CN111186416A - 一种风挡超声波除尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风挡超声波除尘装置，包括超声波换能器、超声波发生器、耦合剂、气体喷嘴、空气泵、气阀、传感器、控制模块、供电模块及气体管路，其特征在于：所述超声波换能器布置在风挡玻璃边缘四角，由所述超声波发生器驱动工作，所述超声波换能器可单独产生纵波或横波，也可同时产生纵波或横波；所述气体喷嘴设置在风挡玻璃下方，通过气体管路与空气泵、气阀连接；所述超声波发生器与所述空气泵由所述供电模块提供规格相匹配的电压；所述传感器设置在风挡玻璃上部位置，用于测度风挡玻璃表面积灰程度，并与所述控制模块相连；所述超声波发生器与所述气阀的工作动作由所述控制模块控制，执行除尘与吹扫动作，具有智能清灰、除尘干净的优点。

Description

一种风挡超声波除尘装置

技术领域

本发明涉及汽车风挡技术领域，尤其是涉及一种风挡超声波除尘装置。

背景技术

超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，以物体机械振动状态或能量进行传播。理论研究表明，在振幅相同的条件下，一个物体振动的能量与振动频率成正比，超声波在介质中传播时，介质质点振动的频率很高。目前，我国家庭拥有车辆在亿辆以上，停放在户外、停车场内的汽车车辆，风挡玻璃表面很容易堆积灰尘和污物，严重影响驾驶视线。传统雨刷系统由雨刷电机、继电器、雨刷撑杆、雨刷条组成，清除风挡玻璃表面积灰时，一般采用将洗涤液喷射到风挡玻璃上，在雨刮胶条的刮拭下，清除风挡玻璃表面的灰尘，使驾驶员有良好的视野，但该方式存在遮挡视线，机械噪声大，容易刮花风挡玻璃，存在死区等缺陷。若能利用超声波自身特性，如超声波在传播时，方向性强，能量易于集中，可传递很强的能量，在风挡玻璃表面形成机械振动场，达到对风挡玻璃快速干净除尘的目的，对于汽车风挡除尘技术的发展具有重大意义。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种风挡超声波除尘装置，具有快速清扫、智能清灰、高效稳定、除尘干净的优点。

本发明的技术方案是：一种风挡超声波除尘装置，包括超声波换能器、超声波发生器、耦合剂、气体喷嘴、空气泵、气阀、传感器、控制模块、供电模块及气体管路，所述超声波换能器布置在风挡玻璃边缘四角，由所述超声波发生器驱动工作，所述超声波换能器可单独产生纵波或横波，也可同时产生纵波或横波；所述气体喷嘴设置在风挡玻璃下方，通过气体管路与空气泵、气阀连接；所述超声波发生器与所述空气泵由所述供电模块提供规格相匹配的电压；所述传感器设置在风挡玻璃上部位置，用于测度风挡玻璃表面积灰程度，并与所述控制模块相连；所述超声波发生器与所述气阀的工作动作由所述控制模块控制，执行除尘与吹扫动作。

进一步的方案是，所述超声波换能器通过耦合剂与风挡玻璃联接，所述超声波换能器通过外设锥形固定套安装在风挡玻璃表面。

所述超声波换能器采用混合模式压电陶瓷片，振动频率为25KHz～35KHz。

所述传感器采用红外传感器，其设定阈值为95%±5%。

所述气体喷嘴采用扁平状喷口结构，喷口喷射角设置为90°～130°。

所述气体喷嘴与水平方向的夹角小于风挡玻璃与水平方向的夹角在1°～4°之间。

所述超声波发生器采用他激式电路结构。

所述控制模块的除尘控制动作流程如下：

步骤一，所述控制模块控制所述超声波换能器先输出纵波，所述纵波持500ms～1500ms；

步骤二，所述控制模块控制所述超声波换能器切换输出横波，所述横波持续500ms～1500ms；

步骤三，之后延时1s～2s，所述控制模块控制所述气阀执行开启动作，高压气体喷出，执行吹扫工作。

所述控制模块设定如下运行模式：

模式一，首次唤醒启动模式，即车辆启动时自动进行一次超声波除尘工作动作；

模式二，手动模式，即通过手动控制方式进行超声波除尘工作；

模式三，智能模式，即利用所述传感器对风挡玻璃表面积灰程度的测量，自动根据堆积灰尘量进行智能超声波除尘工作。

本发明的有益效果在于：通过在风挡玻璃边缘四角布置超声波装置，利用超声波的机械作用，在风挡玻璃表面形成机械振动场，一方面将风挡玻璃表面的灰尘震荡移动，另一方面引起尘粒共振，使得尘粒间相互碰撞，凝聚为较大颗粒而便于高压气体吹扫清除；利用传感器技术，通过传感器对风挡玻璃表面积灰程度的测量，自动根据堆积灰尘量进行智能超声波除尘工作，实现智能清灰目标；通过空气泵与扁平状喷口气体喷嘴的结合，从风挡玻璃下方喷出高压气体，实现超声波震荡除尘后的气体吹扫，不磨损风挡玻璃，没有机械噪声，同时由于不采用水洗除尘方式，不会刮花玻璃表面，且不留死角，清扫风挡玻璃表面灰尘更加干净，具有快速清扫、智能清灰、高效稳定、除尘干净的优点，使驾驶者获得良好的视线区域。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明侧视结构示意图；

