CN112947212B - 一种基于单片机的透明导电膜智能除雾系统 - Google Patents
一种基于单片机的透明导电膜智能除雾系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于车辆安全系统技术领域,具体涉及一种基于单片机的透明导电膜智能除雾系统。该智能除雾系统用于防止车辆的车窗玻璃起雾,包括:温度传感器组、湿度传感器、透明导电膜、控制开关、单片机,以及存储器。温度传感器组用于测量车窗玻璃的温度和车辆内部的环境温度。湿度传感器用于测量车辆的环境湿度;透明导电膜用于对玻璃进行加热。控制开关用于控制透明导电膜的运行状态。单片机接收温度传感器组和湿度传感器的检测结果,并根据检测结果通过控制开关对透明导电膜进行自动控制。存储器用于存储系统运行过程的各类数据。该系统解决了车辆在运行过程中的车窗玻璃容易起雾的安全隐患,同时不需要人工进行干预,且设备功耗较低。
Description
技术领域
本发明属于车辆安全系统技术领域,具体涉及一种基于单片机的透明导电膜智能除雾系统。
背景技术
车辆行驶过程中,室外的天气状态和车内人员的呼吸等行为均会对车辆环境造成影响;其中,温度和湿度是对车内环境影响最大的因素。常规状态下,水蒸气与温度低于露点温度的壁面接触时水蒸气就会在壁面上凝结为液体,因此,汽车在雨天、冷天行驶时,由于车内的湿度和内外温差的影响,车窗玻璃的温度低于车厢内水汽的露点温度,造成水汽的过饱和状态;这导致水蒸气会在车窗玻璃内侧聚集凝结,从而形成遮挡视线的水雾。
玻璃起雾对车辆驾驶安全的影响极大,起雾后的车窗玻璃清晰度大幅下降,影响驾驶人员对车外路况的判断;因此,为了防止发生交通安全事故,需要对车窗玻璃进行除雾。现有的车辆在前挡风玻璃的底部通常设置除霜出风口,这种装置虽然可以除去雾水,但除雾速度慢,而且需要驾驶人员在发生起雾状况后进行手动开启,这种额外的操作也会对驾驶带来危险。如果驾驶人员将该装置长时间开启以规避上述弊端,则又会产生较大的运行功耗,众所周知,这种除霜出风口是利用车辆的空调系统进行工作的,该装置运行之后会大幅度影响车辆的油耗和驾驶里程。
除此之外,现有技术中还有以下三种除雾方式:(1)防雾剂,除雾剂是一种表面活性剂,这种化学物质喷涂在基材表面之后可降低基面起雾的概率。但是,即使它的预防功效较强,也仍然存在失效期限;传统防雾剂的有效期通常在10天左右。且该方法同样属于提前预防措施,操作也均为麻烦。(2)后风挡电阻丝除雾,这种方法简单实用,但通常只能作用于后窗。当设置前窗或其它车窗玻璃上之后,会影响驾驶人员的视野,产生另一方面的驾驶安全隐患。(3)开窗对流法,这种方法虽简单、便捷且有效;但会造成恶劣的乘车体验,尤其在低温天气情况下,非常不实用。
发明内容
针对现有技术中的问题,本发明提供一种基于单片机的透明导电膜智能除雾系统,该系统解决了车辆在运行过程中的车窗玻璃容易起雾的安全隐患,同时不需要人工进行干预,且设备功耗较低。
为了达到上述目的,本发明是通过以下技术方案来实现的:
一种基于单片机的透明导电膜智能除雾系统,该智能除雾系统用于防止车辆的车窗玻璃起雾,包括:温度传感器组、湿度传感器、透明导电膜、控制开关、单片机,以及存储器。
温度传感器组包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器,以及第四温度传感器;第一温度传感器用于测量车辆前挡风玻璃的温度T1;第二温度传感器用于测量车辆左侧靠近倒车镜处的车窗玻璃的温度T2;第三温度传感器用于测量车辆右侧靠近倒车镜处的车窗玻璃的温度T3;第四温度传感器用于测量车辆内部的环境温度Te。
湿度传感器用于测量车辆内部的环境湿度。
