專利名稱：一種基于接近覺傳感器的智能雨刮控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于接近覺傳感器的智能雨刮控制裝置。
背景技術：
在中高檔轎車上，自動雨刮裝置取代傳統(tǒng)手動雨刮裝置已是必然趨勢。近年來，國內外轎車上安裝的自動雨刮器基本采用光電式雨量傳感器，該類裝置的不足之處是價格偏高，且通用性欠佳，裝置的控制軟件需根據(jù)車型、前檔玻璃的材質和安裝角度的差異量身定做。本申請人在2002年公開的發(fā)明專利——智能雨刮器，它采用的穿透式雨量傳感器是一種真正意義上的直接雨量傳感器，可彌補光電式雨量傳感器的不足，但其工藝要求甚高。
實用新型內容本實用新型針對上述問題提供一種基于接近覺傳感器的智能雨刮控制裝置，它能自動隨雨水的變化及時調整汽車雨刮器電動機的轉速擋，且具有結構簡單，便于安裝的優(yōu)點。
本實用新型提供的技術方案是一種基于接近覺傳感器的智能雨刮控制裝置，由接近覺傳感器及其信號調理電路、A/D轉換電路、微處理器和雨刮電機調速電路組成，傳感器信號調理電路輸出端與A/D轉換電路的輸入端相連，A/D轉換電路的輸出端與控制端和微處理器的I/O口相接，微處理器的I/O腳與雨刮電機調速電路的輸入端相連。
上述接近覺傳感器由附著在絕緣材質底板面上的作為兩組金屬泊條及附著在兩組金屬泊條表面的絕緣防水層構成，這兩組金屬泊條構成電容器的兩極，每組金屬泊條通過導線與信號調理電路輸入端相連。
上述接近覺傳感器的絕緣防水層的表面為曲面。
上述接近覺傳感器的兩組金屬泊條和絕緣防水層上方設有與絕緣材質底板固聯(lián)的金屬罩，金屬罩上設有若干進水孔。
上述接近覺傳感器及其信號調理電路由ICL8038正弦波發(fā)生器電路、接近覺傳感器測量電路、正弦波90度移相器、移相正弦波幅度調整電路、正弦波/方波轉換電路、模擬開關4066A、有源低通濾波器、、同相放大器、由運放器和D/A轉換芯片DAC0832組成的調零電路構成；ICL8038正弦波發(fā)生器電路輸出端與正弦波90度移相器的輸入端相連，正弦波90度移相器的輸出端與移相正弦波幅度調整電路的輸入端相連，移相正弦波幅度調整電路的輸出端與正弦波/方波轉換電路的輸入端相連，正弦波/方波轉換電路的輸出端與模擬開關4066A的控制端相連，模擬開關4066A的輸入端與接近覺傳感器測量電路輸出端相連，模擬開關4066A的輸出端與有源低通濾波器輸入端相連，有源低通濾波器的輸出端與同相放大器的輸入端相連，同相放大器的輸出端連接調零電路的輸入端DAC0832輸入端和相應控制端與微處理器的I/O口相接，DAC0832輸出端和運放器的輸入端相接。
上述雨刮電機調速電路由光耦合器、大功率場效應管、保護二極管、雨刮電機和續(xù)流二極管組成，光耦合器輸入端與微處理器的I/O腳相連，光耦合器輸出端與大功率場效應管的柵極相連，保護二極管陰極與大功率場效應管的漏極相連，保護二極管陽極與大功率場效應管的源極相連，大功率場效應管的漏極通過雨刮電機接蓄電池+12伏電源，續(xù)流二極管陰極與蓄電池+12伏電源相連，續(xù)流二極管陽極與大功率場效應管的漏極相連。
本實用新型還可設有看門狗電路，它的控制腳和輸出腳與微處理器I/O腳相連。
上述A/D轉換電路采用AD574型A/D轉換芯片，它的的輸出端和控制端分別與微處理器的I/O口相接。
上述設有雨刮電機轉速微調電路，雨刮電機轉速微調電路的按鍵輸出信號除連至微處理器的P1.0 P1.1 I/O腳外，還通過與門和微處理器的外部請求信號輸入腳INT0相連。
