专利名称：一种基于接近觉传感器的智能雨刮控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于接近觉传感器的智能雨刮控制装置。
背景技术：
在中高档轿车上，自动雨刮装置取代传统手动雨刮装置已是必然趋势。近年来，国内外轿车上安装的自动雨刮器基本采用光电式雨量传感器，该类装置的不足之处是价格偏高，且通用性欠佳，装置的控制软件需根据车型、前档玻璃的材质和安装角度的差异量身定做。本申请人在2002年公开的发明专利——智能雨刮器，它采用的穿透式雨量传感器是一种真正意义上的直接雨量传感器，可弥补光电式雨量传感器的不足，但其工艺要求甚高。
实用新型内容本实用新型针对上述问题提供一种基于接近觉传感器的智能雨刮控制装置，它能自动随雨水的变化及时调整汽车雨刮器电动机的转速挡，且具有结构简单，便于安装的优点。
本实用新型提供的技术方案是一种基于接近觉传感器的智能雨刮控制装置，由接近觉传感器及其信号调理电路、A/D转换电路、微处理器和雨刮电机调速电路组成，传感器信号调理电路输出端与A/D转换电路的输入端相连，A/D转换电路的输出端与控制端和微处理器的I/O口相接，微处理器的I/O脚与雨刮电机调速电路的输入端相连。
上述接近觉传感器由附着在绝缘材质底板面上的作为两组金属泊条及附着在两组金属泊条表面的绝缘防水层构成，这两组金属泊条构成电容器的两极，每组金属泊条通过导线与信号调理电路输入端相连。
上述接近觉传感器的绝缘防水层的表面为曲面。
上述接近觉传感器的两组金属泊条和绝缘防水层上方设有与绝缘材质底板固联的金属罩，金属罩上设有若干进水孔。
上述接近觉传感器及其信号调理电路由ICL8038正弦波发生器电路、接近觉传感器测量电路、正弦波90度移相器、移相正弦波幅度调整电路、正弦波/方波转换电路、模拟开关4066A、有源低通滤波器、、同相放大器、由运放器和D/A转换芯片DAC0832组成的调零电路构成；ICL8038正弦波发生器电路输出端与正弦波90度移相器的输入端相连，正弦波90度移相器的输出端与移相正弦波幅度调整电路的输入端相连，移相正弦波幅度调整电路的输出端与正弦波/方波转换电路的输入端相连，正弦波/方波转换电路的输出端与模拟开关4066A的控制端相连，模拟开关4066A的输入端与接近觉传感器测量电路输出端相连，模拟开关4066A的输出端与有源低通滤波器输入端相连，有源低通滤波器的输出端与同相放大器的输入端相连，同相放大器的输出端连接调零电路的输入端DAC0832输入端和相应控制端与微处理器的I/O口相接，DAC0832输出端和运放器的输入端相接。
上述雨刮电机调速电路由光耦合器、大功率场效应管、保护二极管、雨刮电机和续流二极管组成，光耦合器输入端与微处理器的I/O脚相连，光耦合器输出端与大功率场效应管的栅极相连，保护二极管阴极与大功率场效应管的漏极相连，保护二极管阳极与大功率场效应管的源极相连，大功率场效应管的漏极通过雨刮电机接蓄电池+12伏电源，续流二极管阴极与蓄电池+12伏电源相连，续流二极管阳极与大功率场效应管的漏极相连。
本实用新型还可设有看门狗电路，它的控制脚和输出脚与微处理器I/O脚相连。
上述A/D转换电路采用AD574型A/D转换芯片，它的的输出端和控制端分别与微处理器的I/O口相接。
上述设有雨刮电机转速微调电路，雨刮电机转速微调电路的按键输出信号除连至微处理器的P1.0 P1.1 I/O脚外，还通过与门和微处理器的外部请求信号输入脚INT0相连。