透明导电膜分别安装于所述车辆前挡风玻璃、左侧车辆左侧靠近倒车镜处的车窗玻璃,车辆右侧靠近倒车镜处的车窗玻璃上,用于分别对该三处位置的玻璃进行加热。
控制开关用于控制透明导电膜的运行状态。
单片机分别与温度传感器组、湿度传感器组、控制开关电连接,单片机接收温度传感器组和湿度传感器的检测结果,并根据检测结果通过控制开关对透明导电膜的运行状态进行自动控制。
存储器与单片机电连接,存储器用于存储智能除雾系统运行过程产生的由检测组件获取的数据,以及运行过程产生的计算数据。
其中,单片机对透明导电膜的运行状态的控制过程如下:
S1:初始状态下,透明导电膜处于关闭状态;
S2:分别获取第四温度传感器和湿度传感器的检测结果,并根据二者的数据获取用于判断玻璃是否会起雾的临界温度T0;
S3:分别获取第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器的检测结果,依次计算该处玻璃温度Tn与T0的差值△t=(Tn-T0),并做出如下判断:
(1)当△t>0时,判断此时该处玻璃不会起雾,则等待规定时间周期后重新执行步骤S2;
(2)当△t≤0时,判断此时该处玻璃会起雾,则执行下一步骤,完成该处玻璃的加热过程;
其中,Tn中n表示温度传感器序号,n∈[1,2,3];
S4:将透明导电膜的运行状态调整为开启状态,获取当前执行加热过程的玻璃的实时温度Tn,和第四温度传感器的检测结果Te;并实时计算当前的玻璃的温度升高值△T;再基于Te获取当前温度状态下的玻璃温度目标升高值Ts,做出如下判断:
(1)当△T≥Ts时,停止透明导电膜的加热过程,将透明导电膜的运行状态切换为关闭状态;
(2)当△T<Ts,继续通过透明导电膜对玻璃进行加热,同时在规定时间周期后重新执行步骤S4的温度检测过程;
其中,Ts是执行玻璃加热过程中,玻璃温度的目标升高值;由于车辆内部环境温度不同时,玻璃的温度降速不同,因此该目标升高值在不同的车内环境温度的状况下是不同的,在该过程,单片机通过查表法获取当前状态下的Ts的大小,所述存储器中存储有不同车内环境温度下的“Te-Ts”对照表;
S5:透明导电膜的运行状态切换为关闭状态之后,等待规定时间周期,再重新执行步骤S2。
进一步地,存储器中存储有经试验验证的环境温度、环境湿度与临界温度的“Te-Ψ-T0”对照表,所述临界温度的确定方式为先查表再插值算法计算;所述临界温度优先通过查表法获取,当无法通过查表法获取时,则通过插值算法计算。
进一步地,存储器中存储的“Te-Ψ-T0”对照表中的原始数据采用马戈拉斯公式计算获取,并通过试验验证进行修正。
进一步地,插值算法采用牛顿插值法。
进一步地,步骤S3中引入安全系数S,将判断起雾与否的判据修改为:
(1)当△t>S时,判断此时该处玻璃不会起雾,则等待规定时间周期后重新执行步骤S2;
(2)当△t≤S时,判断此时该处玻璃会起雾,则执行下一步骤,完成该处玻璃的加热过程;
其中,S为根据重复试验确定的专家经验值,该值用于平衡因系统无法及时响应而引起的起雾现象,使得系统实际运行过程在玻璃温度未实际降低到低于临界温度的值时,就已经开始进行玻璃加热。
进一步地,控制开关为继电器,继电器分别与单片机和透明导电膜电连接,单片机通过继电器控制透明导电膜的运行状态。
进一步地,使用的继电器为延时继电器,延时继电器用于对运行状态下的透明导电膜进行延时关闭处理。
进一步地,智能除雾系统还包括启动开关,启动开关的开关状态与应用该系统的车辆的启动开关同步,在车辆启动时使得智能除雾系统运行,并在车辆熄火后将智能除雾系统关闭。
