雨水傳感器在汽車上的應(yīng)用
現(xiàn)在粟朵,汽車中已經(jīng)安裝了越來越多的傳感器以增加主動和被動安全性杀坟,一種具有極高的市場滲透性的傳感器是雨水傳感器滴图,以增加舒適性和安全性讯谎。如果汽車有雨水傳感器,駕駛者就無需調(diào)節(jié)雨刮器設(shè)置來迅速停止刮片的運(yùn)動或者得到更好的視角灸室。當(dāng)在濕路上駕駛時乘硬,駕駛者就無需動手來打開雨刮器,所以駕駛者就可以集中精力開車鹿鳖。如果安裝了附加的“輔助車燈開關(guān)”扁眯,車燈就會在昏暗超時的條件下打開,不會由于車燈一直開著而浪費(fèi)燃料翅帜。目前大多數(shù)車型都采用的是單電機(jī)驅(qū)動的雨刮器系統(tǒng)姻檀。這套系統(tǒng)的優(yōu)點不言而喻,采用連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動2個雨刮涝滴,成本比較低绣版。但雨刮的噪聲和雨雪天氣刮刷不凈的現(xiàn)象還是時有發(fā)生。
一歼疮、雨水傳感器工作原理: 大多數(shù)的雨水傳感器使用的是光學(xué)系統(tǒng)杂抽,由光發(fā)射二極管(LED)、光接收二極管(LRD)韩脏、周圍環(huán)境傳感器缩麸、電控制單元(ECU)和幾個鏡頭組成 雨水傳感器光學(xué)原理 由LED發(fā)出的光以全反射角度在擋風(fēng)玻璃的外表面反射,其角度必須在420(玻璃-空氣)和630(玻璃-水)之間赡矢。如果在擋風(fēng)玻璃上游說杭朱,一些光會雙倍射出,且這會引起從LRD出來的電流減少撑枯,電流以電子來評測顺盆,從LED發(fā)出的光反射到LRD的擋風(fēng)玻璃區(qū)域被稱之為傳感器的“敏感區(qū)域”。僅僅當(dāng)雨水滴到這個區(qū)域時簇抑,才可以被探測出來。為了由一個靈敏可靠的系統(tǒng)匕磅,擋風(fēng)玻璃區(qū)域和靈敏區(qū)域之間必須要有一個較好的比例枢蜗。
二、汽車雨刮系統(tǒng) 汽車擋風(fēng)玻璃雨刮系統(tǒng)由雨傳感器晃逞、雨刮器電動機(jī)箍颗、桿式開關(guān)眉剿、繼電器和ECU組成。雨水傳感器安裝在擋風(fēng)玻璃上纲愁,在掃除區(qū)域探測雨水時团何,雨刮器以一種能使駕駛者總有個很好的視角進(jìn)行運(yùn)動。有兩種不同的系統(tǒng)诫汇。 汽車雨刮系統(tǒng) 1司型、獨立的雨水系統(tǒng):在這種系統(tǒng)中,雨水傳感器直接與雨刮器桿式開關(guān)爽篷、雨刮器電動機(jī)繼電器和雨刮器電動機(jī)停止信號相連悴晰。 2、網(wǎng)絡(luò)雨水傳感器:在這種系統(tǒng)中逐工,雨水傳感器連接到總線上铡溪,它通過網(wǎng)絡(luò)接收所有信息并且發(fā)送所有命令。 在駕駛者打開系統(tǒng)后泪喊,雨水傳感器控制了所有的掃除行為棕硫,它將命令單個雨刮器以低速掃除或以高速掃除。因為每個駕駛者對雨刮系統(tǒng)如何反映由不同的期望袒啼,因此哈扮,靈敏度設(shè)置可以使系統(tǒng)滿足駕駛者不同的需要。Bosch新推出的雨刮器電機(jī)可以不斷變化速度進(jìn)行連續(xù)掃除瘤泪。
三灶泵、信號評測 1、 發(fā)射器 發(fā)射器由模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(DAC)和電源組成对途。DAC的模擬電壓控制決定了LED發(fā)射出的光的強(qiáng)度赦邻,一般情況下使用2~4個LED。發(fā)射器的電流調(diào)節(jié)非常重要锉寿,因為光轉(zhuǎn)化的有效性是非城嵴粒可變得且有一個溫度梯度。一般地泣虚,在LED中舟门,光以脈動方式發(fā)射以減少損耗和增加電流。使用寬范圍的發(fā)射器電流的另一個原因是光通過擋風(fēng)玻璃的發(fā)射沒有很好的規(guī)范且有很大的公差范圍坠痒。一般的擋風(fēng)玻璃都有4~6mm厚且對垂直于表面的IR由特定的發(fā)射級別锅星。