雨量、阳光、防雾传感器

雨量传感器、阳光传感器、防雾传感器是车辆主动控制系统的几个常见的传感器。并且这几种传感器在市面上已经出现了融合为一体的产品。

目前,这几种传感器是应用在中高端车型上。

1. 雨量传感器

上世纪90年代开始,研究逐渐变多,然后技术逐渐成熟。

其可分为两种电容式和红外全反射式,其中红外全反射式是目前的主流。主要是用于雨刮系统。

全反射,就是利用光从光密介质进入光疏介质时,入射角达到一定角度,光会被全部反射,光纤传输就是利用这个原理。

而雨量传感器,就是利用光在水、玻璃、空气中的折射率不同,红外装置主动发光、接收探测装置根据接收到的光感强度,判断是否天气已经下雨或玻璃上是否有水。

目前,主流的几家厂商,如博世、电装、科士达、天合等都有自己的产品。


2. 阳光传感器

主要用于自动大灯系统。
利用光敏元件来探测可见光的强度,因此,可以根据可见光的强度控制大灯的开启和关闭。更复杂点的,会结合热感应传感器,对隧道、树荫场景进行区别对待。

另外,内后视镜防炫目系统,一方面利用光敏元件探测光线强度,另外一方面调节玻璃,过滤强光,如改变玻璃的颜色,或利用后视镜内部的三棱镜,转动其第二镜面,减少管线的镜面反射(全反射)。

3. 防雾传感器

利用露点(温度)、水蒸气(湿度)这两个因素来完成除雾功能。
温度:需要探测车内温度和挡风玻璃的温度。只有挡风玻璃的温度低于车内温度时,挡风玻璃上才会起雾。
湿度:车内湿度越大,挡风玻璃上起雾的可能性越大。
湿度过大,可以利用空调外循环,降低湿度。

雨量阳光传感器很多都是集成品了。 从技术上来讲,都无甚高端的,只不过,其整车的集成成本比较高。


### 阳光雨量传感器工作原理 #### 阳光传感器工作原理 阳光传感器通常基于光电效应来工作。主要有以下几种常见类型及其原理: - **光敏电阻型**:光敏电阻的阻值会随着光照强度的变化而改变。在光照较弱时,光敏电阻的阻值较大;随着光照强度增加,其内部的电子获得能量挣脱束缚,使自由电子增多,阻值变小。通过测量光敏电阻两端的电压变化,就可以间接得到光照强度的信息。 - **光电二极管型**:光电二极管在反向偏置状态下工作。当有光照时,光子会激发半导体材料中的电子 - 空穴对,从而产生光电流。光电流的大小与光照强度成正比,通过检测光电流的大小就能确定光照强度。 - **光伏电池型**:光伏电池利用光生伏特效应,当阳光照射到光伏电池上时,会在电池的两端产生电动势。光照强度越强,产生的电动势和电流就越大。通过测量输出的电压或电流,可获取光照强度的数值。 #### 雨量传感器工作原理 - **压电式雨量传感器**:利用压电效应,当雨滴落在传感器的感应面上时,会产生机械振动,压电材料将这种机械振动转换为电信号。雨滴越大、下落速度越快,产生的电信号就越强。通过对电信号的分析和处理,就可以计算出降雨量。 - **电容式雨量传感器**:传感器的感应部分是一个电容结构。当没有雨水时,电容的介电常数是固定的;当有雨水落在感应面上时,雨水作为一种介质会改变电容的介电常数,从而使电容值发生变化。通过测量电容值的变化,就可以判断是否有降雨以及降雨量的大小。 - **光学雨量传感器**:基于光线的折射和散射原理。传感器内部有发射和接收光线的装置,当没有雨水时,发射的光线可以直接被接收器接收;当有雨滴通过光线传播路径时,雨滴会对光线产生折射和散射,使接收器接收到的光线强度发生变化。根据光线强度的变化情况,就可以检测到雨滴的存在和大小,进而计算降雨量。 ### 阳光雨量传感器电路设计 #### 阳光传感器电路设计示例(以光敏电阻为例) ```plaintext +5V ----[上拉电阻R1]----+----[光敏电阻RG]---- GND | +---- 连接到单片机ADC引脚 ``` 在这个电路中,上拉电阻 $R_1$ 和光敏电阻 $RG$ 组成一个分压电路。当光照强度变化时,光敏电阻的阻值改变,使得分压点的电压也随之变化。单片机通过其内置的 ADC(模拟 - 数字转换器)引脚采集分压点的电压值,并将其转换为数字信号进行处理。根据电压与光照强度的对应关系,就可以得到当前的光照强度。 #### 雨量传感器电路设计示例(以电容式为例) 电容式雨量传感器的检测电路通常需要使用电容检测芯片,如 AD7746。其基本连接方式如下: ```plaintext 电容式雨量传感器 ---- 连接到 AD7746 的电容输入引脚 AD7746 ---- 连接到单片机的 SPI 接口 ``` AD7746 可以精确测量电容值的微小变化。它将测量到的电容值通过 SPI 接口传输给单片机,单片机根据预先标定的电容值与降雨量的关系,计算出当前的降雨量
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