轨道车辆全自动雨刮控制系统的制作方法

本实用新型涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种轨道车辆全自动雨刮控制系统。

背景技术：

随着轨道交通行业的蓬勃发展，轨道列车的数量不断增长。现有的大部分轨道车辆的雨刮器是需要手动调节雨刷速度的，虽然可以在雨天刮除挡风玻璃上的雨水，但是驾驶员在雨量大小不同时需要手动调节雨刮器的速度，这就分散了驾驶员的精力，从而增加了驾驶员在雨天的驾驶难度，并增加了发生交通意外的可能性。

针对上述问题，设计一种轨道车辆全自动雨刮控制系统，雨刮器能够自动检测雨量的大小和智能的调节雨刮器的速度，使得驾驶员在雨天行车时可以集中精力观察路况，便可减少驾驶员由于分散注意力操作雨刮器而导致的交通意外。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种轨道车辆全自动雨刮控制系统，所述的全自动雨刮控制系统采用灰度传感器检测雨量大小，并通过单片机控制雨刷的刮水频率，提高驾驶的难易程度和驾驶的安全性，本实用新型结构简单，操作方便，运行较为稳定，自动刮雨效果较为显著。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种轨道车辆全自动雨刮控制系统，包括灰度传感器、中央处理单元、电源单元、电机驱动单元、电机单元以及雨刮器，所述灰度传感器分布在轨道列车前挡风玻璃处，其特征在于：所述灰度传感器用于检测雨量的大小，并将雨量信息-传送给所述中央处理单元；所述中央处理单元对接收的雨量信息进行处理得出控制命令后，传送给所述电机驱动单元；所述电机驱动单元对所述中央处理单元发出的控制命令进行识别得出驱动信号后，将驱动信号传输给所述电机单元；所述电机单元根据所述驱动信号的指令要求驱动雨刮器工作，所述电源单元为所述灰度传感器、中央处理单元、电机驱动单元、电机单元供电。

作为本实用新型的进一步改进，所述电源单元包括24v蓄电池组、稳压模块，所述稳压模块将24v电压转换成稳定的5v电压后并联输出给所述灰度传感器、中央处理单元、电机驱动单元。

作为本实用新型的进一步改进，所述稳压模块包括lm2940稳压芯片。

作为本实用新型的进一步改进，所述电机单元包括2只相同的减速直流电机。

作为本实用新型的进一步改进，所述中央处理单元采用mc9s12xs128单片机作为微控制核心。

作为本实用新型的进一步改进，在所述mc9s12xs128单片机与所述电机驱动单元之间串联光耦隔离芯片，将所述mc9s12xs128单片机与所述电机驱动单元隔离开，减小电路间的相互干扰。

作为本实用新型的进一步改进，所述光耦隔离芯片为tlp521-2芯片。

作为本实用新型的进一步改进，所述电机驱动单元选用带场效应管的全桥驱动电路，所述全桥驱动电路由两片bts7970芯片组成。

作为本实用新型的进一步改进，所述电机驱动单元选用带场效应管的全桥驱动电路，所述全桥驱动电路由两片bts7970芯片组成。

本实用新型的有益效果是：采用本实用新型轨道车辆全自动雨刮控制系统，通过灰度传感器检测雨量大小并将雨量信息传送给中央处理单元，经中央处理单元对雨量信息处理后形成相应的控制指令，以控制雨刮器的刮水频率，实现了全自动雨刮控制功能，提高了驾驶的安全性。

附图说明

图1是本实用新型轨道车辆全自动雨刮控制系统的工作原理图；

图2是本实用新型轨道车辆全自动雨刮控制系统的信息传递图；

图3是本实用新型轨道车辆全自动雨刮控制系统减速直流电机驱动结构图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的实施方式对本实用新型进行详细描述。但该实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

如图1、图2以及图3所示，本实用新型提供的一种轨道车辆全自动雨刮控制系统，包括灰度传感器、中央处理单元、24v蓄电池组、lm2940稳压芯片、电机驱动单元、电机单元、雨刮器，所述灰度传感器分布在轨道列车前挡风玻璃的内侧，所述中央处理单元分布在车厢内。所述灰度传感器的信息输出接口与所述中央处理单元的信息输入接口相连；所述中央处理单元信号输出接口与所述电机驱动单元的信号输入接口相连；所述电机驱动单元的信号输出接口与所述电机单元相连；所述电机单元与雨刮器相连。所述24v蓄电池组直接为所述电机单元供电，所述lm2940稳压芯片将24v电压转换成稳压5v给所述灰度传感器、中央处理单元、电机驱动单元供电。