图3是图1的A向放大结构示意图；

图4是图2的B向放大结构示意图；

图中：1、超声波换能器，2、超声波发生器，3、气体喷嘴，4、空气泵，5、气阀，6、传感器，7、控制模块，8、供电模块，9、耦合剂，10、气体管路，11、锥形固定套，12、风挡玻璃，13、灰尘，θ、喷口喷射角，α、气体喷嘴与水平方向的夹角，β、风挡玻璃与水平方向的夹角。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步的说明。

本发明的实施例是：一种风挡超声波除尘装置，包括超声波换能器1、超声波发生器2、耦合剂9、气体喷嘴3、空气泵4、气阀5、传感器6、控制模块7、供电模块8及气体管路10，所述超声波换能器1布置在风挡玻璃12边缘四角，由所述超声波发生器2驱动工作，所述超声波换能器1可单独产生纵波或横波，也可同时产生纵波或横波。

所述气体喷嘴3设置在风挡玻璃12下方，通过气体管路10与空气泵4、气阀5连接；所述超声波发生器2与所述空气泵4由所述供电模块8提供规格相匹配的电压；所述传感器6设置在风挡玻璃12上部位置，用于测度风挡玻璃12表面积灰程度，并与所述控制模块7相连；所述超声波发生器2与所述气阀5的工作动作由所述控制模块7控制，执行除尘与吹扫动作。

进一步的说明，所述超声波换能器1通过耦合剂9与风挡玻璃12联接，所述超声波换能器1通过外设锥形固定套11安装在风挡玻璃12表面。

所述超声波换能器1采用混合模式压电陶瓷片，振动频率为25KHz～35KHz。

所述传感器6采用红外传感器，其设定阈值为95%±5%。

所述气体喷嘴3采用扁平状喷口结构，喷口喷射角θ设置为90°～130°。

所述气体喷嘴与水平方向的夹角α小于风挡玻璃与水平方向的夹角β在1°～4°之间。

所述超声波发生器2采用他激式电路结构，将普通的50赫兹的电流转化为高频电流，以驱动超声波换能器1工作。

所述控制模块7的除尘控制动作流程如下：

步骤一，所述控制模块7控制所述超声波换能器1先输出纵波，所述纵波持500ms～1500ms；

步骤二，所述控制模块7控制所述超声波换能器1切换输出横波，所述横波持续500ms～1500ms；

步骤三，之后延时1s～2s，所述控制模块7控制所述气阀5执行开启动作，高压气体喷出，执行吹扫工作。

所述控制模块7设定如下运行模式：

模式一，首次唤醒启动模式，即车辆启动时自动进行一次超声波除尘工作动作；

模式二，手动模式，即通过手动控制方式进行超声波除尘工作；

模式三，智能模式，即利用所述传感器6对风挡玻璃12表面积灰程度的测量，自动根据堆积灰尘量进行智能超声波除尘工作。

结合附图对本发明做进一步的说明：所述超声波换能器1通过耦合剂9布置在风挡玻璃12的边缘四角，超声波换能器1外设有锥形固定套11，将超声波换能器1固定在风挡玻璃12的表面；所述耦合剂9用于排除超声波换能器1与风挡玻璃12表面之间的空气，使超声波能有效穿入风挡玻璃12。

所述超声波换能器1采用混合模式压电陶瓷片，通过压电效应将高频电信号转换为机械振动，振动频率为25KHz～35KHz，可单独产生纵波或横波，也可同时产生纵波和横波；驱动超声波换能器1工作的是所述超声波发生器2，采用微电脑控制的他激式电路结构，将普通的50赫兹的电流转化为高频电流，以驱动超声波换能器1工作。

特别地，所述超声波换能器1产生的纵波用于从风挡玻璃12表面剥离灰尘13，而所述超声波换能器1产生的横波用于使灰尘13从风挡玻璃12表面震荡、碰撞并发生移动。

所述传感器6采用红外传感器，其设定阈值为95%±5%，通过利用所述传感器6的主动式光信号探测与控制，当风挡玻璃12表面积灰达到一定程度，即当传感器6主动式光信号所反应的信号阈值低于设定阈值的下限值时，传感器6将检测信息反馈所述控制模块7，控制模块7会依据该检测信息自动启动超声波除尘控制动作流程进行除尘工作。

更进一步的说明是：本发明技术方案中，通过在风挡玻璃12边缘四角布置所述超声波换能器1，利用超声波的机械作用，所述超声波换能器1在所述超声波发生器2的驱动下，可单独产生纵波或横波，也可同时产生纵波和横波，则在风挡玻璃12表面形成机械振动场，一方面将风挡玻璃12表面的灰尘震荡移动，另一方面引起尘粒共振，使得尘粒间相互碰撞，凝聚为较大颗粒易于清除，通过空气泵4提供高压气体，从气体喷嘴3高速喷射在风挡玻璃12表面，从而达到吹扫除尘目的。

