CN104149748A - 智能无臂汽车雨刷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能无臂汽车雨刷系统，包括信号采集单元、信号处理单元和输出控制单元三部分组成。信号采集单元装有传感器，用于采集雨量、湿度及灰尘信息；信号处理单元用于对信号进行放大滤波及模数转换处理；输出控制单元，包括控制模块、出风装置、喷淋装置，用于出风风量、出风温度、以及喷淋速度的控制。本发明通过采集车外雨量、湿度及灰尘信息，智能调节雨刷系统出风风量、出风温度以及喷淋装置。系统无雨刷作用臂，解决了现有雨刷系统使用的有臂雨刷存在的易老化、磨损，需要定期更换橡胶条，玻璃上的雨水、污物清理不干净，存在清理死角，如遇雨雪冰冻天气，雨刷容易上冻结冰而失去作用等问题。

Description

智能无臂汽车雨刷系统

 

技术领域

本发明属于汽车雨刷技术领域，尤其涉及一种智能无臂汽车雨刷系统。

 

背景技术

雨刷作为汽车的重要的组成部分，可以用来清理汽车挡风玻璃上雨水及其他影响视线的污物。

目前，现有汽车雨刷系统使用的有臂雨刷，容易老化、磨损，需要定期更换橡胶条，玻璃上的雨水、污物清理不干净，存在清理死角等问题，并且如遇冬天雨雪冰冻天气，有臂雨刷系统会因雨刷臂上冻结冰而失去作用。

 

发明内容

为了解决现有雨刷系统使用的有臂雨刷存在的易老化、磨损，需要定期更换橡胶条，玻璃上的雨水、污物清理不干净，存在清理死角，如遇雨雪冰冻天气，雨刷容易上冻结冰而失去作用等问题，本发明提供一种智能无臂汽车雨刷系统，通过采集车外雨量、湿度及灰尘信息，精确调节雨刷系统出风风量、出风温度以及喷淋装置。系统无雨刷作用臂，使用寿命长，雨水、污物清理更为干净。

本发明所采取的技术方案是：1、一种智能无臂汽车雨刷系统，由信号采集单元、信号处理单元和输出控制单元三部分组成，其特征在于：

所述信号采集单元装有雨量、湿度及灰尘传感器，用于采集雨量、湿度及灰尘信息；

信号处理单元用于对信号采集单元采集来的雨量、湿度及灰尘信号进行放大滤波及模数转换处理；

输出控制单元，包括控制模块、出风装置、温控装置、喷淋装置，输出控制单元根据信号处理单元处理后的信号进行输出控制，包括启动时间控制、出风量控制、出风温度控制、喷淋控制。

前述的一种智能无臂汽车雨刷系统，所述信号处理单元由信号放大滤波模块、ADC模块组成，前级传感器采集的信号经过所述信号放大滤波模块和ADC模块与后级控制模块的外部中断口相连。

前述的一种智能无臂汽车雨刷系统，所述的汽车雨刷系统可手动控制出风装置的出风量和出风温度以及喷淋装置的喷淋速度。

前述的一种智能无臂汽车雨刷系统，所述汽车雨刷系统位于汽车前挡风玻璃的底部，整个装置无雨刷操作臂；雨刷系统分为两层，上层为出风装置，下层为喷淋装置。

前述的一种智能无臂汽车雨刷系统，所述雨量、湿度及灰尘传感器安装在雨刷系统的外表面，信号处理单元安装在雨刷系统的背部，所述输出控制模块安装在雨刷系统的中间部位。

前述的一种智能无臂汽车雨刷系统，所述信号放大滤波模块包括信号放大电路和滤波电路，对车外电磁干扰信号、汽车自身产生的干扰信号以及供电电源产生的干扰信号进行抑制。

前述的一种智能无臂汽车雨刷系统，所述信号放大电路采用对弱电流进行放大以驱动后级电路工作的低噪声放大电路，由集成运算放大器U1A 、U1B、U1C，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，电容C1、C2组成；所述集成运算放大器采用带有差动输入的四运算放大器LM324，其中电阻R1、电容C1的一个公共端与集成运算放大器U1A的反相输入端、传感器的一个输出端相连，另一公共端经过电阻R4与集成运算放大器U1C的反相输入端、电阻R5相连；电阻R5的另一端与集成运算放大器U1C的输出端相连；电阻R2、电容C2的一个公共端与传感器的另一输出端、集成运算放大器U1B的反相输入端相连，另一公共端经过电阻R3与集成运算放大器U1C的同相输入端相连；电阻R6的一端与集成运算放大器U1C的同相输入端相连，另一端接地；集成运算放大器U1A的同相输入端与集成运算放大器U1B的同相输入端相连并接地。

