学式雨量传感器。

三 汽车感应雨刷技术实现及过程

系统的设计思路

系统的设计思路：运用汽车雨量传感器对环境雨量大小的检测，把信号输单片机系统，通过程序控制步进电机根据相应的环境做出不同