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1、Terry YangTerry Yang 2013.04.102013.04.10基于基于基于基于 ADI AD7746 ADI AD7746 ADI AD7746 ADI AD7746 雨量传感雨量传感雨量传感雨量传感 控制系统控制系统控制系统控制系统AgendaAgendaAgendaAgenda一、雨刮器介绍一、雨刮器介绍二、雨量传感的应用原理二、雨量传感的应用原理三、三、WPI Rain Sensor Control WPI Rain Sensor Control WPI Rain Sensor Control WPI Rain Sensor Control Solution Solu
2、tion Solution Solution四、四、Q & AQ & AQ & AQ & AAgendaAgendaAgendaAgenda一、雨刮器介绍一、雨刮器介绍二、雨量传感的应用原理二、雨量传感的应用原理三、三、WPI Rain Sensor Control WPI Rain Sensor Control WPI Rain Sensor Control WPI Rain Sensor Control Solution Solution Solution Solution四、四、Q & AQ & AQ & AQ & A一一 雨刮器介绍雨刮器介绍1 1、雨刮器介绍雨刮器介绍雨刮器属汽车配件
3、，是汽车安全行驶的重要部件，用于消除挡风玻璃、后窗玻雨刮器属汽车配件，是汽车安全行驶的重要部件，用于消除挡风玻璃、后窗玻璃上的雨雪和灰尘杂物等，以保证玻璃透明清晰，可以为驾驶者提供良好的视野。璃上的雨雪和灰尘杂物等，以保证玻璃透明清晰，可以为驾驶者提供良好的视野。一一 雨刮器介绍雨刮器介绍2 2、雨刮器的发展历史雨刮器的发展历史1903 1903 年，第一个手动式雨刮器由美国人玛丽年，第一个手动式雨刮器由美国人玛丽 安德森发明出来，大约在安德森发明出来，大约在 1916 1916 年，雨刮器成为所有汽车的标准配置；年，雨刮器成为所有汽车的标准配置；1924 1924年，博世公司开始生产电动刮水
4、器；年，博世公司开始生产电动刮水器；1967 1967年，隐蔽式前窗玻璃刮水器开始流行；年，隐蔽式前窗玻璃刮水器开始流行；1922 1922 年，卡迪拉克产量超过年，卡迪拉克产量超过 20,000 20,000 辆。辆。 它的成功一部分就是因为其配备的标准它的成功一部分就是因为其配备的标准 风挡刮水器。风挡刮水器。一一 雨刮器介绍雨刮器介绍3 3、智能、智能雨刮器雨刮器据统计，全世界雨天行车有据统计，全世界雨天行车有 7% 7% 的事故是由于驾驶者手动操作雨刷引起的，的事故是由于驾驶者手动操作雨刷引起的，根据根据 BENZ BENZ 研究，只要增加研究，只要增加 0.5s 0.5s 警示时间，
5、就能避免警示时间，就能避免 60% 60% 的事故。的事故。对汽车节能环保、安全、舒适的无尽追求，极大地促进了汽车电子技术的发对汽车节能环保、安全、舒适的无尽追求，极大地促进了汽车电子技术的发展。采用雨量传感器的自动雨刮器，由于不需要人工干预，既能在紧急事故中需要展。采用雨量传感器的自动雨刮器，由于不需要人工干预，既能在紧急事故中需要雨刮器工作时自动工作，又不占用驾驶者反应预防时间，由此，汽车雨刮器的自动雨刮器工作时自动工作，又不占用驾驶者反应预防时间，由此，汽车雨刮器的自动化便能显著提高汽车的安全性、便捷性和舒适性，化便能显著提高汽车的安全性、便捷性和舒适性，现在开放的雨量检测雨刮器，将雨量
