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2024年6月4日发(作者:)
汽车雨量传感器是什么?作用在哪?
雨量传感器主要是用来检测是否下雨及雨量的大小。
当汽车在雨雪天等恶劣天气下行车时,由雨量传感器向微电
脑提供信号,微电脑自动调整前照灯的宽度、远近度,明暗
度;同时天窗系统也会自动关闭车窗。
为确保驾驶员在雨天具有良好的视线,汽车挡风玻璃
上装有自动雨刷,在下雨天,当传感器检测到有雨水落到了
挡风玻璃上,就对雨刷发出指令使其开始工作,车的前挡风
玻璃上的雨水即被清除了。且智能控制系统探测并分析雨刮
器的刮雨频率,提高驾驶员的视觉效果,保证了视线通畅,
确保行车安全。
平常的车都只是慢中快三个档位,有时候慢档不够;快
档太快,如果有雨量感应器就不用这么费事了,它可以根据
雨水在玻璃上的水量自动刷。
雨量传感器的种类和原理
常见的雨量传感器主要有流量式雨量传感器、静电式
雨量传感器、压电式雨量传感器,红外线式雨滴传感器。
流量式雨滴传感器
如图所示,S1/S2/S3为流量监测电极板,S1-S2为
2.5cm,距离较近,小雨量时T1先导通,J1吸合,雨刮低速
转动;S1-S3为3cm距离较远,大雨量时T2先导通,J2继
电器吸合,常开触点接通,雨刮电机高速转动。
电容式雨量传感器
如图所示,静电面积S,电极间的间隔d不变,则电
容C只有介电系数ɛ决定,因水和空气的介电系数ɛ值不
同,C随雨滴的大小而变,利用静电容的变化,改变振荡电
路的振荡频率,从而控制雨刮器的动作。
压电式雨量传感器
现在的雨量检测刮雨器,将雨量传感器检测出的雨量
变成电信号,根据电信号的大小,自动设定刮雨器的工作时
间间隔,控制刮雨器的动作。在这个系统中雨量传感器的作
用最重要。下面就介绍利用压电振子的传感器:压电振子利
用压电效应将机械位移(振动)变成电信号。如图,压电振
子受到雨淋,按照雨滴的强弱和雨量做振动。
雨滴传感器由振动板、压电元件、放大电路、壳体及
阻尼橡胶构成,如图所示。
振动板的功用是接收雨滴冲击的能量,按自身固有振
动频率进行弯曲振动,并将振动传递给内侧压电元件上,压
电元件把从振动板传递来的变形转换成电压。雨滴检测用传
感器上的压电元件,当压电元件上出现机械变形时,在两侧
的电极上就会产生电压。所以,当雨滴落到振动板上时,压
电元件上就会产生电压,电压大小与加到振动板上的雨滴能
量成正比,一般为0 5mV至300mV。放大电路将压电元件
上产生的电压信号放大后再输人到刮水器放大器中。放大器
由晶体管、IC块、电阻、电容器等部件组成。
当雨滴接触到传感器表面是,在传感器内部产生随雨
滴强度和频率变化的电压变换,该电压波形经传感器内部放
大器放大,存储入功率放大器内部。当当信号达到一定值时,
经过电路输入雨刮器驱动电路,雨刮器随即启动开始刮雨。
红外线式雨滴传感器
原理:发光二极管发出的光经过透镜系统调整后,成
平行光状态照射到挡风玻璃上;当玻璃干燥时、光线将发生
全反射,并经过透镜系统成平行光状态被接收器件接收,输
出最大值100%;当玻璃上有雨水、雨滴时,由于折射率改
变,光线将不能发生全反射,而是视水滴面积大小发生部分
反射,此时接收管只收到部分信号,按照百分率比值能够计
算出雨量大小。
光的反射:当光照射到物体表面时,有一部分的光会
被物体反射回来,这种现象叫做光的反射。
光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播
方向发生偏折,这种现象叫光的折射。
当光射到两种介质界面,只产生反射而不产生折射的
现象.当光由光密介质射向光疏介质时,折射角将大于入射
角.当入射角增大到某一数值时,折射角将达到90°,这时
在光疏介质中将不出现折射光线,只要入射角大于或等于上
述数值时,均不再存在折射现象,这就是全反射。
根据上述光学原理,若让LED红外线发射器按入射角
大于42°小于63°,射入挡风玻璃,这样形成红外光全反射,
反射线由光电管全部接收。
在没有雨水接触挡风玻璃时:
1.从雨滴传感器里的LED向挡风玻璃发射红外线
2.所发射的红外线通过透镜,并从挡风玻璃反射回来。
3.从挡风玻璃反射回来的红外线被雨滴传感器中的光
敏二极管接收。
4.光敏二极管接收红外线光,雨滴传感器中的微型电
子计算机根据反射率计算降雨量,并将此转换成电信号,然
后将挡风玻璃刮水控制信号发送到自动光、雨刮器控制模
块。
外线光折射,反射光线减弱,雨量越大,折线(散射)
光线越多,反射线减弱。
在有雨水接触挡风玻璃时:
1.从雨滴传感器里的LED向挡风玻璃发射红外线。
2.所发出的红外线通过透镜被挡风玻璃接收,并被接
触挡风玻璃的雨水散射。
3.没有扩散的红外光被挡风玻璃反射,并由雨滴传感
器里面的光敏二极管接收。
4.光敏二极管接收红外线光,雨滴传感器中的微型计
算机根据反射率计算降雨量,并将此转换成电信号,然后将
挡风玻璃刮水控制信号送到自动光、雨刮器控制模块。
主流雨量传感器的优缺点
目前市场上主流的雨量传感器为电容式和红外线式
电容式雨量传感器
优点:雨量变化引起电容介电系数变化效果明显,电
容容量改变速度快;
缺点:雨量变化引起的电容容量改变范围有限且电容
量本身很小,测量困难。传感器分布电容难处理,易受外界
电磁干扰影响。安装在汽车外面,受工作环境影响。
红外散射式雨量传感器
优点:雨量引起光强变化效果明显,光电受转换技术
成熟,不容易受电磁干扰。安装在车内,不受工作环境影响;
缺点:受背景光的干扰,光电转换信号弱,信号易被
噪声淹没。
通过比较,基于光强变化的传感器是一个理想的选择。
基于光强变化的传感器安装在汽车挡风玻璃内侧,不与雨水
直接接触,在挡风玻璃的保护下,能够长期稳定工作。基于
光强变化的传感器有两类,一类是可见光,一类是红外光。
使用可见光的传感器,工作时有光线射出。容易对驾驶者造
成影响,而且,根据雨滴对光线的散射作用研究,南滴对红
外线的散射有明显的规律性。雨滴越大,散射越强。所以目
前主流产品为红外散射式雨量传感器。
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