一种汽车自动雨刮控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种汽车自动雨刮控制系统，包括控制模块和运行模块，控制模块包括雨量传感器、雨刷控制器、雨刷组合开关和雨刷电机，雨量传感器连接雨刷控制器，雨刷组合开关分别连接雨刷控制器和雨刷电机，本发明安全性好，传感器可靠性高，外观美好，安装方式简单，能够有效的检测出汽车挡风玻璃上的雨水，实现了自动控制雨刷工作的目的。
【专利说明】一种汽车自动雨刮控制系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车零部件，具体涉及一种汽车自动雨刮控制系统。
【背景技术】
[0002] 目前国内交通拥堵日趋严重，尤其是大城市的交通情况十分糟糕，我国又是一个 多雨的国家，在雨天行车的时间会很多，这就使得本就严峻的交通状况更加雪上加霜。尽 管每辆车都有雨刮器(大多数车辆上安装的是传统的手动雨刮器)，可以在雨天行车时刮除 挡风玻璃上的雨水，但是这些传统的雨刮器需要驾驶员分心去控制雨刷的启动时间和速 度，使驾驶员在恶劣环境的驾车过程中的注意力不能集中，特别是在高速公路上驾车难度 增大。据国际驾驶安全调查显示：雨天驾车，由雨刮器引起的交通事故率比平常高出大约5 倍。在整个汽车的结构中，雨刮器虽然是个比较小的零部件，但它的运作能有效保证雨天行 车的安全性，是安全驾驶的关键因素之一。因此如果汽车的雨刮器能够根据下雨状况而自 动调节其刮水速度和刮水的间隔时间，那么驾驶员就能在雨天更专注于其行驶路段的交通 环境状况，从而可以减少各种与此相关的交通惨案。
[0003] 目前有些高端的车辆如奥迪、宝马、奔驰等其他型号的高端车已经有了其特有的 雨量传感器来自动调节雨刮器的运转，但它们的雨量传感器大多是不通用的，只能在其自 己的车系上使用，而一些低端的车型以及卡车、公共汽车等都是没有雨量传感器的。这些低 端型的车辆占据全世界车辆的大部分，尤其是我国正从发展中国家逐渐转变为发达国家的 时期，小型自驾车的数量每年都在递增，这些年大多数都是没有雨量传感器来控制雨刮器 自动运转的，雨天交通事故也很多。
[0004] 目前国内对于车用雨量传感器的研发开展得不多，市面上关于这方面的产品质量 和数量都还满足需求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为解决上述不足，提供一种汽车自动雨刮控制系统。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 汽车自动雨刮控制系统，包括控制模块和运行模块，控制模块包括雨量传感器、雨刷控 制器、雨刷组合开关和雨刷电机，雨量传感器连接雨刷控制器，雨刷组合开关分别连接雨刷 控制器和雨刷电机，所述的雨量传感器包括雨量传感器水滴探测光路和雨量传感器电路， 所述的雨量传感器水滴探测光路包括红外LED光源、准直透镜、汽车前挡风玻璃、聚焦透镜 和硅光电池，红外LED光源连接准直透镜，准直透镜连接汽车前挡风玻璃，汽车前挡风玻璃 连接聚焦透镜，聚焦透镜连接硅光电池，所述的雨量传感器电路包括微控制单元、红外LED 发射电路、汽车挡风玻璃、硅光电池接收电路、前级放大电路、取样积分电路、反馈电路和差 分放大电路，微控制单元分别连接红外LED发射电路和差分放大电路，红外LED发射电路连 接汽车挡风玻璃，汽车挡风玻璃连接硅光电池接收电路，硅光电池接收电路连接前级放大 电路，前级放大电路连接取样积分电路，反馈电路连接红外LED发射电路，差分放大电路分 别连接取样积分电路和反馈电路。
[0007] 本发明还有这样一些技术特征： 所述的雨刷电机包括雨刷电机控制电路，雨刷电机控制电路包括开机检测电路、开关 电源电路、传感器供电电路和继电器电路。
[0008] 所述的前级放大电路采用微功率运算放大器TLV2254来对硅光电池输出的电流 进行放大处理。
[0009] 所述的取样积分电路包括模拟开关⑶4066的两路开关和一个差分放大器。
[0010] 所述的差分放大电路采用单电源低功耗仪用放大器INA332。
[0011] 所述的反馈电路的输出信号加载到红外发射电路的负反馈端，补偿滴落在雨量传 感器探测区域的雨滴引起接收到的红外光强的变化，使得红外发射光强和接收到的红外光 强维持动态平衡。
