1、雨滴傳感器的設(shè)計雨滴傳感器主要是用來檢測是否下雨及雨量的大小。主要用于汽車智能燈光（AFS統(tǒng)、汽車自動雨刷系統(tǒng)、智能車窗系統(tǒng)。 當汽車在雨雪天等惡劣天氣下行車時，由雨滴傳感器向自動燈光系統(tǒng)（AFS）系統(tǒng)微電腦提供信號，微電自動調(diào)整前照燈的寬度、遠近度，明暗度；同時天窗系統(tǒng)也會自動關(guān)閉車窗。為確保駕駛員在雨天具有良好的視線，汽車擋風玻璃上裝有自動雨刷，隨雨雪量的變化自動調(diào)整雨刷開閉時間和頻率，確保行車安全。1.傳感器原理 現(xiàn)在的雨滴檢測刮雨器，將雨滴傳感器檢測出的雨量變成電信號，根據(jù)電信號的大小，自動設(shè)定刮雨器的工作時間間隔，控制刮雨器的動作。在這個系統(tǒng)中雨滴傳感器的作用最重

2、要。2.傳感器的組成 雨滴傳感器由振動板、壓電元件、放大電路、殼體及阻尼橡膠構(gòu)成，如圖2-1所示。 振動板的功用是接收雨滴沖擊的能量，按自身固有振動頻率進行彎曲振動，并將振動傳遞給內(nèi)側(cè)壓電元件上，壓電元件把從振動板傳遞來的變形轉(zhuǎn)換成電壓。雨滴檢測用傳感器上、引言   現(xiàn)在,汽車中已經(jīng)安裝了越來越多的傳感器以增加主動和被動安全性，一種具有極高的市場滲透性的傳感器是雨水傳感器，以增加舒適性和安全性1。據(jù)統(tǒng)計,全世界雨天行車有7%的事故是由于駕駛員手動操作雨刷引起的，采用雨水感應式自動雨刷控制系統(tǒng)使駕駛員免除手動操作雨刷的麻煩，有效地提高了雨天行車的

3、安全性。國內(nèi)外許多汽車廠商研制以雨水傳感器為基礎(chǔ)的汽車自動雨刷控制系統(tǒng)，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)的雨刮器。 如果開發(fā)出行使中檢測到雨滴后, 雨刮器就自動工作的高性能的傳感器,至少可以將現(xiàn)在的雨刮器減少3個開關(guān)。現(xiàn)在開發(fā)的雨滴檢測雨刮器，將雨滴傳感器檢出的雨水強度實時測量值變成電信號，根據(jù)電信號的大小，自動設(shè)定雨刮器工作的時間間隔，控制雨刮器動作。目前市場上的雨水傳感器大都是依據(jù)以下三種工作原理制成的：利用壓電振子的傳感器、利用靜電電容的傳感器、利用光強變化的傳感器。第一種和第二種是要把雨水傳感器安裝在汽車的外面，雨滴直接滴在傳感器上，第三種把雨水傳感器安裝在風擋玻璃駕駛室一側(cè)，

4、通過雨滴滴落在玻璃上引起反射光強的變化感應傳感器。 利用光強變化的雨水傳感器光源基本可分為可見光和紅外光兩種，可見光易受外界環(huán)境的影響，紅外光受外界環(huán)境影響小，且易于檢測。本文提出的雨水傳感器就是利用紅外光強的變化，把半導體發(fā)光元件和感光元件配成一對，從發(fā)光元件發(fā)出的光信號，如果在光路途中遇到雨滴落下，由于光的散射，光強減弱，可利用光強的衰減信號控制雨刮器的動作。水傳感器工作原理 1、光學原理     光線射在兩種介質(zhì)分界面上，當一部分光線射入另外一種介質(zhì)時，光線傳播方向發(fā)生改變，這稱為折射。在第二種介質(zhì)中折射光線和分界面法

5、線n0 的夾角稱為折射角。入射角i和折射角r有下述關(guān)系： 21nrsinisin=                                         

6、60;                             （1）   式中,21n第二種介質(zhì)對第一種介質(zhì)的相對折射率。 光從光密介質(zhì)（折射率n較大）射入光疏介質(zhì)（折射率n較小）時，如果入射角增大到某一角度，使折射角達到90°時，折射光完全消失，光全部反射

7、回原來介質(zhì)，這種現(xiàn)象叫做全反射。折射角變成90°時的入射角叫做臨界角。全反射的條件是，光從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)入射，入射角等于大于臨界角。 本文設(shè)計的傳感器就是根據(jù)全反射光學原理制成。空氣的折射率是1，水的折射率是1.33，玻璃的折射率是1.5。根據(jù)式（1）計算得出，光從玻璃入射到空氣中的臨界角是42°，光從玻璃入射到水中的臨界角是63°。 2、工作原理 雨水傳感器由紅外光發(fā)射電路和紅外光接收電路組成。如圖1所示。 由紅外光發(fā)射元件發(fā)出的紅外光以全反射角度在擋風玻璃的外表面反射，其角度必須在42°（玻璃-空氣）和63

8、°（玻璃-水）之間。如果在擋風玻璃上有水，一些光會雙倍射出，且這會引起紅外感光元件接收到的反射光減弱。從發(fā)射元件發(fā)出的光反射到接收裝置的擋風玻璃區(qū)域被稱之為傳感器的“敏感區(qū)域”，僅當雨水滴到這個區(qū)域時，才可以被探測出來。為使系統(tǒng)靈敏可靠，擋風玻璃區(qū)域和靈敏區(qū)域之間必須要有一個較好的比例1。如圖2所示。  三、  硬件設(shè)計與實現(xiàn) 1、紅外發(fā)射電路 紅外發(fā)射管采用硅光電二極管，它具有暗電流小，噪聲低，受溫度影響小，價格便宜等優(yōu)點。紅外發(fā)射管三個并聯(lián)，采用脈寬調(diào)制驅(qū)動，工作在38kHZ的頻率下。采用這種方式可以減少發(fā)射電路的功耗。

9、脈沖發(fā)生器采用555電路構(gòu)成。如圖3所示，經(jīng)式(2) （3）（4）計算2,3，得出R1、R2、C1值。微調(diào)節(jié)R2，使脈沖頻率為38kHz。由于紅外光線肉眼看不見，所以電路中加入LED指示燈來指示紅外發(fā)射管是否在工作。 1211)(7.0CRRtp+=         （2） 1227.0CRtp=              （3）

10、0;112)2(44.11CRRTf+=       （4） 2、紅外接收電路 紅外接收電路通常由光接收二極管、放大電路、帶通濾波器、檢波電路等組成。放大電路的任務(wù)是對光脈沖信號進行線性放大和整形。帶通濾波器的任務(wù)是進行頻率選擇，濾除干擾信號。檢波電路濾掉載頻后檢出的原始信號3。因而電路比較復雜，體積也比較大。 本文設(shè)計的接收電路采用德律風根公司（Vishay）的紅外專用集成接收芯片TK1838，將各功能電路封裝在一起，以實現(xiàn)接收脈沖編碼信號調(diào)制的紅外光信號，塑料封裝可濾除可見光。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。1腳為輸出，2腳接地，3腳電源接+5V。  TK1838只有接