进一步地,所述智能除雾系统中还包括结露传感器组,结露传感器组包括多个分别安装在车辆前挡风玻璃、车辆左侧靠近倒车镜处的车窗玻璃,以及车辆右侧靠近倒车镜处的车窗玻璃处的结露传感器,结露传感器用于检测该处玻璃是否出现结露情况,结露传感器组与单片机电连接,单片机还用于获取结露传感器的检测结果。
进一步地,步骤S3中,当判断当前玻璃不会起雾后,单片机在等待的时间周期内持续获取该处玻璃对应的结露传感器的检测结果,并作出如下判断:
(1)当该处玻璃确实未发生结露状况时,则将其对应的步骤S2中获取临界温度、环境温度、环境湿度的数值保存或更新到存储器中的“Te-Ψ-T0”对照表中;
(2)当该处玻璃发生结露状况时,则不保存该数据点,或将“Te-Ψ-T0”对照表中已存在的相关数据点删除。
本发明提供的一种基于单片机的透明导电膜智能除雾系统,具有如下的有益效果:
1、本发明利用透明导电膜对各车窗玻璃的温度进行更精确的分块控制,透明导电膜可以利用自身的热效应对车窗玻璃进行加热,加热过程更加均匀,提高了能量利用率,有效地降低了成本,提高了除雾效率,为驾驶员在恶劣天气下提供了安全保障。
2、该系统与车辆适配性好,即开即用,智能化控制开闭,无需车辆驾驶人员操作,单片机接收来自传感器传来的数据,通过对数据的分析处理,在判断出达到起雾条件时及时开启智能控除雾系统,在完成车窗玻璃加热后可以及时使系统休眠。
3、该系统的适用范围广,不但可以用于典型的前挡风波除雾,还可以用于汽车侧窗和后窗的除雾:得益于透明导电膜的可移植性,对于不同位置车窗除雾同样可以达到优良的除雾效果。
4、该系统可以营造良好的驾驶环境,不会造成糟糕的驾驶体验,也不会影响车辆的驾驶安全性;在不会引起噪音的情况下,透明导电膜的高透光性也不会影响驾驶员的视野。
5、该系统具有高度的学习性能,智能化程度高,随着系统的应用其可以对自身的性能进行自动升级,达到更精准的控制效果,提高车辆除雾防雾的效果。同时,该系统运行过程中无需长时间开启装置加热除雾,只有在达到起雾条件时装置才会自动开启,节省能耗,除雾过程中不会产生污染物,绿色环保。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明实施例1中基于单片机的透明导电膜智能除雾系统的模块连接示意图;
图2为本发明实施例1的智能除雾系统运行过程中单片机对透明导电膜的控制流程图;
图3为本发明实施例1中智能除雾系统的控制电路部分的示意图;
图4为本发明实施例2中基于单片机的透明导电膜智能除雾系统的模块连接示意图;
图5为本发明实施例2中智能除雾系统的控制电路部分的示意图;
图中标记为:
1、第一温度传感器;2、第二温度传感器;3、第三温度传感器;4、第四温度传感器;5、湿度传感器;6、控制开关;7、透明导电膜;8、存储器;9、结露传感器组;10、单片机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示,本实施例提供一种基于单片机的透明导电膜智能除雾系统,该智能除雾系统用于防止车辆的车窗玻璃起雾,包括:温度传感器组、湿度传感器5、透明导电膜7、控制开关6、单片机10,以及存储器8。
温度传感器组包括第一温度传感器1、第二温度传感器2、第三温度传感器3,以及第四温度传感器4;第一温度传感器1用于测量车辆前挡风玻璃的温度T1;第二温度传感器2用于测量车辆左侧靠近倒车镜处的车窗玻璃的温度T2;第三温度传感器3用于测量车辆右侧靠近倒车镜处的车窗玻璃的温度T3;第四温度传感器4用于测量车辆内部的环境温度Te。
湿度传感器5用于测量车辆内部的环境湿度。
透明导电膜7分别安装于所述车辆前挡风玻璃、左侧车辆左侧靠近倒车镜处的车窗玻璃,车辆右侧靠近倒车镜处的车窗玻璃上,用于分别对该三处位置的玻璃进行加热。
控制开关6用于控制透明导电膜7的运行状态。