6、传感器检出的雨量变成电信号，根据电现在开放的雨量检测雨刮器，将雨量传感器检出的雨量变成电信号，根据电信号的大小，从而控制雨刮器的动作。在这个系统中，雨量传感器的作用最重要。信号的大小，从而控制雨刮器的动作。在这个系统中，雨量传感器的作用最重要。AgendaAgendaAgendaAgenda一、雨刮器介绍一、雨刮器介绍二、雨量传感的应用原理二、雨量传感的应用原理三、三、WPI Rain Sensor Control WPI Rain Sensor Control WPI Rain Sensor Control WPI Rain Sensor Control Solution Solution
7、Solution Solution四、四、Q & AQ & AQ & AQ & A二二 雨量传感的应用原理雨量传感的应用原理1 1、压电振子雨量传感器原理、压电振子雨量传感器原理压电振子利用外界应力引起压电振子形变而产生电信号的原理，将机械位移压电振子利用外界应力引起压电振子形变而产生电信号的原理，将机械位移（振动）变成电信号，压电振子为传感器的检测部位。（振动）变成电信号，压电振子为传感器的检测部位。如下图如下图 2-1-2 2-1-2 为有雨时的情形，雨滴作用于压电振子时，引起压电振子形为有雨时的情形，雨滴作用于压电振子时，引起压电振子形变，雨滴越大，形变越大，压电振子输出电压越大。图变，
8、雨滴越大，形变越大，压电振子输出电压越大。图 2-1-3 2-1-3 为压电振子输出电为压电振子输出电压与雨量大小的对应关系，从而实现雨量检测的目的。压与雨量大小的对应关系，从而实现雨量检测的目的。2 2、热电偶式雨量传感器原理、热电偶式雨量传感器原理当无雨时，热电偶的感应电动势维持在一个定值，当下雨时，雨量带走热电当无雨时，热电偶的感应电动势维持在一个定值，当下雨时，雨量带走热电偶的热量，使热电偶的温度迅速下降，从而导致热电偶的感应电动势下降，通过测偶的热量，使热电偶的温度迅速下降，从而导致热电偶的感应电动势下降，通过测量感应电动势的变化即可测量雨量变化情况。量感应电动势的变化即可测量雨量变
9、化情况。 如下图如下图 2-3-1 2-3-1 ，将，将 A A、B B 两种不同的金属在两种不同的金属在 1 1、2 2 处焊接在一起，回路中将处焊接在一起，回路中将产生感应电动势。产生感应电动势。1 1、2 2 点的温差越大，产生的感应电动势越高。将其一端维持在点的温差越大，产生的感应电动势越高。将其一端维持在已知温度下，作为参考端，另一段放在空气中，用来感测雨量。已知温度下，作为参考端，另一段放在空气中，用来感测雨量。 二二 雨量传感的应用原理雨量传感的应用原理3 3、利用光强变化的雨量传感器原理、利用光强变化的雨量传感器原理利用光强变化的雨量传感器有两类，一类是基于可见光的，一类是基于
10、红外利用光强变化的雨量传感器有两类，一类是基于可见光的，一类是基于红外光的。这两类雨量传感器的核心原理都是一样的：把半导体发光元件和敏感元件做光的。这两类雨量传感器的核心原理都是一样的：把半导体发光元件和敏感元件做成一对，发光元件发出的光按照一定角度照射到汽车挡风玻璃上，经过汽车挡风玻成一对，发光元件发出的光按照一定角度照射到汽车挡风玻璃上，经过汽车挡风玻璃的散射后，部分光反射回来被敏感元件接收，并转化成电信号。璃的散射后，部分光反射回来被敏感元件接收，并转化成电信号。如下图，当汽车挡风玻璃有雨滴时，散射增强，反射回来的光线减少，则敏如下图，当汽车挡风玻璃有雨滴时，散射增强，反射回来的光线减少
11、，则敏感元件接收到的光线减弱，转化出的电信号也减弱，因此能通过测量敏感元件输出感元件接收到的光线减弱，转化出的电信号也减弱，因此能通过测量敏感元件输出电信号强弱变化情况，得知汽车挡风玻璃上雨量变化情况。电信号强弱变化情况，得知汽车挡风玻璃上雨量变化情况。二二 雨量传感的应用原理雨量传感的应用原理4 4、电容式雨量传感器原理、电容式雨量传感器原理电容式雨量传感器的原理是雨量变化引起电容的介电常数发生变化，从而引起电容式雨量传感器的原理是雨量变化引起电容的介电常数发生变化，从而引起电容变化，这样就建立起雨量变化与电容变化之间的对应关系，通过测量电容的变电容变化，这样就建立起雨量变化与电容变化之间的
