汽车雨刷自动控制系统

检测与转换技术大作业

标题：汽车自动雨刷控制器阅报告人：

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尊敬的领导：

你好！为了实现汽车雨刷能够自动的开启及使用的方便，在此提交一份关于汽车自动雨刷控制的报告。本报告就自动雨刷用到的传感器，相关的工作原理，以及所采用得技术做了说明，报告中若有不足之处，希望予以指正及补充。

目的及意义：

雨刷系统是汽车的重要安全设备之一。在传统机械雨刷系统中,驾驶者手动控制雨刷器速度转换开关,通过改变雨刷器摆动速度, 以求快速清除附着在挡风玻璃上的雨水; 然而, 手动切换雨刷器转换开关, 必然影响行车注意力, 造成不必要的危险, 据统计, 全世界雨天行车有7 % 的事故是由于驾驶员手动操作雨刷系统引起的。为此实现以下设想：下雨时（有雨水且落在汽车挡风玻璃上时），能自动开启汽车挡风玻璃下方的雨刷，雨越大，雨刷运动速度越快。这是相当有必要的。

工作原理：

主要由雨量传感器、控制器、雨刷器电机、雨刷器机构、挡风玻璃、LIN总线接口等主要部件构成。其中,雨量传感器用来检测挡风玻璃上是否有雨水,根据雨量传感器的输出信号,控制器判断当前雨量大小,结合来自LIN总线的用户设定等信息,输出P W M（脉宽调制）信号控制雨刷器电机的摆动速度,驱动雨刷器机构快速扫除挡风玻璃上的雨水。

硬件设计：

红外式雨量检测装置工作原理雨量检测装置由玻璃棱镜、红外线光源发射器和红外线光源接收器等部件组成。红外光源发射器将红外光以固定角度投射到挡风玻璃上，经由挡风玻璃、棱镜反射回到红外接收器；在挡风玻璃清晰的情况下，红外接收器收到的红外线总量与红外发射器发出的红外线总量基本相等。当有雨滴落在挡风玻璃上时，部分红外线会因雨滴的折射而分散到外部，导致红外接收器收到的红外线小于红外发射器发出的红外线总量。通过对红外线总量的检测，判断雨量的大小，进而发出刮水请求到雨刷控制器，完成不同挡位的刮水行为。红外式雨量检测装

置原理见图1。

设计思路：

雨量传感器安装在车内挡风玻璃上的后视镜后面,自动雨刷控制系统控制由玻璃棱镜、红外线光源发射器和红外线光源接收器等部件组成。红外光源发射器将红外光以固定角度投射到挡风玻璃上,经由挡风玻璃、棱镜反射回到红外光源接收器;在挡风玻璃足够清晰的情况下,红外光源接收器收到的红外线总量与红外光源发射器发出的红外线总量基本相等;当有雨滴落在挡风玻璃上时,部分红外线会因为雨滴的折射而分散到外部,导致红外光源接收器收到的红外线总量小于红外光源发射器发出的红外线总量。

红外光源接收器将接收到的红外光线信号转化为模拟电压信号,通过数字信号控制器片上10位精度模拟数字转换单元,得到对应数字信号,结合由LIN总线上获得的挡风玻璃清晰度设定值等信息,共同送给模糊控制器。雨刷器摆动的实现通过雨刷器电机带动雨刷器机构来完成。雨刷器电机使用小型步进电机,利用数字信号控制器片上P W M信号发生器,将适当P W M脉冲施加到MOSFET（场效应管）驱动器上,驱动器通过控制MOSFET管的开通、关断顺序和时间,从而实现对步进电机速度、位置的控制。

元器件的选择：

雨量传感器的选择：

把雨水传感器安装在风挡玻璃驾驶室一侧，通过雨滴滴落在玻璃上引起反射光强的变化感应传感器。传感器由红外光发射电路和红外光接收电路组成，这种雨水传感器反应灵敏，实时性好，性能稳定。

控制器的选择：

选用AT89C1051，有以下特点：1k字节EPROM、64字节RAM、15根I/O线、2 个16位定时/计数器、5个向量二级中断结构、1个全双向的串行口、并且内含精密模拟比较器和片内振荡器，具有4.25V至5.5V的电压工作范围和12MHz/24MHz工作频率，同时还具有加密阵列的二级程序存储器加锁、掉电和时钟电路等。

电机的选择：

运用步进电机，特点：控制灵活、精度高，并将电脉冲信号转变为角位移，即给一个脉冲，步进电机就转一个角度，因此非常合适单片机控制，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，电机则转过一个步距角，同时步进电机只有周期性的无累积误差，精度高。在价格方面步进电机也很便宜，市场供货也很多。

参考文献：

[1] 蒋峻峰.基于单片机的红外通信设计[J].电子设计应用,2003(11)

[2] 高光天.《模数转换器应用技术》[M].2001年第1版.科学技术出版社.2001.

[3] 杨帮文. 现代新潮传感器应用手册[M].第一版. 北京：机械工业出版社，2006.80~120.

[4] 江思敏，姚鹏翼，胡荣等.Protel电路设计教程[M].第一版. 北京：清华大学出版社，2002.

[5] 常建生检测与装换技术.第三版. 北京：机械工业出版社

[6] 传感与检测技术/唐露新主编. 北京：科学出版社,2006