前述的一种智能无臂汽车雨刷系统，所述滤波电路包括低通滤波器和带阻滤波器，低通滤波器由集成运算放大器U2A，电阻R7、R8、R9、R10，电容C3、C4组成，电阻R10一端U2A的反相输入端相连，另一端接地；R9一端和U2A的反相输入端相连，另一端和U2A输出端相连；电容C4一端和U2A的同相输入端相连，一端接地；电容C3一端与U2A的输出端相连，一端连接于R7和R8之间；电容C5、C6和电阻R11、R13并联，将U2A的输出端与U2B的反相输入端相连；U2B的输出端与同相输入端相连；R14将U2B的输出端和U2C的同相输入端相连；U2C的同相输入端通过R15接地；U2C的输出端通过C7连接于R11、R13之间，通过电阻R12连接于C5、C6之间；U2C的反相输入端和其输出端相连，信号放大电路的输出端通过电阻R8、R7连接到集成运算放大器U2A的正向输入端，集成运算放大器U2B用作放大器，其输出端作为滤波电路的输出，U2C接成电压跟随器的形式。

前述的一种智能无臂汽车雨刷系统，所述的出风装置包括电机、发热元件、恒温器和风轮，喷淋装置包括水泵、喷淋头、蓄水槽，出风装置的出风口和喷淋装置的喷淋口均匀分布。

本发明所达到的有益效果：本发明的智能无臂汽车雨刷系统能够采集车外雨量、湿度及灰尘信息，智能启动雨刷系统，根据雨量、湿度及灰尘情况，智能调节出风量、出风温度、是否启动喷淋系统，而且系统使用无臂雨刷，解决了现有雨刷系统使用的有臂雨刷，容易老化、磨损，需要定期更换橡胶条，玻璃上的雨水、污物清理不干净，存在清理死角，并且如遇冬天雨雪冰冻天气，有臂雨刷系统会因雨刷臂上冻结冰而失去作用等问题。

 

附图说明

图1是本发明的系统框图。

图2是本发明的系统装置整体结构示意图。

图3是本发明的信号处理单元的信号放大电路图。

图4是本发明的信号处理单元的信号滤波电路图。

图5是本发明的工作流程图。

附图标记含义如下：

1_1，1_2，1_3：分别是雨量、湿度、灰尘传感器；2：出风装置；3：喷淋装置；4：装置中间部位；5：装置背部。

 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一种智能无臂汽车雨刷系统，包括信号采集单元、信号处理单元和输出控制单元三部分组成。信号采集单元装有雨量、湿度及灰尘传感器，用于采集雨量、湿度及灰尘信息；信号处理单元用于对信号采集单元采集来的雨量、湿度及灰尘信号进行放大滤波及模数转换处理；输出控制单元，包括控制模块、出风装置、喷淋装置，输出控制单元根据信号处理单元处理后的信号进行输出控制，包括启动时间控制、出风量控制、出风温度控制、喷淋控制以及可以进行手动控制。

如图2所示，系统装置的整体形状为立方体形的箱体。系统装置包括安装在装置表面的雨量传感器1_1，湿度传感器1_2，灰尘传感器1_3；位于装置上层的出风装置2；位于装置下层的喷淋装置3；用于安装输出控制模块的装置中间部位4；用于安装信号处理模块的装置背部5。由于汽车行驶时，挡风玻璃前的风是从玻璃底部流向玻璃上部的，所以系统整体装置位于挡风玻璃底部，可以使出风装置的出风方向和玻璃前的风向保持一致，既节约能源又能使玻璃前的雨水更快吹干。喷淋装置位于系统装置的下层，紧贴汽车的玻璃表面，出风装置位于系统装置上层，这样出风与喷淋装置上下分层的结构，可以防止喷淋装置喷出去的高速液体倒流进出风装置损毁电路。