本实用新型提供一种基于接近觉传感器的智能雨刮装置，它能自动随雨水的变化及时调整汽车雨刮器电动机的转速挡。本实用新型应用了接近觉传感器作为雨量感知器，在原理上与穿透式雨量传感器大相径庭，可将雨量变化聚类分挡为对应大、中、小雨的电信号变化，能完全满足汽车雨刮电机三挡(高、低、间歇)调速要求。对比穿透式雨量传感器，接近觉雨量传感器可直接辨识雪花、冻雨，毋须加温融雪措施，冬季使用时、不仅可节约能源，且具有工艺简单，结构精巧，便于安装诸优点；本装置采用了接近觉传感器信号调理电路，A/D转换电路和嵌入式微处理器等。雨量(雪花、冻雨)大小的变化经接近觉传感器信号调理电路输出到A/D转换电路，采样量化后接入嵌入式微处理器，嵌入式微处理器运算后控制雨刮电机工作在最佳转速挡上(高、低、间歇三挡调速)，另外为满足个性化刮速要求，本装置还设有雨刮电机转速微调功能，以保证驾驶员拥有良好视线。本实用新型还具有工作可靠，抗干扰能力强，实时性好，结构简单，便于安装，性价比高等优点，可广泛应用于各类汽车，内燃机车等雨刮电机分档调速的工作场合。
图1是本实用新型的总体结构示意图；图2是本实用新型的接近觉传感器结构示意图；图3是本实用新型具有金属罩的接近觉传感器结构示意图；图4是图3的A-A剖视图；图5是本实用新型的接近觉传感器信号调理和A/D转换电路原理图；
图6是本实用新型的看门狗和电源监控电路、雨刮电机调速电路、雨刮电机转速微调电路和存储电路以及它们分别与微处理器的连接原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细的描述图1中整套装置由以下几部分构成接近觉传感器及其信号调理电路1、A/D转换电路2，微处理器3、看门狗电路4、雨刮电机调速电路5、雨刮电机转速微调电路6和存储电路7组成。
图2、图3、图4中所示的接近觉传感器由附着在绝缘材质底板8板面上的两组金属泊条9、11及附着在两组金属泊条表面的绝缘防水层10构成，这两组金属泊条9、11构成电容器的两极，两组金属泊条9、11通过导线a、b与信号调理电路输入端相连。接近觉传感器表面紧贴绝缘防水涂层10，可感知打在该涂层上的雨量大小，具有灵敏度高、响应快等特点。两组金属泊条9、11和绝缘防水层10上方还可设置与绝缘材质底板8固联的金属罩12，金属罩上设有若干进水孔13。绝缘防水涂层10的表面最好设为曲面(如通过将绝缘材质底板面8设为曲面来实现，或者仅将防水涂层10的表面处理成曲面)，以便于绝缘防水涂层10上的雨水流散，有利于接近觉传感器对雨量变化的辨识与测量。固联于底板8的金属罩12应接地(搭铁)，从而组成具有屏蔽作用的保护极，具有较好的抗电磁干扰功能(对于电磁干扰影响甚微的场合，亦可考虑省略金属罩)。
图5中，本实用新型的接近觉传感器及其信号调理电路1包括了ICL8038正弦波发生器电路，接近觉传感器JS的测量电路U4，正弦波90度移相器U1A，移相正弦波幅度调整电路U1B，正弦波/方波转换电路U2A。如出现降雨，雨量的大小实时地转换为JS输出的电信号的变化，U4输出的正弦交流电压幅度正比于JS输出信号。ICL8038正弦波发生器电路的输出信号既是JS的测量电路U4的激励源，又是正弦波90度移相器的参考信号源，该输出一路接JS，一路接正弦波90度移相器U1A输入端。正弦波90度移相器U1A输出至正弦波幅度调整电路U1B，再经正弦波/方波转换电路U2A完成波形转换后输出至模拟开关4066A的开关控制端，模拟开关4066A的输入端与JS测量电路U4输出端相连，所以JS测量电路U4输出的正弦信号与移相90度后的同频方波通过模拟开关4066A实现相关运算，运算结果输出至有源低通滤波器U6，JS输出的电信号越大，有源低通滤波器U6输入信号的幅度越大，把该输入信号转换成电平信号输出的电平幅度就越大。