CN1746679A - 一种汽车智能除雾控制方法及控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车智能除雾控制器及方法，它以信号发射器为探测信号发射源，以有用信号接收器接收玻璃内表面反射或漫反射的探测信号，并将其转换为电信号，以干扰信号接收器接收外界环境的干扰信号并将其转换为电信号，由放大电路将接收器转换出的电信号消除干扰信号并进行放大得到有用信号，用比较电路将放大后的用电信号与阈值进行比较，从而判断是否启动或关闭除雾装置，控制除雾装置的开关。本发明可以自动对汽车挡风玻璃雾气凝结状况进行探测和识别，并在需要时自动启动除雾装置进行除雾，在除雾完成时又自动关闭除雾装置，可提高行车的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车除雾技术。
背景技术
在汽车行驶过程中，常常会遇到挡风玻璃内表面出现雾气的现象。这种雾气会影响驾驶员的视线，严重的时候会使驾驶员根本无法看清汽车周围的状况。因此，必须及时清除挡风玻璃内表面的雾气(以下简称“除雾”)，以保障行车安全。
目前，除雾的方法有多种。比如：适当打开一点车窗，使车内外空气流通、减小车内外温差，可消除挡风玻璃内表面凝结的雾气；或者打开空调调节车厢内的温度消除挡风玻璃上的雾气；或者用毛巾或纸巾擦拭以达到除雾的目的。
这些方法虽然能够有效除雾，但在汽车行驶的时候，这些方法却给驾驶员带来了不便。当在很冷、很热的天气、雨雪天气或高速行驶时，采用打开车窗除雾的方法是不可取的；有些驾驶员一边开车一边用毛巾或纸巾擦拭除雾，是行车之大忌；采用空调送风除雾，是目前汽车除雾的主要手段。
采用空调送风除雾，驾驶员只需开启空调除雾开关就能很方便地除雾，但在气候条件恶劣，路况复杂的情况下，需要频繁操作空调除雾开关，会极大地分散驾驶员的注意力，不利于安全行车。
发明内容
本发明的目的在于针对现有除雾技术中存在的问题，提供一种汽车智能除雾方法及装置，以自动实现对挡风玻璃雾气凝结的状况进行探测和识别，并在需要时自动启动除雾装置进行除雾，在除雾完成时又自动关闭除雾装置，提高了行车的安全性。
本发明采用的技术方案如下：
一种汽车智能除雾控制方法，包括以下步骤：
(1)以发射器为探测信号发射源，向汽车玻璃内表面发射探测信号，发出的探测信号为可见光、激光、红外线、微波或超声波；发射方式是以恒定强度发射或调制脉冲发射；
(2)利用一个有用信号接收器接收有用探测信号，并将接收到的有用探测信号转换为电信号，转换后的电信号大小随接收到的探测信号的变化而变化；有用信号接收器安装在探测信号的反射信号路径上并指向探测信号在玻璃上的入射位接收反射信号，或安装在探测信号的反射信号路径附近并指向探测信号在玻璃上的入射位置接收漫反射信号；有用探测信号表现为玻璃表面反射信号或漫反射信号；
(3)由于外界环境的作用，例如：外界环境光照、来车的灯光、车箱内的照明灯光、烟雾等，使得探测到的有用信号里面包含了这些外界因素的影响，为了提取有用信号，正确判断雾气出现的时刻，需要将这些干扰去除。因而，当发射方式为恒定强度发射时，需同时利用一个干扰信号接收器接收外界干扰信号，并将接收到的干扰信号转换为电信号；干扰信号接收器安装在探测信号的反射路径附近并与探测信号在玻璃上的入射位置的方向保持一定的夹角接收干扰信号；
(4)当采用恒定强度发射时，通过放大电路将两个接收器转换出的电信号进行放大后，并利用差分放大电路消除外界干扰信号，放大有用信号；当采用调制脉冲发射时，将信号进行滤波、解调并放大；
(5)用比较电路将放大后的有用信号的电信号与阈值进行比较，利用探测信号在汽车玻璃内表面的反射强度在有雾和无雾状态时的差异进行判断，对除雾装置发出开/关控制信号。
本方法是利用可见光、激光、红外线、微波或超声波在玻璃表面有雾和无雾状况下出现不同反射强度的原理，对汽车玻璃表面的雾气凝结状况进行探测和识别。以红外线为例，在玻璃表面没有雾气和有雾气的情况下，同一位置探测到的红外线的强度会发生改变，通过监测这种改变，就可以确定玻璃表面是否出现了雾气。出现雾气时，启动除雾装置进行除雾；当雾气减弱或消失时，则关闭除雾装置。整个过程全部实现智能操作，无须驾驶员人工干预。
本发明可以选择使用反射法或漫反射法进行汽车玻璃有雾和无雾状态的识别并实现除雾装置的自动控制：