本发明信号放大滤波模块包括信号放大电路和滤波电路，能够对车外电磁干扰信号、汽车自身产生的干扰信号以及供电电源产生的干扰信号进行抑制。

本发明信号处理单元的信号放大电路，如图3所示，信号放大电路是一种对弱电流进行放大以驱动后级电路工作的低噪声放大电路。包括：传感器、集成运算放大器U1A 、U1B、U1C，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，电容C1、C2组成，集成运算放大器可以采用带有差动输入的四运算放大器LM324。其中电阻R1、电容C1的一个公共端与集成运算放大器U1A的反相输入端、传感器的一个输出端相连，另一公共端经过电阻R4与集成运算放大器U1C的反相输入端、电阻R5相连；电阻R5的另一端与集成运算放大器U1C的输出端相连；电阻R2、电容C2的一个公共端与传感器的另一输出端、集成运算放大器U1B的反相输入端相连，另一公共端经过电阻R3与集成运算放大器U1C的同相输入端相连；电阻R6的一端与集成运算放大器U1C的同相输入端相连，另一端接地；集成运算放大器U1A的同相输入端与集成运算放大器U1B的同相输入端相连并接地。电阻R1与R2等值，R3与R4等值，R5与R6等值，电容C1与C2等值。

本发明的信号处理单元的滤波电路，如图4所示，包括低通滤波器和带阻滤波器。低通滤波器由集成运算放大器U2A，电阻R7、R8、R9、R10，电容C3、C4组成。带阻滤波器由集成运算放大器U2B、U2C，电阻R11、R12、R13、R14、R15，电容C5、C6、C7组成。电阻R10一端U2A的反相输入端相连，另一端接地； R9一端和U2A的反相输入端相连，另一端和U2A输出端相连；电容C4一端和U2A的同相输入端相连，一端接地；电容C3一端与U2A的输出端相连，一端连接于R7和R8之间；电容C5、C6和电阻R11、R13并联，将U2A的输出端与U2B的反相输入端相连；U2B的输出端与同相输入端相连；R14将U2B的输出端和U2C的同相输入端相连；U2C的同相输入端通过R15接地；U2C的输出端通过C7连接与R11、R13之间，通过电阻R12连接于C5、C6之间；U2C的反相输入端和其输出端相连。前述放大电路的输出端通过电阻R8、R7连接到集成运算放大器U2A的正向输入端，集成运算放大器U2B用作放大器，其输出端作为滤波电路的输出，U2C接成电压跟随器的形式。

本发明低通滤波器，允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量，本发明使用的低通滤波器是二阶压控型低通滤波器，能够使得滤波特性更加陡峭，提高滤波效果。本发明带阻滤波器，它能在保证其他频率的信号不损失的情况下，有效的抑制输入信号中某一频率信息。本发明的带阻滤波器具有良好的选频特性和比较高的品质因数。集成运算放大器U2B用作放大器,其输出端作为滤波电路的输出，U2C接成电压跟随器的形式。未加电压跟随器的带阻滤波器只有在离中心频率较远时才能达到较好的衰减特性，因此滤波器的品质因数不高，加入电压跟随器后品质因数得以提高，从而使得滤波器的滤波效果更好，测量结果也更加准确。

输出控制单元包括控制模块和各输出模块，控制模块采用STC公司STC12C5A60S2型号的产品来实现，其内部集成多路ADC功能模块，具有多通道模拟信号采集的功能，但不限于此。出风装置包括电机、发热元件、恒温器和风轮等，相当于一个电热风机，喷淋装置包括喷淋水泵、喷淋头、蓄水槽等，均匀分布出风装置的出风口和喷淋装置的喷淋口，使得出风和出水均匀。

本发明的智能无臂汽车雨刷系统的工作过程如图5所示，汽车启动后，有两种工作模式，一种为自动控制，一种为手动控制。自动控制模式下，传感器检测车外雨量、湿度及灰尘信息，经过信号处理单元放大滤波，作为后级控制模块的输入，控制模块根据传感器采集的信息，判断车外雨量、湿度及灰尘的多少，智能启动相应的输出模块。如果检测到车外正在下雨，或车外湿度较大，达到设定的限值，则启动出风装置，并依据雨量和湿度的大小控制出风风量和出风温度，通过高速的热风吹干玻璃表面的雨水雾气或是冬天覆盖在玻璃表面的冰冻雨雪；如果检测到汽车挡风玻璃外灰尘较多，达到设定的限制，则启动喷淋装置，并依据灰尘量大小，控制喷淋速度，通过高速液体对玻璃的喷淋，从而达到清洗玻璃表面灰尘的目的。出风装置和喷淋装置两者互不影响，可以依据车外情况同时工作。手动控制模式下，车主可以自己决定是否启动出风装置和喷淋装置，二者同样可以同时工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种智能无臂汽车雨刷系统，由信号采集单元、信号处理单元和输出控制单元三部分组成，其特征在于：

