一種汽車側窗及外后視鏡除雨除霧裝置的設計

王群 范李暉 王娟 李美瑩 顏瀟 童燮 羊玢 吳廖華

摘 要：為了滿足汽車除雨除霧系統低成本和可靠性的要求，顯著提高汽車駕駛的安全性和便捷性，該文介紹了一種基于雨量傳感器和車身控制器的汽車側窗及外后視鏡除雨除霧裝置，可實現汽車除雨除霧的智能自動控制。該方案與傳統設計方法相比，具有結構簡單、成本低廉、工作可靠、抗干擾能力強等優點，具有巨大的市場潛力和廣闊的應用前景。

關鍵詞：后視鏡 除雨除霧 汽車側窗 雨量傳感器

中圖分類號：U461.91 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（b）-0071-02

雨天駕車出行引發的交通事故頻頻發生，其中后視鏡模糊不清是造成交通事故的重要因素。目前已有的后視鏡除雨技術包括加裝雨眉、涂抹雨敵、安裝雨刮器、后視鏡電加熱技術等，都存在各種各樣的缺陷。該文介紹了一種新型的汽車側窗及外后視鏡除雨除霧裝置，以解決現有技術中存在的問題。

1 系統的硬件設計

1.1 基本結構

該文介紹的汽車側窗及外后視鏡除雨除霧裝置，執行單元包括微型調速氣泵、汽車蓄電池、耐壓導管。氣泵由汽車蓄電池供電，并通過耐壓導管連接到汽車側窗及外后視鏡上的固定氣孔；檢測單元包括雨量傳感器，雨量傳感器可以檢測實時的雨量情況并輸出對應的信號；控制單元包括車身控制器，車身控制器可以控制氣泵所在電路的通斷；吹氣單元包括汽車側窗及外后視鏡上的固定氣孔。

1.2 工作原理

汽車蓄電池提供電能，調速氣泵提供高壓氣流，車身控制器與雨量傳感器相連，車身控制器可以根據雨量傳感器反映的雨量情況對電機轉速進行控制。當汽車在雨中行駛時，雨量傳感器檢測到雨量情況后發送請求信號到車身控制器，車身控制器接收信號，然后控制氣泵電機的轉速，以此控制氣泵產生的壓力氣體大小，壓力氣體由耐壓導管送到位于后視鏡外殼上從左到右分布的固定氣孔及側窗上的氣孔排出。噴出的射流氣體能夠在外后視鏡鏡面和側窗形成穩定的空氣層，保證機動車外后視鏡鏡面及側窗始終處于清晰狀態。

2 系統的軟件設計

2.1 主控制模塊

主流程可實現汽車除雨除霧系統的全部功能，系統的軟件設計可實現數/模轉換，即將傳感器上對應的模擬電信號通過單片機的A/D轉換模塊轉換成數字信號，然后再依據A/D芯片采集到的雨量信號控制氣流的強度，同時可用二極管顯示當前雨量的大小。選擇2 V時的雨量電壓作為雨量大小的閾值，即=2 V為大雨和小雨的臨界值[1]。

2.2 數/模轉換模塊

數/模轉換即將傳感器上的模擬電信號通過單片機的A/D轉換模塊轉換成數字信號，當A/D轉換結果寄存器的轉換結果不為0時，將轉換完成的數字信號通過算法：

送入定時器模塊，定時器每一個通道都設置為在溢出時自動翻轉電平。利用這一特性，定時器通道就可以實現PWM。預置寄存器的值將決定脈寬調制波的周期，當計數寄存器的計數達到預置計數器的值時，該通道的輸出將自動翻轉。因此兩次溢出之間的時間就是脈寬調制波的周期，占空比[2]由通道寄存器的值決定。雨量傳感器檢測到的雨量不同，單片機輸出的PWM信號也就不同，PWM波形依據雨量情況產生占空比不同的頻率為1 kHz的矩形波，以此控制氣泵電機的轉速，使氣泵放出不同強度的氣流[3]，具體流程如圖1所示。

3 結語

該文通過對后視鏡除雨除霧裝置的描述和分析，可以得出，該除雨裝置設備簡單，構件小巧，不會影響后視鏡風阻。利用雨量傳感器感應雨量大小，由單片機進行智能控制，可根據具體情況適時有效地進行雨滴和霜露的清除，解放了司機的雙手，提高了行車的安全性和便捷性，成本低廉，在保證實用性的前提下兼顧經濟性，可應用在中低檔型的汽車車型中。

參考文獻

[1] 兀偉.基于PIC16F72單片機無刷直流電機控制器設計[J].科技廣場，2013（6）：101-105.

[2] 熊慧，尤一鳴.MC68單片機入門與實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[3] 唐思煒，侯書勇.智能雨滴傳感系統設計[J].常熟理工學院學報：自然科學版，2012，26（2）：117-119.