一種汽車自動雨刮控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種汽車自動雨刮控制系統(tǒng)，包括控制模塊和運行模塊，控制模塊包括雨量傳感器、雨刷控制器、雨刷組合開關和雨刷電機，雨量傳感器連接雨刷控制器，雨刷組合開關分別連接雨刷控制器和雨刷電機，本發(fā)明安全性好，傳感器可靠性高，外觀美好，安裝方式簡單，能夠有效的檢測出汽車擋風玻璃上的雨水，實現(xiàn)了自動控制雨刷工作的目的。
【專利說明】一種汽車自動雨刮控制系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車零部件，具體涉及一種汽車自動雨刮控制系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 目前國內(nèi)交通擁堵日趨嚴重，尤其是大城市的交通情況十分糟糕，我國又是一個 多雨的國家，在雨天行車的時間會很多，這就使得本就嚴峻的交通狀況更加雪上加霜。盡 管每輛車都有雨刮器(大多數(shù)車輛上安裝的是傳統(tǒng)的手動雨刮器)，可以在雨天行車時刮除 擋風玻璃上的雨水，但是這些傳統(tǒng)的雨刮器需要駕駛員分心去控制雨刷的啟動時間和速 度，使駕駛員在惡劣環(huán)境的駕車過程中的注意力不能集中，特別是在高速公路上駕車難度 增大。據(jù)國際駕駛安全調(diào)查顯示：雨天駕車，由雨刮器引起的交通事故率比平常高出大約5 倍。在整個汽車的結(jié)構(gòu)中，雨刮器雖然是個比較小的零部件，但它的運作能有效保證雨天行 車的安全性，是安全駕駛的關鍵因素之一。因此如果汽車的雨刮器能夠根據(jù)下雨狀況而自 動調(diào)節(jié)其刮水速度和刮水的間隔時間，那么駕駛員就能在雨天更專注于其行駛路段的交通 環(huán)境狀況，從而可以減少各種與此相關的交通慘案。
[0003] 目前有些高端的車輛如奧迪、寶馬、奔馳等其他型號的高端車已經(jīng)有了其特有的 雨量傳感器來自動調(diào)節(jié)雨刮器的運轉(zhuǎn)，但它們的雨量傳感器大多是不通用的，只能在其自 己的車系上使用，而一些低端的車型以及卡車、公共汽車等都是沒有雨量傳感器的。這些低 端型的車輛占據(jù)全世界車輛的大部分，尤其是我國正從發(fā)展中國家逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)達國家的 時期，小型自駕車的數(shù)量每年都在遞增，這些年大多數(shù)都是沒有雨量傳感器來控制雨刮器 自動運轉(zhuǎn)的，雨天交通事故也很多。
[0004] 目前國內(nèi)對于車用雨量傳感器的研發(fā)開展得不多，市面上關于這方面的產(chǎn)品質(zhì)量 和數(shù)量都還滿足需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為解決上述不足，提供一種汽車自動雨刮控制系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的： 汽車自動雨刮控制系統(tǒng)，包括控制模塊和運行模塊，控制模塊包括雨量傳感器、雨刷控 制器、雨刷組合開關和雨刷電機，雨量傳感器連接雨刷控制器，雨刷組合開關分別連接雨刷 控制器和雨刷電機，所述的雨量傳感器包括雨量傳感器水滴探測光路和雨量傳感器電路， 所述的雨量傳感器水滴探測光路包括紅外LED光源、準直透鏡、汽車前擋風玻璃、聚焦透鏡 和硅光電池，紅外LED光源連接準直透鏡，準直透鏡連接汽車前擋風玻璃，汽車前擋風玻璃 連接聚焦透鏡，聚焦透鏡連接硅光電池，所述的雨量傳感器電路包括微控制單元、紅外LED 發(fā)射電路、汽車擋風玻璃、硅光電池接收電路、前級放大電路、取樣積分電路、反饋電路和差 分放大電路，微控制單元分別連接紅外LED發(fā)射電路和差分放大電路，紅外LED發(fā)射電路連 接汽車擋風玻璃，汽車擋風玻璃連接硅光電池接收電路，硅光電池接收電路連接前級放大 電路，前級放大電路連接取樣積分電路，反饋電路連接紅外LED發(fā)射電路，差分放大電路分 別連接取樣積分電路和反饋電路。
