CN108919385A - 一种电容雨量传感器 - Google Patents

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李建明
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Abstract

本发明涉及一种电容雨量传感器，包括：汽车挡风玻璃，其特征在于：所述汽车挡风玻璃内侧安装有电容、电容测量芯片和雨量大小判别器；所述电容的电极范围内根据有雨滴和没有雨滴时电容值发生变化，这种变化由电容测量芯片进行测量，根据电容测量值的大小，雨量大小判别器对雨量大小级别进行判断，并将所得雨量大小的雨刮分级信号传送给雨刮控制器决定雨刮的动作；本发明采用电容测量值的静态或者动态特征来提取雨量大小信息，可将雨量值精确分级来决定雨刮的速度和间歇时间，并且能感知树叶、泥土等等遮挡视线的不透明物体，从而避免因树叶、油污、泥土、灰尘等遮挡而引起误判。

Description

一种电容雨量传感器
技术领域
本发明涉及一种电容雨量传感器。
背景技术
现有的雨量传感器主要是根据雨滴对光的散射，使反射光随雨量大小而产生变化，并根据雨滴大小、频率估算出雨量大小，雨量大小根据经验和实验决定常常容易误判。已有的电容式雨量传感器装在汽车挡风玻璃之外，由落在电极之间的雨滴改变电容值大小来估计雨量，时间过长电极容易被雨刷擦坏，传感器随之报废。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电容雨量传感器，以解决上述问题的至少一个方面。
为了实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种电容雨量传感器，包括：汽车挡风玻璃(1)，其特征在于：所述汽车挡风玻璃(1)内侧安装有电容(2)、电容测量芯片(3)和雨量大小判别器(4)；所述电容(2)的电极范围内根据有雨滴和没有雨滴时电容(2)值发生变化，这种变化由电容测量芯片(3)进行测量，根据电容(2)测量值的大小，雨量大小判别器(4)对雨量大小级别进行判断，并将所得雨量大小的雨刮分级信号传送给雨刮控制器(5)决定雨刮的动作；所述电容(2)的电极形状可为双螺旋、插指、分形多种结构，将电容(2)的电极形状优化到能够尽量增大电容值；所述电容值由电极占用的面积玻璃厚度、雨水电解质含量、雨滴大小频率因素共同决定。
进一步，所述电容测量芯片(3)可以是PCAP01或者AD7746电容测量芯片(3)，为了测出雨量的大小，电容测量芯片(3)的工作方式有两种，一种是直接测量每一时刻的电容值，根据实验和统计规律找出雨量大小和电容值之间的关系，称为静态测量；另一种方式是测量出电容(2)随时间的变化规律，不用静态电容(2)值，而是使用动态电容(2)变化方式判断雨量大小，提取电容(2)发生变化的幅度频率特征从而决定雨量大小，称为动态测量。
进一步，所述雨量大小判别器(4)对雨量的判别，即静态测量值处理方式，可以是统计的动态变化值，将1秒内或更长或更短时间内，电容值的变化量取平均，或是取变化大于10nf、100nf作为不同雨量级别的判据，如果出现10次最高10nf以内的变化，即判为一级雨量，以此类推由小到大排列输出雨量的6个级别，去控制雨刮的工作方式；动态值的处理方式是将规定时间内的电容值采样的变化率作为数据处理对象，找出变化率的统计特征值作为雨量大小级别的判据。
进一步，所述电容测量芯片(3)还能测出所出现的树叶、油污、泥土、灰尘遮挡时的电容值，通过电容(2)的变化值统计得出，从而判断出有无油污、树叶、泥土、灰尘的遮挡并给出6个级别雨量之外的灰尘遮挡的提示信号。
本发明的有益效果：本发明采用电容测量值的静态或者动态特征来提取雨量大小信息，可将雨量值精确分级来决定雨刮的速度和间歇时间，并且能感知树叶、泥土等等遮挡视线的不透明物体，从而避免因树叶、油污、泥土、灰尘等遮挡而引起误判。
附图说明
图1为本发明原理结构示意图。
图中，1-挡风玻璃，2-电容，3-电容测量芯片，4-雨量大小判别器，5-雨刮控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1示意性的显示了本发明一种实施方式的一种电容雨量传感器结构。
