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雨水傳感器在汽車上的應用

發布時間:2020-11- 30點擊量:0

  現在,汽車中已經安裝了越來越多的傳感器以增加主動和被動安全性,一種具有極高的市場滲透性的傳感器是雨水傳感器,以增加舒適性和安全性。如果汽車有雨水傳感器,駕駛者就無需調節雨刮器設置來迅速停止刮片的運動或者得到更好的視角。當在濕路上駕駛時,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。如果安裝了附加的“輔助車燈開關”,車燈就會在昏暗超時的條件下打開,不會由於車燈一直開著而浪費燃料。目前大多數車型都采用的是單電機驅動的雨刮器係統。這套係統的優點不言而喻,采用連杆機構驅動2個雨刮,成本比較低。但雨刮的噪聲和雨雪天氣刮刷不淨的現象還是時有發生。

    一、雨水傳感器工作原理

    大多數的雨水傳感器使用的是光學係統,由光發射二極管(LED)、光接收二極管(LRD)、周圍環境傳感器、電控製單元(ECU)和幾個鏡頭組成。

    由LED發出的光以全反射角度在擋風玻璃的外表麵反射,其角度必須在420(玻璃-空氣)和630(玻璃-水)之間。如果在擋風玻璃上遊說,一些光會雙倍射出,且這會引起從LRD出來的電流減少,電流以電子來評測,從LED發出的光反射到LRD的擋風玻璃區域被稱之為傳感器的“敏感區域”。僅僅當雨水滴到這個區域時,才可以被探測出來。為了由一個靈敏可靠的係統,擋風玻璃區域和靈敏區域之間必須要有一個較好的比例。

    二、汽車雨刮係統

    汽車擋風玻璃雨刮係統由雨傳感器、雨刮器電動機、杆式開關、繼電器和ECU組成。雨水傳感器安裝在擋風玻璃上,在掃除區域探測雨水時,雨刮器以一種能使駕駛者總有個很好的視角進行運動。有兩種不同的係統。

    1、獨立的雨水係統:在這種係統中,雨水傳感器直接與雨刮器杆式開關、雨刮器電動機繼電器和雨刮器電動機停止信號相連。

    2、網絡雨水傳感器:在這種係統中,雨水傳感器連接到總線上,它通過網絡接收所有信息並且發送所有命令。

    在駕駛者打開係統後,雨水傳感器控製了所有的掃除行為,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係統如何反映由不同的期望,因此,靈敏度設置可以使係統滿足駕駛者不同的需要。Bosch新推出的雨刮器電機可以不斷變化速度進行連續掃除。

    三、信號評測

    1、 發射器

    發射器由模-數轉換器(DAC)和電源組成。DAC的模擬電壓控製決定了LED發射出的光的強度,一般情況下使用2~4個LED。發射器的電流調節非常重要,因為光轉化的有效性是非常可變得且有一個溫度梯度。一般地,在LED中,光以脈動方式發射以減少損耗和增加電流。使用寬範圍的發射器電流的另一個原因是光通過擋風玻璃的發射沒有很好的規範且有很大的公差範圍。一般的擋風玻璃都有4~6mm厚且對垂直於表麵的IR由特定的發射級別。不同的供應商的上下限時不同的。

    2、接收器

    接收器有幾個LRD、電流-電壓轉換器、清除或低頻偏移的過濾器、放大器和ADC組成,它一般還包括微控製器。LRD有微控製器是由微控製器來控製著開和關。如果存在幹擾光時,LRD會被關閉。發射的寬範圍是使用可變的電流-電壓轉換來確保接收器係統的餘下部分具有良好條件的原因。在轉換以後,幸好被過濾。所有的DC或低頻幹擾都會被去掉以獲得純粹的信號。幹擾一般由周圍環境的光引起,幹擾的量有微控製器來測量以決定光路是令人滿意,還是被陽光所飽和,且會給出一個信號精度指示。過濾後的信號被ADC放大、轉換。

    3、微控製器

    微控製器控製整個係統且對信號進行測評。在測量執行之前,最佳工作點被測評。同過測試來進行測評工作。在接收器中的轉換比例最不希望在具有最大發射電流的ADC中有飽和信號。在發射電流被測評後,它在接收器裏生成信號。它在定義了上下限之間。上限是由飽和效應決定而不是由ADC的精度決定。傳感器在操作點開始工作。幹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則係統用來測評正確的掃除策略,而且,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,因為水珠對可見度由較大的影響,尤其是如果有其它車輛的明亮前燈照著的時候,所以,靈敏度會增加。

    四、掃除模式

    不同的掃除模式用於對所有雨水條件進行性能優化。

    1、直接模式

    在直接模式中,有一個以低雨刮速度的單一擦拭動作。當自動模式達開時和當係統探測到幹燥的擋風玻璃時,這是一個最基本的工作狀態。從這種狀態中,每次下雨事件都會直接觸發單一擦拭運動。在擦拭過程中,係統以低速度決定停、接續擦拭或轉換到高速擦拭。

    2、間歇模式

    這種模式是用於下雨的情況且以低速運行單一擦拭。每隔幾秒鍾,傳感器就會探測雨滴,兩次下雨之間的時間決定了兩次單一擦拭之間的間歇。在每次間歇的終了時,時間會被重新計算,雨越多,間歇越短,反之亦然。在計算中,前次間歇會被考慮進來以達到一種和諧的狀態。否則“神經性的行為”將會惹煩駕駛者。如果計算的間歇要比最大間歇還要長,則係統會轉到直接模式。在每一個擦拭循環中,傳感器會檢查決定是進行轉換還是繼續擦拭。

    3、連續擦拭

    在擦拭循環中,下雨的次數會被計算且雨滴的大小也會被評測,者用於得到雨強度的信息。根據這一強度,雨水傳感器會產生低速、高速或具體的擦拭速度(如50r/min)。動態滯後,它在最後的循環中依靠這一事件,會阻止係統從一種速度快速地轉換成另一種速度。使用刮雨器電動機停止信號的時間基準確保在所有條件下對所有雨刮器電動機正確操作。如果電動機以低速進行擦拭,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生機械應力。  

來源:中國自動化網

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