[0012] 所述的微控制单元采用STC12LE5204AD单片机芯片。
[0013] 所述的汽车自动雨刮控制系统用神经网络算法建立雨滴大小、雨滴频率与雨刷电 机速度、雨刷动作的间歇时间之间的对应关系。
[0014] 所述的运行模块包括接收雨水传感器发出的雨刷控制信息，控制雨刷电机速度， 延时相应的雨刷动作时间。
[0015] 本发明具有如下有益的效果： 本发明安全性好，传感器可靠性高，外观美好，安装方式简单，能够有效的检测出汽车 挡风玻璃上的雨水，实现了自动控制雨刷工作的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为本发明的雨刷控制结构图。
[0017] 图2为本发明的雨量传感器水滴探测光路图。
[0018] 图3为本发明的雨量传感器电路的系统结构图。
[0019] 图4为本发明的红外LED电路图。
[0020] 图5为本发明的前级放大电路图。
[0021] 图6为本发明的取样积分电路图。
[0022] 图7为本发明的反馈电路图。
[0023] 图8为本发明的差分放大电路图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明作进一步的说明： 实施例1 汽车自动雨刮控制系统，包括控制模块和运行模块，控制模块包括雨量传感器1、雨刷 控制器2、雨刷组合开关3和雨刷电机4,雨量传感器1连接雨刷控制器2,雨刷组合开关3 分别连接雨刷控制器2和雨刷电机4,所述的雨量传感器1包括雨量传感器水滴探测光路 和雨量传感器电路，所述的雨量传感器水滴探测光路包括红外LED光源5、准直透镜6、汽车 前挡风玻璃7、聚焦透镜8和硅光电池9，红外LED光源5连接准直透镜6，准直透镜6连接 汽车前挡风玻璃7,汽车前挡风玻璃7连接聚焦透镜8,聚焦透镜8连接硅光电池9,所述的 雨量传感器电路包括微控制单元10、红外LED发射电路11、汽车挡风玻璃12、硅光电池接 收电路13、前级放大电路14、取样积分电路15、反馈电路17和差分放大电路16,微控制单 元10分别连接红外LED发射电路11和差分放大电路16,红外LED发射电路11连接汽车 挡风玻璃12,汽车挡风玻璃12连接硅光电池接收电路13,硅光电池接收电路13连接前级 放大电路14,前级放大电路14连接取样积分电路15,反馈电路17连接红外LED发射电路 11，差分放大电路16分别连接取样积分电路15和反馈电路17,所述的雨刷电机包括雨刷 电机控制电路，雨刷电机控制电路包括开机检测电路、开关电源电路、传感器供电电路和继 电器电路，所述的前级放大电路米用微功率运算放大器TLV2254来对娃光电池输出的电 流进行放大处理，所述的取样积分电路包括模拟开关⑶4066的两路开关和一个差分放大 器，所述的差分放大电路采用单电源低功耗仪用放大器INA332,所述的反馈电路的输出信 号加载到红外发射电路的负反馈端，补偿滴落在雨量传感器探测区域的雨滴引起接收到的 红外光强的变化，使得红外发射光强和接收到的红外光强维持动态平衡，所述的微控制单 元采用STC12LE5204AD单片机芯片，所述的汽车自动雨刮控制系统用神经网络算法建立雨 滴大小、雨滴频率与雨刷电机速度、雨刷动作的间歇时间之间的对应关系，所述的运行模块 包括接收雨水传感器发出的雨刷控制信息，控制雨刷电机速度，延时相应的雨刷动作时间。
[0025] 实施例2 汽车雨量传感器采用红外散射式的原理，红外散射式雨量传感器安装在汽车挡风玻璃 内侧，不易受工作环境影响，雨量引起的光强变化比较明显，且不易受电磁干扰。
[0026] 红外LED发射的发散红外光经过准直透镜整理成平行光射向汽车前挡风玻璃， 汽车前挡风玻璃反射的红外光线由聚焦透镜汇聚到硅光电池。
[0027] 由MCU发出的调制方波驱动红外LED发出调制的红外探测光线射向汽车前挡 风玻璃；硅光电池接收从挡风玻璃反射回的红外光信号进行光电转换，由于硅光电池转换 的电信号远小于A/D转换模块的分辨率，因此需要利用前级放大电路将电信号进行放大； 取样积分电路按MCU发出的和发射方波相关的取样积分时序对前级放大电压信号进行分 时取样；差分放大电路对取样积分信号做差分放大处理，之后负反馈电路根据差分放大电 路的输出调节红外LED的发光强度。