以红外线为例，反射式汽车智能除雾控制器原理如图1所示，由红外线发射器向挡风玻璃表面发射红外线，接收器安装在正常情况(即玻璃表面无雾气的情况)下能够接收到反射红外线的位置，此时红外线经过玻璃表面反射后由接收器接收。当玻璃表面没有雾气时，红外线接收器接收到的红外线强度相对最大；当玻璃表面有雾气凝结时，红外线接收器接收到的红外线强度相对减弱，当接收到的红外线强度弱到一定程度时，经对雾气凝结状况进行判断，启动除雾装置进行除雾。反之，随着除雾过程的进行，红外线接收器接收到的红外线强度逐渐增强，当玻璃表面的雾气减弱到一定程度，则接收到的红外线强度也增强到相应值，此时则认为玻璃表面雾气已除尽，则关闭相应除雾装置。
对于图2所示的是漫反射式汽车智能除雾控制器的原理，由红外线发射器向挡风玻璃表面发射红外线，接收器安装在正常情况(即玻璃表面无雾气的情况)下不能够接收到反射红外线的位置。当玻璃表面没有雾气时，红外线接收器接收到的红外线强度相对最小；当玻璃表面有雾气凝结时，红外线在玻璃表面会出现漫反射，此时，红外线接收器就能够接收到一定强度的红外线，经对雾气凝结状况进行判断，启动除雾装置进行除雾。反之，随着除雾过程的进行，红外线接收器接收到的红外线强度减弱到一定程度，则可以认为玻璃表面雾气已除尽，则关闭相应除雾装置。整个过程全部实现智能操作，无须驾驶员干预。
本发明进一步提出了实现上述方法的汽车智能除雾控制器，它包括信号发射器、有用信号接收器、干扰信号接收器、放大电路、差分放大电路，比较电路及除雾装置驱动电路，其中有用信号接收器安装在汽车玻璃内表面信号发射器发出的光/波信号进行反射/漫反射的路径上，有用信号接收器将信号转换成电信号，干扰信号接收器接收外界干扰并将其转换为电信号，有用信号与该接收器的输出信号进行差分放大后，就能够得到消除干扰的有用信号，放大后的电信号再输入比较电路与阈值进行比较，判断是否启动或关闭除雾装置，比较电路的输出信号接入除雾装置驱动电路，对除雾装置发出开/关控制信号。
上述控制器的信号发射器和接收器利用的信号选择可见光、激光、红外线、微波或超声波。
由此可见，本发明提出的汽车智能除雾方法及装置能够自动实现对挡风玻璃雾气凝结状况进行探测和识别，并能够在需要时自动启动除雾装置除雾，在除雾完成时又自动关闭除雾装置，对于安全行车具有极大的应用价值。
附图说明
图1反射式汽车智能除雾控制方法的原理图；
图2漫反射式汽车智能除雾控制方法的原理图；
图3汽车智能除雾控制器组成示意图；
图4红外线发射电路的原理图；
图5红外线接收和放大电路的原理图；
图6比较电路的原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的方法及控制器的具体实现进行详细说明：
图3给出了体现本发明方法的一种汽车智能除雾控制器的组成示意图，它由信号发射器、信号接收器(包括有用信号接收器和干扰信号接收器)、放大电路、比较电路及除雾装置驱动电路组成。信号发射器为探测信号发射源，发出的探测信号可以是可见光、激光、红外线、微波或超声波；有用信号接收器接收玻璃内表面反射(反射式)或漫反射(漫反射式)的探测信号，并将接收到的探测信号转换为电信号，转换的电信号大小随接收到的探测信号的变化而变化；干扰信号接收器接收外界环境的干扰信号并将其转换为电信号，放大电路将接收器转换出的电信号消除干扰信号并进行放大得到有用信号；比较电路将放大后的表示接收器接收到的玻璃表面反射(反射式)或漫反射(漫反射式)探测信号大小的有用电信号与阈值进行比较，从而判断是否启动或关闭除雾装置。图3中的除雾装置驱动电路为普通继电器或光电耦合器。除雾装置可为汽车空调。
以下以红外线信号为例给出汽车智能除雾控制器的一种具体实现电路：
1、红外线发射器的电路实现：红外线发射电路中，采用三端稳压器7805将汽车蓄电池的+12V直流电源转换为+5V直流电源为电路供电。+5V直流电源首先通过一个电阻R1与红外发光二极管IR-LED的正端相连，红外发光二极管的负端与电源地相连。电阻R1的典型值可取100Ω(其值根据所选红外发光二极管的类型决定)。此时，红外发光二极管工作，发出红外线。
1、红外线接收器的电路实现