有源低通滤波器U6的输出经同相放大器U7接入由运放器U8、U9和D/A转换芯片DAC0832组成的调零电路输入端DAC0832输入端和相应控制端与微处理器AT89C51的P0P2P3 I/O口相接，DAC0832输出端和运放器U8输入端相接，U8输出端接入U9输入端。U9输出端接入A/D转换器U11(AD574)输入端，U11的输出端和相应控制端与微处理器AT89C51的P0P2 I/O口相接，微处理器可通过I/O口读入U11转换结果以判断出是否下雨以及雨量的大小。
图6中，为确保微处理器可靠工作，本实用新型还采用了看门狗电路U12，该电路以微处理器监控芯片MAX813L为核心搭建，该芯片的控制脚与微处理器AT89C51的P1.7 I/O脚相连，该芯片输出脚与微处理器AT89C51的REST脚相连，如由于各种干扰使微处理器AT89C51控制程序跑飞或发生掉电情况，微处理器监控芯片MAX813L将通过与非门U13A、或门U14A输出复位信号以使微处理器AT89C51恢复正常运行。本实用新型的雨刮电机调速电路5由光耦合器OPTO、大功率场效应管Q2、保护二极管D2、雨刮电机MOTOR和续流二极管D1组成，光耦合器OPTO输入端与微处理器AT89C51的P1.2 I/O脚相连，光耦合器OPTO输出端与大功率场效应管Q2的栅极相连，保护二极管D2阴极与Q2的漏极相连，保护二极管D2阳极与大功率场效应管Q2的源极相连，大功率场效应管Q2的漏极通过雨刮电机MOTOR接蓄电池+12伏电源，续流二极管D1阴极与蓄电池+12伏电源相连，续流二极管D1阳极与大功率场效应管Q2的漏极相连。驾驶员可通过雨刮电机转速微调电路6的两个按键改变转速微调量，转速微调量越大，同等雨量条件下雨刮电机的转速越快。雨刮电机转速微调电路6中的“+1”键为转速微调量递加1键，“-1”键为转速微调量递减1键，两个按键的输出信号除连至微处理器AT89C51的P1.0 P1.1 I/O脚外，还通过与门U15和微处理器AT89C51的外部请求信号输入脚INT0相连。每按一次键，微处理器AT89C51执行中断服务程序微处理器AT89C51的P2.0 I/O脚通过晶体管Q1驱动喇叭SPEAKER1响一声，在完成微调量递加或递减后将其写入存储电路保存起来。存储电路主要采用串行EEPRROM芯片24WC01，它的SDA、SCL脚分别与微处理器AT89C51的P2.1P2.2I/O脚构成I2C总线连接关系。微处理器AT89C51根据读入的A/D转换器U11的雨量转换结果，并参考转速微调量的大小，相应改变P1.2 I/O脚向雨刮电机调速电路5输出的PWM(脉宽调制)驱动信号的占空比大小，从而实现对雨刮电机MOTOR的PWM调速。
权利要求1.一种基于接近觉传感器的智能雨刮控制装置，其特征在于由接近觉传感器及其信号调理电路、A/D转换电路、微处理器和雨刮电机调速电路组成，传感器信号调理电路输出端与A/D转换电路的输入端相连，A/D转换电路的输出端与控制端和微处理器的I/O口相接，微处理器的I/O脚与雨刮电机调速电路的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的智能雨刮控制装置，其特征在于接近觉传感器由附着在绝缘材质底板面上的两组金属泊条及附着在两组金属泊条表面的绝缘防水层构成，这两组金属泊条构成电容器的两极，每组金属泊条通过导线与信号调理电路输入端相连。
