一种智能雨刮器制造技术

一种智能雨刮器，包括雨刮、驱动雨刮往复运动的雨刮电动机及传动机构，其特征在于：设有雨量传感器、雨量信号检测及调理电路、单片机及其控制接口电路、与雨刮电动机电连接的雨刮电机调速电路，雨量传感器的输出端与雨量信号检测及调理电路的输入相联接，雨量信号检测及调理电路对雨量传感器的输出信号处理后，输出相应信号至单片机，单片机输出控制信号通过控制接口电路控制雨刮电机调速电路工作。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种智能雨刮器。本技术提供的技术方案是一种智能雨刮器，包括雨刮、驱动雨刮往复运动的雨刮电动机及传动机构，其特征在于设有雨量传感器、雨量信号检测及调理电路、单片机及其控制接口电路、与雨刮电动机电连接的雨刮电机调速电路，雨量传感器的输出端与雨量信号检测及调理电路的输入相联接，雨量信号检测及调理电路对雨量传感器的信号处理后，输出相应信号至单片机，单片机输出控制信号通过控制接口电路控制雨刮电机调速电路工作。上述雨量传感器由若干片相互并联且电绝缘的电容器极板及将电容器极板固定成一整体的、与电容器极板电绝缘的螺栓构成。所述雨量传感器还可设有外壳，外壳上设有进雨口和雨水出口。上述雨量信号检测及调理电路由正弦波振荡器、电容量测量电路、正弦波90度移相器、移相正弦波幅度调整电路、比较器及Smitt触发器组成正弦波/方波转换电路、模拟开关和有源低通滤波器组成，正弦波振荡器输出接电容量测量电路和正弦波90度移相器的输入端，电容量测量电路和正弦波90度移相器的输出端接至模拟开关，模拟开关输出接有源低通滤波器输入端。本技术还可设有温度传感器及检测电路和溶雪加热装置，其中温度传感器及检测电路由温度传感器、电压基准电路、测温电桥和比较器组成，温度传感器引起测温电桥的输出电压的变化，该电压接入比较器输入端，电压基准电路的输出作为测温电桥的工作电压。上述溶雪加热装置由四片经防水处理后组成的PTC定温加热片和(相应的)继电器组成，加热片经继电器的接点与电源相连。本技术能自动随雨量的变化及时调整雨刮电动机的转速，从而实现对雨刮器的最佳控制；并能控制雨刮器电动机工作在相应的转速，驾驶员无须频繁操作雨刮器手动开关即能始终保持最佳视线。本技术具有工作可靠，抗干扰能力强，实时性好，性价比高等优点，可广泛应用于各类汽车，快艇等相应的工作场合。如图2和图3所示本技术的雨量传感器2的核心部件是8组电容器，电容器极板10是16片0.5mm厚度的不锈钢板，多片电容器极板10相互并联以增大承雨量。所述雨量传感器2还可设有外壳15，外壳15上设有进雨口9和雨水出口13，固联在多片电容器极板10固联在外壳15上，电容器极板10通过正、负极接线16、17与雨量信号检测及调理电路3连接。四根与电容器极板10电绝缘的螺栓12固定8组电容器成一整体，结构排列成直通式，流进电容器的雨水可通过直通式电容器极板10从汽车顶棚流走。由电容器原理可知，电容量与电容器极板10间介质的介电常数有关，即电容量的大小与雨量的大小有关。本技术利用介质(雨量)组成的电容传感器结构能有效地解决雨量大小的量测，并具有灵敏度高、响应快、易于冲洗等特点。本技术的雨量信号检测及调理电路3(见图4)由U1D(741)及其外围元件组成10KHZ正弦波振荡器，U11A(OP07)及其外围元件组成雨量传感器2中电容量Cx的测量电路，U1A(741)及其外围元件组成正弦波90度移相器，U1B(741)及其外围元件组成移相正弦波幅度调整电路，U1C(741)及其外围元件和Smitt触发器U4A、U4B(CD40106)组成正弦波/方波转换电路。当雨刮器工作方式切换开关Switch(见图7)切换为自动工作状态时，本技术的电路才投入运行，如出现降雨，雨量的大小实时地转换为Cx电容量的变化。图4中连接在Cx两端的电容Cs1和CS2为雨量传感器连接电缆与地之间的等效杂散电容。