图4发出的红外光经过挡风玻璃内表面反射(或漫反射)后，可由图5所示的红外线接收电路进行信号的接收和放大。红外接收管VD2接收有用探测信号，红外接收管VD1接收外界干扰信号。红外接收管VD1和VD2的正端分别与运算放大器A1和A2的正端相连，并与地连接；VD1和VD2的负端分别与两个运算放大器的负端相连，VD1的负端与运算放大器A1的输出通过并联的电阻R2和电容C1相连，VD2的负端与运算放大器A2的输出通过并联的电阻R2’和电容C1’相连。运算放大器A1、A2采用FET输入的可单电源供电的运算放大器，具体型号可为CA3140及可替换的集成运算放大器。电阻R2和R2’的典型值可取2MΩ，电容C1和C1’的典型值可取0.1μF。A1的输出通过R3与运算放大器A3的负端相连，A2的输出通过R3’与运算放大器A3的正端相连，A3的负端和输出端通过电阻Rf相连，A3的正端和地通过电阻Rf’相连，构成差分放大，以消除外界干扰光对探测信号的影响。运算放大器A3采用可单电源供电的运算放大器，具体型号可为LM324及可替换的集成运算放大器。
3、比较电路的实现
图6中，经过红外线接收电路放大后的信号输入到电压比较器A4的正端；可调电阻R4一端与+5V连接，另一端与地相连，其可调端与电压比较器的负端连接，其可调端的电压值即为启动除雾装置的阈值，该阈值由实际情况确定。电压比较器A4的输出与一个上拉电阻R5相连。上拉电阻R5的典型值可为1KΩ，可调电阻R4的典型值可取10KΩ。电压比较器A4选用可单电源供电的LM339。当红外接收电路的输出信号小于阈值时，输出信号为逻辑“0”；当红外接收电路的输出信号大于阈值时，输出信号为逻辑“1”。
比较电路的输出用于控制除雾装置驱动电路。除雾装置驱动电路可以是普通继电器或光电耦合器。当选用反射实现原理时，比较电路输出“0”时驱动除雾装置进行除雾，比较电路输出“1”时停止除雾或表示没有雾汽；而选用漫反射实现原理时，比较电路输出“1”时驱动除雾装置进行除雾，比较电路输出“0”时停止除雾或表示没有雾汽。
Claims (3)
1、汽车智能除雾控制方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)以发射器为探测信号发射源，向汽车玻璃内表面发射探测信号，发出的探测信号为可见光、激光、红外线、微波或超声波，发射方式可以是恒定强度方式或调制脉冲方式；
(2)利用一个有用信号接收器接收有用探测信号，并将接收到的有用探测信号转换为电信号；有用信号接收器安装在探测信号的反射信号路径上并指向探测信号在玻璃上的入射位置接收反射信号，或安装在探测信号的反射信号路径附近并指向探测信号在玻璃上的入射位置接收漫反射信号；有用探测信号表现为玻璃表面反射信号或漫反射信号；
(3)当发射方式为恒定强度发射时，同时利用一个干扰信号接收器接收外界干扰信号，并将接收到的干扰信号转换为电信号；干扰信号接收器安装在探测信号的反射路径附近并与探测信号在玻璃上的入射位置的方向保持一定的夹角接收干扰信号；
(4)当发射方式为采用恒定强度发射时，通过放大电路将两个接收器转换出的电信号进行放大后，并利用差分放大电路消除外界干扰信号，放大有用信号；当采用调制脉冲发射时，将信号进行滤波、解调并放大；
(5)用比较电路将放大后的有用信号的电信号与阈值进行比较，利用探测信号在汽车玻璃内表面的反射强度在有雾和无雾状态时的差异进行判断，对除雾装置发出开/关控制信号。
2、一种汽车智能除雾控制器，其特征在于：控制器包括信号发射器、有用信号接收器、干扰信号接收器、放大电路、比较电路及除雾装置驱动电路，有用信号接收器安装在汽车玻璃内表面信号发射器发出的光/波信号进行反射/漫反射的路径上，有用信号接收器将信号转换成电信号后传送给后续的放大电路，通过与干扰信号接收器的干扰信号进行对比，消除干扰信号后，放大的有用电信号再输入比较电路与阈值进行比较，判断是否启动或关闭除雾装置，比较电路的输出信号接入除雾装置驱动电路，对除雾装置发出开/关控制信号。
3、根据权利要求2所述的汽车智能除雾控制器，其特征在于：信号发射器和接收器利用的信号选择可见光、激光、红外线、微波或超声波。
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2005
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