3.根据权利要求1或2所述的智能雨刮控制装置，其特征在于接近觉传感器的绝缘防水层的表面为曲面。
4.根据权利要求1或2所述的智能雨刮控制装置，其特征在于接近觉传感器的两组金属泊条和绝缘防水层上方设有与绝缘材质底板固联的金属罩，金属罩上设有若干进水孔。
5.根据权利要求1或2所述的智能雨刮控制装置，其特征在于接近觉传感器及其信号调理电路由ICL8038正弦波发生器电路、接近觉传感器测量电路、正弦波90度移相器、移相正弦波幅度调整电路、正弦波/方波转换电路、模拟开关4066A、有源低通滤波器、、同相放大器、由运放器和D/A转换芯片DAC0832组成的调零电路构成；ICL8038正弦波发生器电路输出端与正弦波90度移相器的输入端相连，正弦波90度移相器的输出端与移相正弦波幅度调整电路的输入端相连，移相正弦波幅度调整电路的输出端与正弦波/方波转换电路的输入端相连，正弦波/方波转换电路的输出端与模拟开关4066A的控制端相连，模拟开关4066A的输入端与接近觉传感器测量电路输出端相连，模拟开关4066A的输出端与有源低通滤波器输入端相连，有源低通滤波器的输出端与同相放大器的输入端相连，同相放大器的输出端连接调零电路的输入端DAC0832输入端和相应控制端与微处理器的I/O口相接，DAC0832输出端和运放器的输入端相接。
6.根据权利要求1或2所述的智能雨刮控制装置，其特征在于雨刮电机调速电路由光耦合器、大功率场效应管、保护二极管、雨刮电机和续流二极管组成，光耦合器输入端与微处理器的I/O脚相连，光耦合器输出端与大功率场效应管的栅极相连，保护二极管阴极与大功率场效应管的漏极相连，保护二极管阳极与大功率场效应管的源极相连，大功率场效应管的漏极通过雨刮电机接蓄电池+12伏电源，续流二极管阴极与蓄电池+12伏电源相连，续流二极管阳极与大功率场效应管的漏极相连。
7.根据权利要求1或2所述的智能雨刮控制装置，其特征在于设有看门狗电路，它的控制脚和输出脚与微处理器I/O脚相连。
8.根据权利要求1或2所述的智能雨刮控制装置，其特征在于A/D转换电路采用AD574型A/D转换芯片，它的的输出端和控制端分别与微处理器的I/O口相接。
9.根据权利要求1或2所述的智能雨刮控制装置，其特征在于设有雨刮电机转速微调电路，雨刮电机转速微调电路的按键输出信号除连至微处理器的P1.0 P1.1 I/O脚外，还通过与门和微处理器的外部请求信号输入脚INT0相连。
专利摘要本实用新型提供一种基于接近觉传感器的智能雨刮装置，由接近觉传感器及其信号调理电路、A/D转换电路、微处理器和雨刮电机调速电路组成，传感器信号调理电路输出端与A/D转换电路的输入端相连，A/D转换电路的输出端与控制端和微处理器的I/O口相接，微处理器的I/O脚与雨刮电机调速电路的输入端相连。本实用新型具有灵敏度高，结构精巧，便于安装诸优点，将其安装在汽车前部迎雨方向，可实时辨识并检测雨量(雪花、冻雨)大小，由本装置的嵌入式微处理器指令雨刮电机自动调整在最佳转速(档)状态工作，驾驶员无需频繁操作雨刮器手动开关即能始终拥有良好视线。本装置具有工作可靠，抗干扰能力强，实时性好，性价比高等优点。
文档编号B60S1/04GK2812064SQ20052009722
公开日2006年8月30日 申请日期2005年7月19日 优先权日2005年7月19日
发明者熊昌仑, 邓华, 高建新 申请人:武汉大学