所述灰度传感器由一只三极管和一只发光二极管组成，用于检测雨量的大小，其工作原理是根据雨滴对光的遮挡程度的变化改变其电流大小，从而判断雨量的大小，当雨较小时，光亮的返回值较大，当雨量非常大的时候，检测面反射的光亮度会较小，因此灰度传感器的返回值会变小。所述灰度传感器在实际使用的过程中，需要lm2940稳压芯片为其提供5v的稳压电源，然后用ad口检测out脚的电压，通过判断ad转换后的数字信号的大小来辨别反射光的强度。

所述中央处理单元主要由晶振单元、复位电路和bdm电路组成，本发明采用mc9s12xs128单片机作为微控制核心，所述mc9s12xs128单片机是一款增强型16位单片机，具有运行速度快、性价比高的特点。

所述lm2940稳压芯片具有稳压的功能，使用时，将24v电源转换成稳压的5v电源，为整个系统的正常运行，特别是为所述灰度传感器、mc9s12xs128单片机提供稳定持续的供电保障，以避免由于电源单元的电压波动性可能造成单片机的重复重启和烧毁的情况发生。此外，为了保护所述mc9s12xs128单片机以及最大限度的减少其他电路对单片机核心板子的影响，使整个系统的稳定性有进一步的保证，因此我们在所述mc9s12xs128单片机核心板和所述电机驱动单元之间串联了一片光耦隔离芯片tlp521-2，如图3所示，当电路之间进行信号传输时，把所述mc9s12xs128单片机与所述电机驱动单元隔离开，目的在于增加安全性，减小电路干扰，减化电路设计。同时tlp521-2的正向电流只有50ma,符合电路设计的要求。

本发明采用的所述电机单元包括2只直流电机，所述直流电机用于驱动雨刷工作，对于电机的选择，需要考虑电机的工作电压、输出功率和转矩大小方面，相对来说驱动雨刷需要的功率和转矩不是很大，输出功率大于50w，扭矩不小于25n·cm。综合以上考虑，在本发明中，最终选择2只额定电压为24v，工作电压为12-30v的减速直流电机。所述减速直流电机的其他参数为：额定电流3.5a，空载电流为0.7a，堵转电流为8a，扭矩为40n·cm。

在本发明中，所述减速直流电机需要正反转工作，因此，选用场效应管作为电机的驱动，其内部的等效电阻很小可以避免发热严重的问题，同时场效应管可以提供大的驱动电流，采用两片具有半桥驱动功能的bts7970芯片组成所述电机驱动单元。所述bts7970芯片的特点是驱动电流大，芯片发热状况不明显，它带有一个p沟道的高边moseft、一个n沟道的低边mosfet和一个驱动ic。所述bts7970芯片的通态电阻为16mω，驱动电流可达到43a且具有短路保护的功能，引脚is具有电流检测功能，当芯片正常工作时，从is脚流出的电流与流经高边mosfet的电流成正比。当芯片发生故障时，从is流出的电流在4.5ma左右。可以通过这个检测方式来判断芯片的好坏。当智能雨刮器系统发生故障时，能够在一定程度上提高解除故障的效率。

使用时，打开所述灰度传感器的电源开关，所述灰度传感器检测雨量的大小，并将雨量信息传输给mc9s12xs128单片机，所述mc9s12xs128单片机对接收的雨量信息进行分析处理，得出需要雨刷刮水的频率，所述mc9s12xs128单片机将刮水频率及控制信息转化成电信号传输给所述bts7970芯片，所述bts7970芯片对电信号进行识别，然后向所述减速直流电机发出运行指令，所述减速直流电机带动所述雨刮器进行工作。

综上所述，本实用新型轨道车辆全自动雨刮控制系统，雨刮器能够自动检测雨量的大小和智能的调节雨刮器的速度，使得驾驶员在雨天行车时可以集中精力观察路况，便可减少驾驶员由于分散注意力操作雨刮器而导致的交通意外。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。