[0007] 本發(fā)明還有這樣一些技術特征： 所述的雨刷電機包括雨刷電機控制電路，雨刷電機控制電路包括開機檢測電路、開關 電源電路、傳感器供電電路和繼電器電路。
[0008] 所述的前級放大電路采用微功率運算放大器TLV2254來對硅光電池輸出的電流 進行放大處理。
[0009] 所述的取樣積分電路包括模擬開關⑶4066的兩路開關和一個差分放大器。
[0010] 所述的差分放大電路采用單電源低功耗儀用放大器INA332。
[0011] 所述的反饋電路的輸出信號加載到紅外發(fā)射電路的負反饋端，補償?shù)温湓谟炅總?感器探測區(qū)域的雨滴引起接收到的紅外光強的變化，使得紅外發(fā)射光強和接收到的紅外光 強維持動態(tài)平衡。
[0012] 所述的微控制單元采用STC12LE5204AD單片機芯片。
[0013] 所述的汽車自動雨刮控制系統(tǒng)用神經(jīng)網(wǎng)絡算法建立雨滴大小、雨滴頻率與雨刷電 機速度、雨刷動作的間歇時間之間的對應關系。
[0014] 所述的運行模塊包括接收雨水傳感器發(fā)出的雨刷控制信息，控制雨刷電機速度， 延時相應的雨刷動作時間。
[0015] 本發(fā)明具有如下有益的效果： 本發(fā)明安全性好，傳感器可靠性高，外觀美好，安裝方式簡單，能夠有效的檢測出汽車 擋風玻璃上的雨水，實現(xiàn)了自動控制雨刷工作的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的雨刷控制結(jié)構(gòu)圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明的雨量傳感器水滴探測光路圖。
[0018] 圖3為本發(fā)明的雨量傳感器電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0019] 圖4為本發(fā)明的紅外LED電路圖。
[0020] 圖5為本發(fā)明的前級放大電路圖。
[0021] 圖6為本發(fā)明的取樣積分電路圖。
[0022] 圖7為本發(fā)明的反饋電路圖。
[0023] 圖8為本發(fā)明的差分放大電路圖。

【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明： 實施例1 汽車自動雨刮控制系統(tǒng)，包括控制模塊和運行模塊，控制模塊包括雨量傳感器1、雨刷 控制器2、雨刷組合開關3和雨刷電機4,雨量傳感器1連接雨刷控制器2,雨刷組合開關3 分別連接雨刷控制器2和雨刷電機4,所述的雨量傳感器1包括雨量傳感器水滴探測光路 和雨量傳感器電路，所述的雨量傳感器水滴探測光路包括紅外LED光源5、準直透鏡6、汽車 前擋風玻璃7、聚焦透鏡8和硅光電池9，紅外LED光源5連接準直透鏡6，準直透鏡6連接 汽車前擋風玻璃7,汽車前擋風玻璃7連接聚焦透鏡8,聚焦透鏡8連接硅光電池9,所述的 雨量傳感器電路包括微控制單元10、紅外LED發(fā)射電路11、汽車擋風玻璃12、硅光電池接 收電路13、前級放大電路14、取樣積分電路15、反饋電路17和差分放大電路16,微控制單 元10分別連接紅外LED發(fā)射電路11和差分放大電路16,紅外LED發(fā)射電路11連接汽車 擋風玻璃12,汽車擋風玻璃12連接硅光電池接收電路13,硅光電池接收電路13連接前級 放大電路14,前級放大電路14連接取樣積分電路15,反饋電路17連接紅外LED發(fā)射電路 11，差分放大電路16分別連接取樣積分電路15和反饋電路17,所述的雨刷電機包括雨刷 