单片机10分别与温度传感器组、湿度传感器5组、控制开关6电连接,单片机10接收温度传感器组和湿度传感器5的检测结果,并根据检测结果通过控制开关6对透明导电膜7的运行状态进行自动控制。
存储器8与单片机10电连接,存储器8用于存储智能除雾系统运行过程产生的由检测组件获取的数据,以及运行过程产生的计算数据。
其中,如图2所示,单片机10对透明导电膜7的运行状态的控制过程如下:
S1:初始状态下,透明导电膜7处于关闭状态;
S2:分别获取第四温度传感器4和湿度传感器5的检测结果,并根据二者的数据获取用于判断玻璃是否会起雾的临界温度T0;
S3:分别获取第一温度传感器1、第二温度传感器2、第三温度传感器3的检测结果,依次计算该处玻璃温度Tn与T0的差值△t=(Tn-T0),并做出如下判断:
(1)当△t>0时,判断此时该处玻璃不会起雾,则等待规定时间周期后重新执行步骤S2;
(2)当△t≤0时,判断此时该处玻璃会起雾,则执行下一步骤,完成该处玻璃的加热过程;
其中,Tn中n表示温度传感器序号,n∈[1,2,3];
S4:将透明导电膜7的运行状态调整为开启状态,获取当前执行加热过程的玻璃的实时温度Tn,和第四温度传感器4的检测结果Te;并实时计算当前的玻璃的温度升高值△T;再基于Te获取当前温度状态下的玻璃温度目标升高值Ts,做出如下判断:
(1)当△T≥Ts时,停止透明导电膜7的加热过程,将透明导电膜7的运行状态切换为关闭状态;
(2)当△T<Ts,继续通过透明导电膜7对玻璃进行加热,同时在规定时间周期后重新执行步骤S4的温度检测过程;
其中,Ts是执行玻璃加热过程中,玻璃温度的目标升高值;由于车辆内部环境温度不同时,玻璃的温度降速不同,因此该目标升高值在不同的车内环境温度的状况下是不同的,在该过程,单片机10通过查表法获取当前状态下的Ts的大小,所述存储器8中存储有不同车内环境温度下的“Te-Ts”对照表;
S5:透明导电膜7的运行状态切换为关闭状态之后,等待规定时间周期,再重新执行步骤S2。
在本实施例中,存储器8中存储有经试验验证的环境温度、环境湿度与临界温度的“Te-Ψ-T0”对照表,所述临界温度的确定方式为先查表再插值算法计算;所述临界温度优先通过查表法获取,当无法通过查表法获取时,则通过插值算法计算。
存储器8中存储的“Te-Ψ-T0”对照表中的原始数据采用马戈拉斯公式计算获取,并通过试验验证进行修正。
插值算法采用牛顿插值法。
判定起雾的临界条件主要是车内的温度以及车内空气湿度所决定的,马戈拉斯公式通过利用车内温度及湿度数据计算出露点温度Td,并将露点温度Td与车外的温度相比较,当露点温度大于车外温度时,即判定为起雾。在本市实施例中,考虑到车窗玻璃的温度与车外温度存在差异,且空气中的水蒸气是与玻璃直接接触,故将判定条件中的车外温度改为车窗玻璃的表面温度。
其中,利用如下马戈拉斯公式计算露点温度:
上式中,Ps表示饱和湿空气中的水蒸气压力(饱和水蒸气压力),Pw表示空气中水蒸气压力,单位:Pa;P0表示空气温度为0℃时的饱和水蒸气压力,取6.11x10Pa;t表示空气温度,单位:℃;ψ表示空气的相对湿度,单位:%RH;Td表示露点温度,单位:℃;a,b分别为公式中的参数,其取值为:当t>0℃时,a=7.5,b=237.3;当t≤0℃时,a=9.5,b=265.5。
进一步整理,可得到露点温度Td关于湿度ψ和温度t的表达式如下:
上式中,Td表示露点温度,单位:℃;t表示空气温度,单位:℃;ψ表示空气的相对湿度,单位:%RH;a,b分别为公式中的参数,其取值为:当t>0℃时,a=7.5,b=237.3;当t≤0℃时,a=9.5,b=265.5。