本實用新型提供一種基于接近覺傳感器的智能雨刮裝置，它能自動隨雨水的變化及時調整汽車雨刮器電動機的轉速擋。本實用新型應用了接近覺傳感器作為雨量感知器，在原理上與穿透式雨量傳感器大相徑庭，可將雨量變化聚類分擋為對應大、中、小雨的電信號變化，能完全滿足汽車雨刮電機三擋(高、低、間歇)調速要求。對比穿透式雨量傳感器，接近覺雨量傳感器可直接辨識雪花、凍雨，毋須加溫融雪措施，冬季使用時、不僅可節(jié)約能源，且具有工藝簡單，結構精巧，便于安裝諸優(yōu)點；本裝置采用了接近覺傳感器信號調理電路，A/D轉換電路和嵌入式微處理器等。雨量(雪花、凍雨)大小的變化經接近覺傳感器信號調理電路輸出到A/D轉換電路，采樣量化后接入嵌入式微處理器，嵌入式微處理器運算后控制雨刮電機工作在最佳轉速擋上(高、低、間歇三擋調速)，另外為滿足個性化刮速要求，本裝置還設有雨刮電機轉速微調功能，以保證駕駛員擁有良好視線。本實用新型還具有工作可靠，抗干擾能力強，實時性好，結構簡單，便于安裝，性價比高等優(yōu)點，可廣泛應用于各類汽車，內燃機車等雨刮電機分檔調速的工作場合。


圖1是本實用新型的總體結構示意圖；圖2是本實用新型的接近覺傳感器結構示意圖；圖3是本實用新型具有金屬罩的接近覺傳感器結構示意圖；圖4是圖3的A-A剖視圖；圖5是本實用新型的接近覺傳感器信號調理和A/D轉換電路原理圖；
圖6是本實用新型的看門狗和電源監(jiān)控電路、雨刮電機調速電路、雨刮電機轉速微調電路和存儲電路以及它們分別與微處理器的連接原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例，對本實用新型作進一步詳細的描述圖1中整套裝置由以下幾部分構成接近覺傳感器及其信號調理電路1、A/D轉換電路2，微處理器3、看門狗電路4、雨刮電機調速電路5、雨刮電機轉速微調電路6和存儲電路7組成。
圖2、圖3、圖4中所示的接近覺傳感器由附著在絕緣材質底板8板面上的兩組金屬泊條9、11及附著在兩組金屬泊條表面的絕緣防水層10構成，這兩組金屬泊條9、11構成電容器的兩極，兩組金屬泊條9、11通過導線a、b與信號調理電路輸入端相連。接近覺傳感器表面緊貼絕緣防水涂層10，可感知打在該涂層上的雨量大小，具有靈敏度高、響應快等特點。兩組金屬泊條9、11和絕緣防水層10上方還可設置與絕緣材質底板8固聯(lián)的金屬罩12，金屬罩上設有若干進水孔13。絕緣防水涂層10的表面最好設為曲面(如通過將絕緣材質底板面8設為曲面來實現(xiàn)，或者僅將防水涂層10的表面處理成曲面)，以便于絕緣防水涂層10上的雨水流散，有利于接近覺傳感器對雨量變化的辨識與測量。固聯(lián)于底板8的金屬罩12應接地(搭鐵)，從而組成具有屏蔽作用的保護極，具有較好的抗電磁干擾功能(對于電磁干擾影響甚微的場合，亦可考慮省略金屬罩)。
圖5中，本實用新型的接近覺傳感器及其信號調理電路1包括了ICL8038正弦波發(fā)生器電路，接近覺傳感器JS的測量電路U4，正弦波90度移相器U1A，移相正弦波幅度調整電路U1B，正弦波/方波轉換電路U2A。如出現(xiàn)降雨，雨量的大小實時地轉換為JS輸出的電信號的變化，U4輸出的正弦交流電壓幅度正比于JS輸出信號。ICL8038正弦波發(fā)生器電路的輸出信號既是JS的測量電路U4的激勵源，又是正弦波90度移相器的參考信號源，該輸出一路接JS，一路接正弦波90度移相器U1A輸入端。正弦波90度移相器U1A輸出至正弦波幅度調整電路U1B，再經正弦波/方波轉換電路U2A完成波形轉換后輸出至模擬開關4066A的開關控制端，模擬開關4066A的輸入端與JS測量電路U4輸出端相連，所以JS測量電路U4輸出的正弦信號與移相90度后的同頻方波通過模擬開關4066A實現(xiàn)相關運算，運算結果輸出至有源低通濾波器U6，JS輸出的電信號越大，有源低通濾波器U6輸入信號的幅度越大，把該輸入信號轉換成電平信號輸出的電平幅度就越大。有源低通濾波器U6的輸出經同相放大器U7接入由運放器U8、U9和D/A轉換芯片DAC0832組成的調零電路輸入端DAC0832輸入端和相應控制端與微處理器AT89C51的P0P2P3 I/O口相接，DAC0832輸出端和運放器U8輸入端相接，U8輸出端接入U9輸入端。U9輸出端接入A/D轉換器U11(AD574)輸入端，U11的輸出端和相應控制端與微處理器AT89C51的P0P2 I/O口相接，微處理器可通過I/O口讀入U11轉換結果以判斷出是否下雨以及雨量的大小。