電機控制電路，雨刷電機控制電路包括開機檢測電路、開關電源電路、傳感器供電電路和繼 電器電路，所述的前級放大電路米用微功率運算放大器TLV2254來對娃光電池輸出的電 流進行放大處理，所述的取樣積分電路包括模擬開關⑶4066的兩路開關和一個差分放大 器，所述的差分放大電路采用單電源低功耗儀用放大器INA332,所述的反饋電路的輸出信 號加載到紅外發(fā)射電路的負反饋端，補償?shù)温湓谟炅總鞲衅魈綔y區(qū)域的雨滴引起接收到的 紅外光強的變化，使得紅外發(fā)射光強和接收到的紅外光強維持動態(tài)平衡，所述的微控制單 元采用STC12LE5204AD單片機芯片，所述的汽車自動雨刮控制系統(tǒng)用神經(jīng)網(wǎng)絡算法建立雨 滴大小、雨滴頻率與雨刷電機速度、雨刷動作的間歇時間之間的對應關系，所述的運行模塊 包括接收雨水傳感器發(fā)出的雨刷控制信息，控制雨刷電機速度，延時相應的雨刷動作時間。
[0025] 實施例2 汽車雨量傳感器采用紅外散射式的原理，紅外散射式雨量傳感器安裝在汽車擋風玻璃 內(nèi)側(cè)，不易受工作環(huán)境影響，雨量引起的光強變化比較明顯，且不易受電磁干擾。
[0026] 紅外LED發(fā)射的發(fā)散紅外光經(jīng)過準直透鏡整理成平行光射向汽車前擋風玻璃， 汽車前擋風玻璃反射的紅外光線由聚焦透鏡匯聚到硅光電池。
[0027] 由MCU發(fā)出的調(diào)制方波驅(qū)動紅外LED發(fā)出調(diào)制的紅外探測光線射向汽車前擋 風玻璃；硅光電池接收從擋風玻璃反射回的紅外光信號進行光電轉(zhuǎn)換，由于硅光電池轉(zhuǎn)換 的電信號遠小于A/D轉(zhuǎn)換模塊的分辨率，因此需要利用前級放大電路將電信號進行放大； 取樣積分電路按MCU發(fā)出的和發(fā)射方波相關的取樣積分時序?qū)η凹壏糯箅妷盒盘栠M行分 時取樣；差分放大電路對取樣積分信號做差分放大處理，之后負反饋電路根據(jù)差分放大電 路的輸出調(diào)節(jié)紅外LED的發(fā)光強度。
[0028] 當擋風玻璃的敏感點上沒有雨水時系統(tǒng)保持穩(wěn)定狀態(tài)，硅光電池接收到的光信號 保持穩(wěn)定，既差分放大器的輸出電壓保持穩(wěn)定。當下雨時，滴落在敏感點上的雨滴會引起 檢測電路擾動，通過對差分放大器的輸出電壓進行AD采樣可以檢測出敏感點上突濺的水 滴。在雨水檢測電路中加入負反饋電路后，本課題設計的紅外反射式雨量傳感器既可以適 應不同厚度的汽車擋風玻璃，也可以消除玻璃上的劃痕、灰塵等干擾。
[0029] 頻率調(diào)制的方波信號IFRP通過電阻R6加載到NPN型功率三極管Ql的基極， 三極管Ql工作在放大狀態(tài)，紅外LED發(fā)出調(diào)制的脈沖紅外光，反饋電壓加載在PNP型三 極管Q5的基極，反饋電壓增大紅外LED發(fā)光強度增強，反饋電壓降低紅外LED發(fā)光強度 減弱。
[0030] ⑶4066作為傳感器信號取樣積分器的模擬開關，每個⑶4066封裝內(nèi)部有4個 模擬開關，每個模擬開關有控制、輸入、輸出三個端子，其中端輸出和輸入端可互換?？刂贫?加高電平，則開關導通；控制端加低電平，則開關截止。模擬開關導通時，輸入和輸出端導通 電阻為幾十歐姆；模擬開關截止時，輸入和輸出端呈現(xiàn)很高的阻抗，可以看成為開路。模擬 開關可傳輸模擬信號和數(shù)字信號，可傳輸?shù)哪M信號的上限截止頻率為40MHz。各開關間 的串擾很小，典型值為-50dB。
[0031] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術 人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
【權(quán)利要求】