如图1所示，一种电容雨量传感器，包括：汽车挡风玻璃(1)，其特征在于：所述汽车挡风玻璃(1)内侧安装有电容(2)、电容测量芯片(3)和雨量大小判别器(4)；所述电容(2)的电极范围内根据有雨滴和没有雨滴时电容(2)值发生变化，这种变化由电容测量芯片(3)进行测量，根据电容(2)测量值的大小，雨量大小判别器(4)对雨量大小级别进行判断，并将所得雨量大小的雨刮分级信号传送给雨刮控制器(5)决定雨刮的动作；所述电容(2)的电极形状可为双螺旋、插指、分形多种结构，将电容(2)的电极形状优化到能够尽量增大电容值；所述电容值由电极占用的面积玻璃厚度、雨水电解质含量、雨滴大小频率因素共同决定。
如图1所示，所述电容测量芯片(3)可以是PCAP01、AD7746电容测量芯片(3)，为了测出雨量的大小，电容测量芯片(3)的工作方式有两种，一种是直接测量每一时刻的电容值，根据实验和统计规律找出雨量大小和电容值之间的关系，称为静态测量；另一种方式是测量出电容(2)随时间的变化规律，不用静态电容值，而是使用动态电容(2)变化方式判断雨量大小，提取电容(2)发生变化的幅度频率特征从而决定雨量大小，称为叫动态测量；当雨滴落在挡风玻璃(1)上时，雨量大小决定了电容(2)容值的大小，电容测量芯片(3)PCAP01或者AD7746将电容(2)测量值信号传送给雨量大小判别器(4)，当电容值在某个统计范围之内时，决定出雨量的大小级别，并将雨量大小信号输出到雨刮控制器(5)。
如图1所示，所述雨量大小判别器(4)对雨量的判别，可以是统计的动态变化值，将1秒内或更长或更短时间内，电容值的变化量取平均，或是取变化大于10nf、100nf作为不同雨量级别的判据，如果出现10次最高10nf以内的变化，即判为一级雨量，以此类推由小到大排列输出雨量的6个级别，去控制雨刮的工作方式；动态值的处理方式是将规定时间内的电容值采样的变化率作为数据处理对象，找出变化率的统计特征值作为雨量大小级别的判据。
如图1所示，所述电容测量芯片(3)还能测出所出现的树叶、油污、泥土、灰尘遮挡时的电容值，通过电容(2)的变化值统计得出，从而判断出有无油污、树叶、泥土、灰尘的遮挡并给出6个级别雨量之外的灰尘遮挡的提示信号，避免因树叶、油污、泥土、灰尘等遮挡而引起误判。
使用本发明时，通过落在挡风玻璃(1)上的雨滴对电容值的改变作用，电容测量芯片(3)实时测量出电容(2)大小，雨量大小判别器(4)根据电容(2)测量值的大小，判别出雨量的大小，并将所得雨量大小的雨刮分级信号传送给雨刮控制器(5)决定雨刮的动作。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出至少一个变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电容雨量传感器，包括：汽车挡风玻璃，其特征在于：所述汽车挡风玻璃内侧安装有电容、电容测量芯片和雨量大小判别器；所述电容的电极范围内根据有雨滴和没有雨滴时电容值发生变化，这种变化由电容测量芯片进行测量，根据电容测量值的大小，雨量大小判别器对雨量大小级别进行判断，并将所得雨量大小的雨刮分级信号传送给雨刮控制器决定雨刮的动作；所述电容的电极形状可为双螺旋、插指、分形多种结构，将电容的电极形状优化到能够尽量增大电容值；所述电容值由电极占用的面积玻璃厚度、雨水电解质含量、雨滴大小频率因素共同决定。
2.根据权利要求1所述的一种电容雨量传感器，其特征在于：所述电容测量芯片可以是PCAP01或者AD7746电容测量芯片，为了测出雨量的大小，电容测量芯片的工作方式有两种，一种是直接测量每一时刻的电容值，根据实验和统计规律找出雨量大小和电容值之间的关系，称为静态测量；另一种方式是测量出电容随时间的变化规律，不用静态电容值，而是使用动态电容变化方式判断雨量大小，提取电容发生变化的幅度频率特征从而决定雨量大小，称为动态测量。
3.根据权利要求3所述的一种电容雨量传感器，其特征在于：所述雨量大小判别器对雨量的判别，即静态测量值处理方式，可以是统计的动态变化值，将1秒内或更长或更短时间内，电容值的变化量取平均，或是取变化大于10nf、100nf作为不同雨量级别的判据，如果出现10次最高10nf以内的变化，即判为一级雨量，以此类推由小到大排列输出雨量的6个级别，去控制雨刮的工作方式；动态值的处理方式是将规定时间内的电容值采样的变化率作为数据处理对象，找出变化率的统计特征值作为雨量大小级别的判据。
4.根据权利要求3所述的一种电容雨量传感器，其特征在于：所述电容测量芯片还能测出所出现的树叶、油污、泥土、灰尘遮挡时的电容值，通过电容的变化值统计得出，从而判断出有无油污、树叶、泥土、灰尘的遮挡并给出6个级别雨量之外的灰尘遮挡的提示信号。
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