由于马戈拉斯公式属于理论上的公式,因此在本实施例中并未直接采用该值作为判判定车内的车窗玻璃是否会出现起雾现象的判据,而是利用该公式计算得到的一系列的离散值建立环境温度、环境湿度与临界温度的“Te-Ψ-T0”对照表,并且通过试验对该对照表中的数据点进行验证;在实际应用过程中,采用单片机10采用查表法获取当前温湿度环境下车窗玻璃表面可能发生起雾现象的临界温度,这种经过验证的对照表具有更强的实际意义和准确性。
同时,为了克服对照表中的离散型数据点在实际应用过程中存在的数据量不足的缺陷,本实施例中还通过采用牛顿插值法来对其进行改进,采用插值方法的原因在于,我们可以通过所做的实验数据,构建出符合实际情况的插值多项式,并通过扩大数据组数来确保其精确度。在改进过程中,采用牛顿插值在增加节点时不需要重新计算插值多项式,这样大大简化了计算的步骤,减少了计算所用的时间。
牛顿插值法的具体实现方式如下:
假定通过实验测得在某一车内温度T下,车内湿度Ψ与露点温度Td的数据为下表所示:
x(车内湿度Ψ) | x<sub>0</sub> | x<sub>1</sub> | x<sub>2</sub> | x<sub>3</sub> | x<sub>4</sub> |
f(x)(露点温度Td) | f(x<sub>0</sub>) | f(x<sub>1</sub>) | f(x<sub>2</sub>) | f(x<sub>3</sub>) | f(x<sub>4</sub>) |
通过如下的牛顿公式:
将实验数据带入其中,并将其各项差商求得,即可得到在车内温度t的条件下,车内湿度与露点温度Td的插值多项式;之后改变车内温度t,重复上述步骤即可得到在不同车内温度下的插值多项式。
通过这种插值算法可以解决现有的对照表中的数据量不足的缺陷,并且得到数据点具有非常好的相关性和准确性,可以作为实际情况下临界温度的获取。因此,在本实施例中采用“先查表,在插值”的方式获取判定起雾与否的临界温度的方法。
此外,在本实施例的步骤S3中,还引入安全系数S,将判断起雾与否的判据修改为:
(1)当△t>S时,判断此时该处玻璃不会起雾,则等待规定时间周期后重新执行步骤S2;
(2)当△t≤S时,判断此时该处玻璃会起雾,则执行下一步骤,完成该处玻璃的加热过程;
其中,S为根据重复试验确定的专家经验值,该值用于平衡因系统无法及时响应而引起的起雾现象,使得系统实际运行过程在玻璃温度未实际降低到低于临界温度的值时,就已经开始进行玻璃加热。
其中,控制开关6为继电器,继电器分别与单片机10和透明导电膜7电连接,单片机10通过继电器控制透明导电膜7的运行状态。
使用的继电器为延时继电器,延时继电器用于对运行状态下的透明导电膜7进行延时关闭处理。
由于加热完成之后可能会导致玻璃温度的急速下降,故采取延时加热。延时加热的方法主要有两种,一是通过在编程时设定延时函数,延时时间依实验而定;二是可以采用硬件设备时间继电器,通过事前设定好的延时时间,进行延时控制。本实施例中采用后一种。
本实例中的智能除雾系统还包括启动开关,启动开关的开关状态与应用该系统的车辆的启动开关同步,在车辆启动时使得智能除雾系统运行,并在车辆熄火后将智能除雾系统关闭。
本实施例提供的智能除雾系统中控制电路如图3所示,图中S代表启动开关,KM为继电器,R为分压限流电阻;FU为熔断器。
分析图中的控制电路看出:当启动开关S随着车辆启动而闭合时,车辆和智能除雾系统均处于工作状态,此时,单片机10接受温度传感器组和湿度传感器5的信号,在对信号进行处理判断后,会判定出两种结果:起雾或不起雾。若起雾,则KM闭合,透明导电膜7开始工作,加热相应的车窗玻璃使其温度升高,阻止起雾。并且在该系统中只要车窗玻璃的温度达到临界条件就会自动开启加热,加热达到规定的温度升幅后又会自动切断加热过程,避免车辆玻璃过热而损坏,以及降低系统的运行功耗;而且在此过程中,无需驾驶人员进行额外的操作,就能保证在车辆驾驶过程中不会出现车窗玻璃起雾的故障。当车辆熄火后,启动开关S闭合,则只能除雾系统也随之关闭。