12、对应关系，通过测量电容的变化，就可以知道雨量的大小。化，就可以知道雨量的大小。电容的大小与极板间距离电容的大小与极板间距离 d d、极板面积、极板面积 s s、极板间的介电常数、极板间的介电常数 、有关，、有关，C= C= r*0 * *s/ds/d当电容的极板面积和极板间的距离一定时，电容大小与极板间的介电常数一当电容的极板面积和极板间的距离一定时，电容大小与极板间的介电常数一一对应。一对应。二二 雨量传感的应用原理雨量传感的应用原理4 4、电容式雨量传感器原理、电容式雨量传感器原理如下是常见材料的介电常数表：如下是常见材料的介电常数表：二二 雨量传感的应用原理雨量传感的应用原理4 4、电容
13、式雨量传感器原理、电容式雨量传感器原理如图如图 2-2-1 2-2-1 所示为电容极板间无雨时情形，这时的极板间的填充物为空所示为电容极板间无雨时情形，这时的极板间的填充物为空气，图气，图 2-2-2 2-2-2 所示为电容极板间有雨时的情形，此时极板间的填充物为雨滴，由所示为电容极板间有雨时的情形，此时极板间的填充物为雨滴，由于空气和雨滴的导电性能不一致，导致这两种情况下的介电系数发生变化，不同雨于空气和雨滴的导电性能不一致，导致这两种情况下的介电系数发生变化，不同雨量的介电系数也不一样，因此电容的容量将发生变化。量的介电系数也不一样，因此电容的容量将发生变化。二二 雨量传感的应用原理雨量传
14、感的应用原理5 5、雨量传感器采用的几种原理的优缺点比较、雨量传感器采用的几种原理的优缺点比较二二 雨量传感的应用原理雨量传感的应用原理雨量传感器原理雨量传感器原理优点优点缺点缺点压电振子传感器雨量强度与压电形变相对应，容易建立 雨量与传感器输出电压间的关系，测量 容易。传感器感雨部分暴露在汽车外 面，容易被污染。压电振子性 能决定传感器的性能，压电振 子的选取是关键热电偶传感器热电偶传感器种类多，测量范围广，技 术成熟。雨量大小引起热电偶温度 变 化不明显，易受环境温度的影 响，且参考温度难维持恒定， 传感器标定困难。光强变化的传感器雨量引起光强变化效果明显，光电转换 技术成熟，安装在汽车内
15、，不易受工作 环境影响受背景光的干扰，光电转换的 信号弱，信号易被噪声淹没电容传感器雨量变化引起电容介电常数变化效果明 显，电容容量改变速度快雨量变化引起的电容容量很 小，测量较困难，安装在汽车 内部，会受工作环境影响AgendaAgendaAgendaAgenda一、雨刮器介绍一、雨刮器介绍二、雨量传感的应用原理二、雨量传感的应用原理三、三、WPI Rain Sensor Control WPI Rain Sensor Control WPI Rain Sensor Control WPI Rain Sensor Control Solution Solution Solution Solu
16、tion四、四、Q & AQ & AQ & AQ & A1 1、 WPI Rain Sensor Control Block Diagram WPI Rain Sensor Control Block Diagram WPI Rain Sensor Control Block Diagram WPI Rain Sensor Control Block Diagram三三 WPI Rain Sensor Control SolutionWPI Rain Sensor Control SolutionWPI Rain Sensor Control SolutionWPI Rain Sensor Control Solution主控主控主控主控 Core ChipCore