[0028] 当挡风玻璃的敏感点上没有雨水时系统保持稳定状态，硅光电池接收到的光信号 保持稳定，既差分放大器的输出电压保持稳定。当下雨时，滴落在敏感点上的雨滴会引起 检测电路扰动，通过对差分放大器的输出电压进行AD采样可以检测出敏感点上突溅的水 滴。在雨水检测电路中加入负反馈电路后，本课题设计的红外反射式雨量传感器既可以适 应不同厚度的汽车挡风玻璃，也可以消除玻璃上的划痕、灰尘等干扰。
[0029] 频率调制的方波信号IFRP通过电阻R6加载到NPN型功率三极管Ql的基极， 三极管Ql工作在放大状态，红外LED发出调制的脉冲红外光，反馈电压加载在PNP型三 极管Q5的基极，反馈电压增大红外LED发光强度增强，反馈电压降低红外LED发光强度 减弱。
[0030] ⑶4066作为传感器信号取样积分器的模拟开关，每个⑶4066封装内部有4个 模拟开关，每个模拟开关有控制、输入、输出三个端子，其中端输出和输入端可互换。控制端 加高电平，则开关导通；控制端加低电平，则开关截止。模拟开关导通时，输入和输出端导通 电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，输入和输出端呈现很高的阻抗，可以看成为开路。模拟 开关可传输模拟信号和数字信号，可传输的模拟信号的上限截止频率为40MHz。各开关间 的串扰很小，典型值为-50dB。
[0031] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。
【权利要求】
1. 一种汽车自动雨刮控制系统，包括控制模块和运行模块，控制模块包括雨量传感器、 雨刷控制器、雨刷组合开关和雨刷电机，其特征在于： 雨量传感器连接雨刷控制器，雨刷组合开关分别连接雨刷控制器和雨刷电机，所述的 雨量传感器包括雨量传感器水滴探测光路和雨量传感器电路，所述的雨量传感器水滴探测 光路包括红外LED光源、准直透镜、汽车前挡风玻璃、聚焦透镜和硅光电池，红外LED光源连 接准直透镜，准直透镜连接汽车前挡风玻璃，汽车前挡风玻璃连接聚焦透镜，聚焦透镜连接 娃光电池，所述的雨量传感器电路包括微控制单兀、红外LED发射电路、汽车挡风玻璃、娃 光电池接收电路、前级放大电路、取样积分电路、反馈电路和差分放大电路，微控制单元分 别连接红外LED发射电路和差分放大电路，红外LED发射电路连接汽车挡风玻璃，汽车挡风 玻璃连接硅光电池接收电路，硅光电池接收电路连接前级放大电路，前级放大电路连接取 样积分电路，反馈电路连接红外LED发射电路，差分放大电路分别连接取样积分电路和反 馈电路。
2. 如权利要求1所述的汽车自动雨刮控制系统，其特征在于： 所述的雨刷电机包括雨刷电机控制电路，雨刷电机控制电路包括开机检测电路、开关 电源电路、传感器供电电路和继电器电路。
3. 如权利要求1所述的汽车自动雨刮控制系统，其特征在于： 所述的前级放大电路采用微功率运算放大器TLV2254来对硅光电池输出的电流进行 放大处理。
4. 如权利要求1所述的汽车自动雨刮控制系统，其特征在于： 所述的取样积分电路包括模拟开关⑶4066的两路开关和一个差分放大器。
5. 如权利要求1所述的汽车自动雨刮控制系统，其特征在于： 所述的差分放大电路采用单电源低功耗仪用放大器INA332。
6. 如权利要求1所述的汽车自动雨刮控制系统，其特征在于： 所述的反馈电路的输出信号加载到红外发射电路的负反馈端，补偿滴落在雨量传感器 探测区域的雨滴引起接收到的红外光强的变化，使得红外发射光强和接收到的红外光强维 持动态平衡。
7. 如权利要求1所述的汽车自动雨刮控制系统，其特征在于： 所述的微控制单元采用STC12LE5204AD单片机芯片。
8. 如权利要求1所述的汽车自动雨刮控制系统，其特征在于： 所述的汽车自动雨刮控制系统用神经网络算法建立雨滴大小、雨滴频率与雨刷电机速 度、雨刷动作的间歇时间之间的对应关系。
9. 如权利要求1所述的汽车自动雨刮控制系统，其特征在于： 所述的运行模块包括接收雨水传感器发出的雨刷控制信息，控制雨刷电机速度，延时 相应的雨刷动作时间。
【文档编号】B60S1/08GK104477132SQ201510000121
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2015年1月2日 优先权日:2015年1月2日
【发明者】刘迎春, 魏华峰, 吴敏 申请人:江苏新瑞峰信息科技有限公司