不同的供應(yīng)商的上下限時不同的。 2选阔、接收器 接收器有幾個LRD家统、電流-電壓轉(zhuǎn)換器、清除或低頻偏移的過濾器坎扰、放大器和ADC組成曹均,它一般還包括微控制器斧壮。LRD有微控制器是由微控制器來控制著開和關(guān)。如果存在干擾光時纤悉,LRD會被關(guān)閉蔬咬。發(fā)射的寬范圍是使用可變的電流-電壓轉(zhuǎn)換來確保接收器系統(tǒng)的余下部分具有良好條件的原因。在轉(zhuǎn)換以后沐寺,幸好被過濾林艘。所有的DC或低頻干擾都會被去掉以獲得純粹的信號。干擾一般由周圍環(huán)境的光引起芽丹,干擾的量有微控制器來測量以決定光路是令人滿意北启,還是被陽光所飽和,且會給出一個信號精度指示拔第。過濾后的信號被ADC放大咕村、轉(zhuǎn)換。 3蚊俺、微控制器 微控制器控制整個系統(tǒng)且對信號進(jìn)行測評懈涛。在測量執(zhí)行之前,最佳工作點被測評泳猬。同過測試來進(jìn)行測評工作批钠。在接收器中的轉(zhuǎn)換比例最不希望在具有最大發(fā)射電流的ADC中有飽和信號。在發(fā)射電流被測評后得封,它在接收器里生成信號了岸。它在定義了上下限之間。上限是由飽和效應(yīng)決定而不是由ADC的精度決定奈揩。傳感器在操作點開始工作造蒋。干擾和信號不斷的被測量和測評。接收信號對時間的梯度和被規(guī)則系統(tǒng)用來測評正確的掃除策略效蝎,而且篱辫,周圍的光被一個額外的傳感器測量以探測白天或晚上的狀況。在晚上腰燕,因為水珠對可見度由較大的影響彪珍,尤其是如果有其它車輛的明亮前燈照著的時候,所以衔帚,靈敏度會增加屿拴。
四、掃除模式 不同的掃除模式用于對所有雨水條件進(jìn)行性能優(yōu)化浴魏,對雨密度刮雨速度模式如圖所示扎矾。 1、 直接模式 在直接模式中倘谢,有一個以低雨刮速度的單一擦拭動作唉侄。當(dāng)自動模式達(dá)開時和當(dāng)系統(tǒng)探測到干燥的擋風(fēng)玻璃時,這是一個最基本的工作狀態(tài)野建。從這種狀態(tài)中属划,每次下雨事件都會直接觸發(fā)單一擦拭運(yùn)動。在擦拭過程中候生,系統(tǒng)以低速度決定停同眯、接續(xù)擦拭或轉(zhuǎn)換到高速擦拭。 2唯鸭、 間歇模式 這種模式是用于下雨的情況且以低速運(yùn)行單一擦拭须蜗。每隔幾秒鐘,傳感器就會探測雨滴目溉,兩次下雨之間的時間決定了兩次單一擦拭之間的間歇明肮。在每次間歇的終了時,時間會被重新計算缭付,雨越多柿估,間歇越短,反之亦然陷猫。在計算中撰绕,前次間歇會被考慮進(jìn)來以達(dá)到一種和諧的狀態(tài)。否則“神經(jīng)性的行為”將會惹煩駕駛者在轮。如果計算的間歇要比最大間歇還要長牺幻,則系統(tǒng)會轉(zhuǎn)到直接模式。在每一個擦拭循環(huán)中铣碴,傳感器會檢查決定是進(jìn)行轉(zhuǎn)換還是繼續(xù)擦拭魂拢。 3、連續(xù)擦拭 在擦拭循環(huán)中悼锻,下雨的次數(shù)會被計算且雨滴的大小也會被評測劲旗,者用于得到雨強(qiáng)度的信息。根據(jù)這一強(qiáng)度透辜,雨水傳感器會產(chǎn)生低速常孕、高速或具體的擦拭速度(如50r/min)。動態(tài)滯后使萨,它在最后的循環(huán)中依靠這一事件逐会,會阻止系統(tǒng)從一種速度快速地轉(zhuǎn)換成另一種速度。使用刮雨器電動機(jī)停止信號的時間基準(zhǔn)確保在所有條件下對所有雨刮器電動機(jī)正確操作锰扶。如果電動機(jī)以低速進(jìn)行擦拭献酗,探測時間減少且低速和高速之間的臨界值會自動提高。雨水傳感器模式總是在停止前將速度從高速減道低速以防止雨刮器產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。
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