当Rf足够大时，U11A的输出电压Vc＝-(Cx*Vi)/Cf，即输出的正弦交流电压幅度正比于Cx。该电路中，Cs1等效与U1D的正弦波信号并联，其等效电容的存在并不产生通过Cx流向U11A的电流，对U11A的输出影响可忽略；Cs2与U11A的反相输入端相连而一直处于虚地状态，它的存在也不会对U11A的输出产生影响，所以这部分电路的设计可较好地抑制杂散电容的影响，确保了雨量大小测量结果的可靠性和精度。正弦波振荡器的输出信号既是Cx的测量电路的信号源，又是正弦波90度移相器的参考信号源，该输出一路接电容Cx的测量电路输入端，一路接正弦波90度移相器输入端。正弦波90度移相器输出至正弦波幅度调整电路，经正弦波/方波转换电路完成波形转换后输出至模拟开关U5A(CD4016)的开关控制端，U5A的相应一个输入端与电容Cx测量电路输出端相连，所以Cx测量电路输出的正弦信号与移相90度后的同频方波通过模拟开关U5A实现相关运算，从而有效地提高了系统的抗噪能力。运算结果输入至U3(741)及其外围元件组成的有源低通滤波器，Cx越大，该输入信号的幅度越大。有源低通滤波器最后把该输入信号转换成电平信号输出，输入信号的幅度越大，输出的电平幅度就越大，从而雨量信号检测及调理电路就有效把Cx的大小变化转化成电平幅度的大小变化。为了确保Cx测量的可靠性和精度，本电路采用了双电源运放芯片。图4中的有源低通滤波器电平输出与图5中的三个比较器U7A、U7B和U7C(741)的同相输入端相连，这三个比较器反相输入端电平大小分别为代表小、中、大雨的临界值，这三个比较器输出端分别与单片机(80C51)相应管脚P1.0、P1.1、P1.2相连。单片机通过查询这几个管脚电平变化的情况便可判断出是否正在下雨以及雨量的大小，并经相应管脚P1.3、P1.4、P1.5输出相应控制的信号经Q1、Q2、Q3放大，驱动转速继电器CA、CB和CD作出相应动作，从而控制雨刮电动机的开启和转速。为确保单片机可靠工作，图5中的单片机及其控制接口电路还采用了看门狗电路7，该电路以微处理器监控芯片MAX813L为核心搭建，该芯片的控制脚与单片机P1.7脚相连，输出脚与单片机REST脚相连，如由于各种干扰使单片机程序跑飞或发生掉电情况，MAX813L将输出复位信号以使单片机恢复正常运行。本技术的雨刮器装置亦可与现有汽车上的单片机系统兼容。鉴于汽车上仅有+12V电源，所以本技术采用了由如图6所示的U6(CW34063)及其外围元件组成的电源转换电路，它把+12V输入变换成-12V输出，而U9(7805)则把+12V输入变换成+5V输出，以满足系统各相关芯片对电源电压不同的需要。雨刮电动机是雨刮器系统工作的动力源，按其磁场结构可分为线绕式和永磁式两种，其中后者具有体积小，重量轻，结构简单等优点，在国内外汽车上被广泛采用。为达到最佳控制目的，雨刮电动机采用三速永磁式电机或无级调速电机，亦可采用两速电机或通过改变电机正负电刷之间串联的线圈数等方法来改造老式两速电机为三速工作方式。图7电路中工作方式切换开关Switch切换为自动工作方式时，+12V电源、+T与+B连通，雨刷停止位置控制端+N与+S连通。如单片机检测雨量结果要求雨刮电动机低速工作时，低速继电器CA通电，其常开接点CA1闭合，电源+T通过+B、CA1、雨刮电动机“+1”端子、雨刮电动机和搭铁，电流经电动机“+1”端子进入电动机时，串入线圈数多，电动机低速转动；当雨量变大时，如单片机检测雨量结果要求雨刮电动机中速工作时，单片机输出相应控制的信号先断开继电器CA的常开接点CA1，再接通中速继电器CB，其常开接点CB1闭合，电源+T通过+B、CB1、雨刮电动机“+2”端子、雨刮电动机和搭铁，电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊昌仑，邓华，徐前徽，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：实用新型
国别省市：