实施例2
如图4所示,本实施例与实施例1的区别在于:本实施例中,智能除雾系统中还包括结露传感器组9,结露传感器组9包括多个分别安装在车辆前挡风玻璃、车辆左侧靠近倒车镜处的车窗玻璃,以及车辆右侧靠近倒车镜处的车窗玻璃处的结露传感器,结露传感器用于检测该处玻璃是否出现结露情况,结露传感器组9与单片机10电连接,单片机10还用于获取结露传感器的检测结果。本实施例中的智能除雾系统的控制电路如图5所示。
其中,本实施例的单片机10控制过程的步骤S3中,当判断当前玻璃不会起雾后,单片机10在等待的时间周期内持续获取该处玻璃对应的结露传感器的检测结果,并作出如下判断:
(1)当该处玻璃确实未发生结露状况时,则将其对应的步骤S2中获取临界温度、环境温度、环境湿度的数值保存或更新到存储器8中的“Te-Ψ-T0”对照表中;
(2)当该处玻璃发生结露状况时,则不保存该数据点,或将“Te-Ψ-T0”对照表中已存在的相关数据点删除。
因此,本实施例的智能除雾系统在功能上与实施例1的区别在于:本实施例中的系统每次在进行临界温度获取和车窗玻璃加热的决策过程中,均会通过结露传感器对临界温度的准确性进行验证,当该临界温度准确时则将其补充到“Te-Ψ-T0”对照表中。相应地,当判定不会起雾但是实际上玻璃检测到结露问题时,则会将该数据点从“Te-Ψ-T0”对照表中移出。也就是说,本实施例的系统相对实施例1的系统而言具有更高的自动学习和主动更新的能力,系统的智能化程度更高。对车辆车窗玻璃的起雾判定结果更精准,则预防玻璃起雾的操作也就更及时,也更具有针对性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于单片机的透明导电膜智能除雾系统,其特征在于,其用于防止车辆的车窗玻璃起雾,所述智能除雾系统包括:
温度传感器组,其包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器,以及第四温度传感器;所述第一温度传感器用于测量车辆前挡风玻璃的温度T1;所述第二温度传感器用于测量车辆左侧靠近倒车镜处的车窗玻璃的温度T2;所述第三温度传感器用于测量车辆右侧靠近倒车镜处的车窗玻璃的温度T3;所述第四温度传感器用于测量车辆内部的环境温度Te;
湿度传感器,其用于测量车辆内部的环境湿度Ψ;
透明导电膜,其分别安装于所述车辆前挡风玻璃、左侧车辆左侧靠近倒车镜处的车窗玻璃,车辆右侧靠近倒车镜处的车窗玻璃上,用于分别对该三处位置的玻璃进行加热;
控制开关,其用于控制所述透明导电膜的运行状态;
单片机,其分别与所述温度传感器组、湿度传感器组、控制开关电连接,所述单片机接收所述温度传感器组和湿度传感器的检测结果,并根据检测结果通过控制开关对透明导电膜的运行状态进行自动控制;
结露传感器组,其包括多个分别安装在所述车辆前挡风玻璃、车辆左侧靠近倒车镜处的车窗玻璃,以及车辆右侧靠近倒车镜处的车窗玻璃处的结露传感器,所述结露传感器用于检测玻璃是否出现结露情况;所述结露传感器组与所述单片机电连接,所述单片机还用于获取所述结露传感器的检测结果;以及
存储器,其与所述单片机电连接,所述存储器用于存储所述智能除雾系统运行过程产生的由检测组件获取的数据,以及运行过程产生的计算数据;所述存储器中存储有经试验验证的环境温度、环境湿度与临界温度的“Te-Ψ-T0”对照表;所述存储器中存储的“Te-Ψ-T0”对照表中的原始数据采用马戈拉斯公式计算获取,并通过试验验证进行修正;所述单片机对透明导电膜的运行状态的控制过程如下:
S1:初始状态下,透明导电膜处于关闭状态;
S2:分别获取第四温度传感器和湿度传感器的检测结果,并根据二者的数据获取用于判断玻璃是否会起雾的临界温度T0;所述临界温度T0优先通过查表法获取,当无法通过查表法获取时,则通过插值算法计算;
S3:分别获取第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器的检测结果,依次计算该处玻璃温度Tn与T0的差值△t=(Tn-T0),并做出如下判断:
(1)当△t>0时,判断此时该处玻璃不会起雾,则等待规定时间周期后重新执行步骤S2;同时,当判断当前玻璃不会起雾后,单片机在等待的时间周期内持续获取该处玻璃对应的结露传感器的检测结果,并作出如下判断:
a.当该处玻璃确实未发生结露状况时,则将其对应的步骤S2中获取临界温度、环境温度、环境湿度的数值保存或更新到存储器中的“Te-Ψ-T0”对照表中;
b.当该处玻璃发生结露状况时,则不保存数据点,或将“Te-Ψ-T0”对照表中已存在的相关数据点删除;
(2)当△t≤0时,判断此时该处玻璃会起雾,则执行下一步骤,完成该处玻璃的加热过程;
其中,Tn中n表示温度传感器序号,n∈[1,2,3];
S4:将透明导电膜的运行状态调整为开启状态,获取当前执行加热过程的玻璃的实时温度Tn,和第四温度传感器的检测结果Te;并实时计算当前的玻璃的温度升高值△T,做出如下判断:
(1)当△T≥Ts时,停止透明导电膜的加热过程,将透明导电膜的运行状态切换为关闭状态;
(2)当△T<Ts,继续通过透明导电膜对玻璃进行加热,同时在规定时间周期后重新执行步骤S4的温度检测过程;
其中,Ts是执行玻璃加热过程中,玻璃温度的目标升高值;由于车辆内部环境温度不同时,玻璃的温度降速不同,因此该目标升高值在不同的车内环境温度的状况下是不同的,在该过程,单片机通过查表法获取当前状态下的Ts的大小,所述存储器中存储有不同车内环境温度下的“Te-Ts”对照表;
S5:透明导电膜的运行状态切换为关闭状态之后,等待规定时间周期,再重新执行步骤S2。
2.如权利要求1所述的基于单片机的透明导电膜智能除雾系统,其特征在于:所述插值算法采用牛顿插值法。
3.如权利要求1所述的基于单片机的透明导电膜智能除雾系统,其特征在于:所述步骤S3中引入安全系数S,将判断起雾与否的判据修改为:
(1)当△t>S时,判断此时该处玻璃不会起雾,则等待规定时间周期后重新执行步骤S2;
(2)当△t≤S时,判断此时该处玻璃会起雾,则执行下一步骤,完成该处玻璃的加热过程;
其中,S为根据重复试验确定的专家经验值,该值用于平衡因系统无法及时响应而引起的起雾现象,使得系统实际运行过程在玻璃温度未实际降低到低于临界温度的值时,就已经开始进行玻璃加热。
4.如权利要求1所述的基于单片机的透明导电膜智能除雾系统,其特征在于:所述控制开关为继电器,所述继电器分别与单片机和透明导电膜电连接,所述单片机通过继电器控制所述透明导电膜的运行状态。
5.如权利要求4所述的基于单片机的透明导电膜智能除雾系统,其特征在于:所述继电器为延时继电器,所述延时继电器用于对运行状态下的透明导电膜进行延时关闭处理。
6.如权利要求1所述的基于单片机的透明导电膜智能除雾系统,其特征在于:所述智能除雾系统还包括启动开关,所述启动开关的开关状态与应用该系统的车辆的启动开关同步,在车辆启动时使得所述智能除雾系统运行,并在车辆熄火后将所述智能除雾系统关闭。
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