圖6中，為確保微處理器可靠工作，本實用新型還采用了看門狗電路U12，該電路以微處理器監(jiān)控芯片MAX813L為核心搭建，該芯片的控制腳與微處理器AT89C51的P1.7 I/O腳相連，該芯片輸出腳與微處理器AT89C51的REST腳相連，如由于各種干擾使微處理器AT89C51控制程序跑飛或發(fā)生掉電情況，微處理器監(jiān)控芯片MAX813L將通過與非門U13A、或門U14A輸出復位信號以使微處理器AT89C51恢復正常運行。本實用新型的雨刮電機調速電路5由光耦合器OPTO、大功率場效應管Q2、保護二極管D2、雨刮電機MOTOR和續(xù)流二極管D1組成，光耦合器OPTO輸入端與微處理器AT89C51的P1.2 I/O腳相連，光耦合器OPTO輸出端與大功率場效應管Q2的柵極相連，保護二極管D2陰極與Q2的漏極相連，保護二極管D2陽極與大功率場效應管Q2的源極相連，大功率場效應管Q2的漏極通過雨刮電機MOTOR接蓄電池+12伏電源，續(xù)流二極管D1陰極與蓄電池+12伏電源相連，續(xù)流二極管D1陽極與大功率場效應管Q2的漏極相連。駕駛員可通過雨刮電機轉速微調電路6的兩個按鍵改變轉速微調量，轉速微調量越大，同等雨量條件下雨刮電機的轉速越快。雨刮電機轉速微調電路6中的“+1”鍵為轉速微調量遞加1鍵，“-1”鍵為轉速微調量遞減1鍵，兩個按鍵的輸出信號除連至微處理器AT89C51的P1.0 P1.1 I/O腳外，還通過與門U15和微處理器AT89C51的外部請求信號輸入腳INT0相連。每按一次鍵，微處理器AT89C51執(zhí)行中斷服務程序微處理器AT89C51的P2.0 I/O腳通過晶體管Q1驅動喇叭SPEAKER1響一聲，在完成微調量遞加或遞減后將其寫入存儲電路保存起來。存儲電路主要采用串行EEPRROM芯片24WC01，它的SDA、SCL腳分別與微處理器AT89C51的P2.1P2.2I/O腳構成I2C總線連接關系。微處理器AT89C51根據(jù)讀入的A/D轉換器U11的雨量轉換結果，并參考轉速微調量的大小，相應改變P1.2 I/O腳向雨刮電機調速電路5輸出的PWM(脈寬調制)驅動信號的占空比大小，從而實現(xiàn)對雨刮電機MOTOR的PWM調速。
權利要求1.一種基于接近覺傳感器的智能雨刮控制裝置，其特征在于由接近覺傳感器及其信號調理電路、A/D轉換電路、微處理器和雨刮電機調速電路組成，傳感器信號調理電路輸出端與A/D轉換電路的輸入端相連，A/D轉換電路的輸出端與控制端和微處理器的I/O口相接，微處理器的I/O腳與雨刮電機調速電路的輸入端相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能雨刮控制裝置，其特征在于接近覺傳感器由附著在絕緣材質底板面上的兩組金屬泊條及附著在兩組金屬泊條表面的絕緣防水層構成，這兩組金屬泊條構成電容器的兩極，每組金屬泊條通過導線與信號調理電路輸入端相連。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的智能雨刮控制裝置，其特征在于接近覺傳感器的絕緣防水層的表面為曲面。