1. 一種汽車自動雨刮控制系統(tǒng)，包括控制模塊和運行模塊，控制模塊包括雨量傳感器、 雨刷控制器、雨刷組合開關和雨刷電機，其特征在于： 雨量傳感器連接雨刷控制器，雨刷組合開關分別連接雨刷控制器和雨刷電機，所述的 雨量傳感器包括雨量傳感器水滴探測光路和雨量傳感器電路，所述的雨量傳感器水滴探測 光路包括紅外LED光源、準直透鏡、汽車前擋風玻璃、聚焦透鏡和硅光電池，紅外LED光源連 接準直透鏡，準直透鏡連接汽車前擋風玻璃，汽車前擋風玻璃連接聚焦透鏡，聚焦透鏡連接 娃光電池，所述的雨量傳感器電路包括微控制單兀、紅外LED發(fā)射電路、汽車擋風玻璃、娃 光電池接收電路、前級放大電路、取樣積分電路、反饋電路和差分放大電路，微控制單元分 別連接紅外LED發(fā)射電路和差分放大電路，紅外LED發(fā)射電路連接汽車擋風玻璃，汽車擋風 玻璃連接硅光電池接收電路，硅光電池接收電路連接前級放大電路，前級放大電路連接取 樣積分電路，反饋電路連接紅外LED發(fā)射電路，差分放大電路分別連接取樣積分電路和反 饋電路。
2. 如權(quán)利要求1所述的汽車自動雨刮控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述的雨刷電機包括雨刷電機控制電路，雨刷電機控制電路包括開機檢測電路、開關 電源電路、傳感器供電電路和繼電器電路。
3. 如權(quán)利要求1所述的汽車自動雨刮控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述的前級放大電路采用微功率運算放大器TLV2254來對硅光電池輸出的電流進行 放大處理。
4. 如權(quán)利要求1所述的汽車自動雨刮控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述的取樣積分電路包括模擬開關⑶4066的兩路開關和一個差分放大器。
5. 如權(quán)利要求1所述的汽車自動雨刮控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述的差分放大電路采用單電源低功耗儀用放大器INA332。
6. 如權(quán)利要求1所述的汽車自動雨刮控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述的反饋電路的輸出信號加載到紅外發(fā)射電路的負反饋端，補償?shù)温湓谟炅總鞲衅?探測區(qū)域的雨滴引起接收到的紅外光強的變化，使得紅外發(fā)射光強和接收到的紅外光強維 持動態(tài)平衡。
7. 如權(quán)利要求1所述的汽車自動雨刮控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述的微控制單元采用STC12LE5204AD單片機芯片。
8. 如權(quán)利要求1所述的汽車自動雨刮控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述的汽車自動雨刮控制系統(tǒng)用神經(jīng)網(wǎng)絡算法建立雨滴大小、雨滴頻率與雨刷電機速 度、雨刷動作的間歇時間之間的對應關系。
9. 如權(quán)利要求1所述的汽車自動雨刮控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述的運行模塊包括接收雨水傳感器發(fā)出的雨刷控制信息，控制雨刷電機速度，延時 相應的雨刷動作時間。
【文檔編號】B60S1/08GK104477132SQ201510000121
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2015年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月2日
【發(fā)明者】劉迎春, 魏華峰, 吳敏 申請人:江蘇新瑞峰信息科技有限公司