本发明的工作原理是，整套装置的供电由所述供电模块8提供，即所述超声波发生器2与所述空气泵4由所述供电模块8提供规格匹配的工作电压，以提供超声波驱动动力与高压气体的充足供给；所述控制模块7对所述超声波发生器2与所述气阀5的工作动作予以控制，并通过接受传感器6的检测信息实现智能控制，所述控制模块7设定三种运行模式，即：

模式一，首次唤醒启动模式，即车辆启动时自动进行一次超声波除尘工作动作；

模式二，手动模式，即通过手动控制方式进行超声波除尘工作；

模式三，智能模式，即利用所述传感器6对风挡玻璃12表面积灰程度的测量，自动根据堆积灰尘量进行智能超声波除尘工作。

在上述三种运行模式下，均执行同样的超声波除尘工作，即所述控制模块7的除尘控制动作流程如下：

步骤一，所述控制模块7控制所述超声波换能器1先输出纵波，所述纵波持500ms～1500ms；

步骤二，所述控制模块7控制所述超声波换能器1切换输出横波，所述横波持续500ms～1500ms；

步骤三，之后延时1s～2s，所述控制模块7控制所述气阀5执行开启动作，高压气体喷出，执行吹扫工作。

本发明技术方案通过在风挡玻璃12边缘四角布置超声波装置，利用超声波的机械作用，在风挡玻璃12表面形成机械振动场，一方面将风挡玻璃12表面的灰尘13震荡移动，另一方面引起尘粒共振，使得尘粒间相互碰撞，凝聚为较大颗粒而便于高压气体吹扫清除；利用传感器技术，通过传感器6对风挡玻璃12表面积灰程度的测量，自动根据堆积灰尘量进行智能超声波除尘工作，实现智能清灰目标；通过空气泵4与扁平状喷口气体喷嘴3的结合，从风挡玻璃12下方喷出高压气体，实现超声波震荡除尘后的气体吹扫，不磨损风挡玻璃，没有机械噪声，同时由于不采用水洗除尘方式，不会刮花玻璃表面，且不留死角，清扫风挡玻璃12表面灰尘更加干净，具有快速清扫、智能清灰、高效稳定、除尘干净的优点，使驾驶者获得良好的视线区域。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种风挡超声波除尘装置，包括超声波换能器、超声波发生器、耦合剂、气体喷嘴、空气泵、气阀、传感器、控制模块、供电模块及气体管路，其特征在于：所述超声波换能器布置在风挡玻璃边缘四角，由所述超声波发生器驱动工作，所述超声波换能器可单独产生纵波或横波，也可同时产生纵波或横波；所述气体喷嘴设置在风挡玻璃下方，通过气体管路与空气泵、气阀连接；所述超声波发生器与所述空气泵由所述供电模块提供规格相匹配的电压；所述传感器设置在风挡玻璃上部位置，用于测度风挡玻璃表面积灰程度，并与所述控制模块相连；所述超声波发生器与所述气阀的工作动作由所述控制模块控制，执行除尘与吹扫动作。

2.根据权利要求1所述的一种风挡超声波除尘装置，其特征在于：所述超声波换能器通过耦合剂与风挡玻璃联接，所述超声波换能器通过外设锥形固定套安装在风挡玻璃表面。

3.根据权利要求1所述的一种风挡超声波除尘装置，其特征在于：所述超声波换能器采用混合模式压电陶瓷片，振动频率为25KHz～35KHz。

4.根据权利要求1所述的一种风挡超声波除尘装置，其特征在于：所述传感器采用红外传感器，其设定阈值为95%±5%。

5.根据权利要求1所述的一种风挡超声波除尘装置，其特征在于：所述气体喷嘴采用扁平状喷口结构，喷口喷射角设置为90°～130°。

6.根据权利要求1所述的一种风挡超声波除尘装置，其特征在于：所述气体喷嘴与水平方向的夹角小于风挡玻璃与水平方向的夹角在1°～4°之间。

7.根据权利要求1所述的一种风挡超声波除尘装置，其特征在于：所述超声波发生器采用他激式电路结构。

8.根据权利要求1所述的一种风挡超声除尘装置，其特征在于：所述控制模块的除尘控制动作流程如下，

步骤一，所述控制模块控制所述超声波换能器先输出纵波，所述纵波持500ms～1500ms；

步骤二，所述控制模块控制所述超声波换能器切换输出横波，所述横波持续500ms～1500ms；

步骤三，之后延时1s～2s，所述控制模块控制所述气阀执行开启动作，高压气体喷出，执行吹扫工作。

9.根据权利要求1所述的一种风挡超声除尘装置，其特征在于：所述控制模块设定如下运行模式，

模式一，首次唤醒启动模式，即车辆启动时自动进行一次超声波除尘工作动作；

模式二，手动模式，即通过手动控制方式进行超声波除尘工作；

模式三，智能模式，即利用所述传感器对风挡玻璃表面积灰程度的测量，自动根据堆积灰尘量进行智能超声波除尘工作。

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