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的智能雨刮控制裝置，其特征在于接近覺傳感器的兩組金屬泊條和絕緣防水層上方設有與絕緣材質底板固聯(lián)的金屬罩，金屬罩上設有若干進水孔。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的智能雨刮控制裝置，其特征在于接近覺傳感器及其信號調理電路由ICL8038正弦波發(fā)生器電路、接近覺傳感器測量電路、正弦波90度移相器、移相正弦波幅度調整電路、正弦波/方波轉換電路、模擬開關4066A、有源低通濾波器、、同相放大器、由運放器和D/A轉換芯片DAC0832組成的調零電路構成；ICL8038正弦波發(fā)生器電路輸出端與正弦波90度移相器的輸入端相連，正弦波90度移相器的輸出端與移相正弦波幅度調整電路的輸入端相連，移相正弦波幅度調整電路的輸出端與正弦波/方波轉換電路的輸入端相連，正弦波/方波轉換電路的輸出端與模擬開關4066A的控制端相連，模擬開關4066A的輸入端與接近覺傳感器測量電路輸出端相連，模擬開關4066A的輸出端與有源低通濾波器輸入端相連，有源低通濾波器的輸出端與同相放大器的輸入端相連，同相放大器的輸出端連接調零電路的輸入端DAC0832輸入端和相應控制端與微處理器的I/O口相接，DAC0832輸出端和運放器的輸入端相接。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的智能雨刮控制裝置，其特征在于雨刮電機調速電路由光耦合器、大功率場效應管、保護二極管、雨刮電機和續(xù)流二極管組成，光耦合器輸入端與微處理器的I/O腳相連，光耦合器輸出端與大功率場效應管的柵極相連，保護二極管陰極與大功率場效應管的漏極相連，保護二極管陽極與大功率場效應管的源極相連，大功率場效應管的漏極通過雨刮電機接蓄電池+12伏電源，續(xù)流二極管陰極與蓄電池+12伏電源相連，續(xù)流二極管陽極與大功率場效應管的漏極相連。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的智能雨刮控制裝置，其特征在于設有看門狗電路，它的控制腳和輸出腳與微處理器I/O腳相連。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的智能雨刮控制裝置，其特征在于A/D轉換電路采用AD574型A/D轉換芯片，它的的輸出端和控制端分別與微處理器的I/O口相接。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的智能雨刮控制裝置，其特征在于設有雨刮電機轉速微調電路，雨刮電機轉速微調電路的按鍵輸出信號除連至微處理器的P1.0 P1.1 I/O腳外，還通過與門和微處理器的外部請求信號輸入腳INT0相連。
專利摘要本實用新型提供一種基于接近覺傳感器的智能雨刮裝置，由接近覺傳感器及其信號調理電路、A/D轉換電路、微處理器和雨刮電機調速電路組成，傳感器信號調理電路輸出端與A/D轉換電路的輸入端相連，A/D轉換電路的輸出端與控制端和微處理器的I/O口相接，微處理器的I/O腳與雨刮電機調速電路的輸入端相連。本實用新型具有靈敏度高，結構精巧，便于安裝諸優(yōu)點，將其安裝在汽車前部迎雨方向，可實時辨識并檢測雨量(雪花、凍雨)大小，由本裝置的嵌入式微處理器指令雨刮電機自動調整在最佳轉速(檔)狀態(tài)工作，駕駛員無需頻繁操作雨刮器手動開關即能始終擁有良好視線。本裝置具有工作可靠，抗干擾能力強，實時性好，性價比高等優(yōu)點。
文檔編號B60S1/04GK2812064SQ20052009722
公開日2006年8月30日 申請日期2005年7月19日 優(yōu)先權日2005年7月19日
發(fā)明者熊昌侖, 鄧華, 高建新 申請人:武漢大學