所述信号采集单元装有雨量、湿度及灰尘传感器，用于采集雨量、湿度及灰尘信息；

信号处理单元用于对信号采集单元采集来的雨量、湿度及灰尘信号进行放大滤波及模数转换处理；

输出控制单元，包括控制模块、出风装置、温控装置、喷淋装置，输出控制单元根据信号处理单元处理后的信号进行输出控制，包括启动时间控制、出风量控制、出风温度控制、喷淋控制。

2.根据权利要求1所述的一种智能无臂汽车雨刷系统，其特征在于：所述信号处理单元由信号放大滤波模块、ADC模块组成，前级传感器采集的信号经过所述信号放大滤波模块和ADC模块与后级控制模块的外部中断口相连。

3.根据权利要求1所述的一种智能无臂汽车雨刷系统，其特征在于：所述的汽车雨刷系统可手动控制出风装置的出风量和出风温度以及喷淋装置的喷淋速度。

4.根据权利要求3所述的一种智能无臂汽车雨刷系统，其特征在于：所述汽车雨刷系统位于汽车前挡风玻璃的底部，整个装置无雨刷操作臂；雨刷系统分为两层，上层为出风装置，下层为喷淋装置。

5.根据权利要求4所述的一种智能无臂汽车雨刷系统，其特征在于：所述雨量、湿度及灰尘传感器安装在雨刷系统的外表面，信号处理单元安装在雨刷系统的背部，所述输出控制模块安装在雨刷系统的中间部位。

6.根据权利要求5所述的一种智能无臂汽车雨刷系统，其特征在于：所述信号放大滤波模块包括信号放大电路和滤波电路，对车外电磁干扰信号、汽车自身产生的干扰信号以及供电电源产生的干扰信号进行抑制。

7.根据权利要求6所述的一种智能无臂汽车雨刷系统，其特征在于：所述信号放大电路采用对弱电流进行放大以驱动后级电路工作的低噪声放大电路，由集成运算放大器U1A 、U1B、U1C，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，电容C1、C2组成；所述集成运算放大器采用带有差动输入的四运算放大器LM324，其中电阻R1、电容C1的一个公共端与集成运算放大器U1A的反相输入端、传感器的一个输出端相连，另一公共端经过电阻R4与集成运算放大器U1C的反相输入端、电阻R5相连；电阻R5的另一端与集成运算放大器U1C的输出端相连；电阻R2、电容C2的一个公共端与传感器的另一输出端、集成运算放大器U1B的反相输入端相连，另一公共端经过电阻R3与集成运算放大器U1C的同相输入端相连；电阻R6的一端与集成运算放大器U1C的同相输入端相连，另一端接地；集成运算放大器U1A的同相输入端与集成运算放大器U1B的同相输入端相连并接地。

8.根据权利要求7所述的一种智能无臂汽车雨刷系统，其特征在于：所述滤波电路包括低通滤波器和带阻滤波器，低通滤波器由集成运算放大器U2A，电阻R7、R8、R9、R10，电容C3、C4组成，电阻R10一端U2A的反相输入端相连，另一端接地；R9一端和U2A的反相输入端相连，另一端和U2A输出端相连；电容C4一端和U2A的同相输入端相连，一端接地；电容C3一端与U2A的输出端相连，一端连接于R7和R8之间；电容C5、C6和电阻R11、R13并联，将U2A的输出端与U2B的反相输入端相连；U2B的输出端与同相输入端相连；R14将U2B的输出端和U2C的同相输入端相连；U2C的同相输入端通过R15接地；U2C的输出端通过C7连接于R11、R13之间，通过电阻R12连接于C5、C6之间；U2C的反相输入端和其输出端相连，信号放大电路的输出端通过电阻R8、R7连接到集成运算放大器U2A的正向输入端，集成运算放大器U2B用作放大器，其输出端作为滤波电路的输出，U2C接成电压跟随器的形式。

9.根据权利要求8所述的一种智能无臂汽车雨刷系统，其特征在于：所述的出风装置包括电机、发热元件、恒温器和风轮，喷淋装置包括水泵、喷淋头、蓄水槽，出风装置的出风口和喷淋装置的喷淋口均匀分布。