智能無臂汽車雨刷系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種智能無臂汽車雨刷系統,包括信號采集單元、信號處理單元和輸出控制單元三部分組成。信號采集單元裝有傳感器,用于采集雨量、濕度及灰塵信息;信號處理單元用于對信號進行放大濾波及模數轉換處理;輸出控制單元,包括控制模塊、出風裝置、噴淋裝置,用于出風風量、出風溫度、以及噴淋速度的控制。本發明通過采集車外雨量、濕度及灰塵信息,智能調節雨刷系統出風風量、出風溫度以及噴淋裝置。系統無雨刷作用臂,解決了現有雨刷系統使用的有臂雨刷存在的易老化、磨損,需要定期更換橡膠條,玻璃上的雨水、污物清理不干凈,存在清理死角,如遇雨雪冰凍天氣,雨刷容易上凍結冰而失去作用等問題。
【專利說明】智能無臂汽車雨刷系統
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明屬于汽車雨刷【技術領域】,尤其涉及一種智能無臂汽車雨刷系統。
[0003]
【背景技術】
[0004]雨刷作為汽車的重要的組成部分,可以用來清理汽車擋風玻璃上雨水及其他影響視線的污物。
[0005]目前,現有汽車雨刷系統使用的有臂雨刷,容易老化、磨損,需要定期更換橡膠條,玻璃上的雨水、污物清理不干凈,存在清理死角等問題,并且如遇冬天雨雪冰凍天氣,有臂雨刷系統會因雨刷臂上凍結冰而失去作用。
[0006]
【發明內容】
[0007]為了解決現有雨刷系統使用的有臂雨刷存在的易老化、磨損,需要定期更換橡膠條,玻璃上的雨水、污物清理不干凈,存在清理死角,如遇雨雪冰凍天氣,雨刷容易上凍結冰而失去作用等問題,本發明提供一種智能無臂汽車雨刷系統,通過采集車外雨量、濕度及灰塵信息,精確調節雨刷系統出風風量、出風溫度以及噴淋裝置。系統無雨刷作用臂,使用壽命長,雨水、污物清理更為干凈。
[0008]本發明所采取的技術方案是:1、一種智能無臂汽車雨刷系統,由信號采集單元、信號處理單元和輸出控制單元三部分組成,其特征在于:
所述信號采集單元裝有雨量、濕度及灰塵傳感器,用于采集雨量、濕度及灰塵信息;信號處理單元用于對信號采集單元采集來的雨量、濕度及灰塵信號進行放大濾波及模數轉換處理;
輸出控制單元,包括控制模塊、出風裝置、溫控裝置、噴淋裝置,輸出控制單元根據信號處理單元處理后的信號進行輸出控制,包括啟動時間控制、出風量控制、出風溫度控制、噴淋控制。
[0009]前述的一種智能無臂汽車雨刷系統,所述信號處理單元由信號放大濾波模塊、ADC模塊組成,前級傳感器采集的信號經過所述信號放大濾波模塊和ADC模塊與后級控制模塊的外部中斷口相連。
[0010]前述的一種智能無臂汽車雨刷系統,所述的汽車雨刷系統可手動控制出風裝置的出風量和出風溫度以及噴淋裝置的噴淋速度。
[0011]前述的一種智能無臂汽車雨刷系統,所述汽車雨刷系統位于汽車前擋風玻璃的底部,整個裝置無雨刷操作臂;雨刷系統分為兩層,上層為出風裝置,下層為噴淋裝置。
[0012]前述的一種智能無臂汽車雨刷系統,所述雨量、濕度及灰塵傳感器安裝在雨刷系統的外表面,信號處理單元安裝在雨刷系統的背部,所述輸出控制模塊安裝在雨刷系統的中間部位。
[0013]前述的一種智能無臂汽車雨刷系統,所述信號放大濾波模塊包括信號放大電路和濾波電路,對車外電磁干擾信號、汽車自身產生的干擾信號以及供電電源產生的干擾信號進行抑制。
[0014]前述的一種智能無臂汽車雨刷系統,所述信號放大電路采用對弱電流進行放大以驅動后級電路工作的低噪聲放大電路,由集成運算放大器UlA、U1B、UlC,電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6,電容Cl、C2組成;所述集成運算放大器采用帶有差動輸入的四運算放大器LM324,其中電阻R1、電容Cl的一個公共端與集成運算放大器UlA的反相輸入端、傳感器的一個輸出端相連,另一公共端經過電阻R4與集成運算放大器UlC的反相輸入端、電阻R5相連;電阻R5的另一端與集成運算放大器UlC的輸出端相連;電阻R2、電容C2的一個公共端與傳感器的另一輸出端、集成運算放大器UlB的反相輸入端相連,另一公共端經過電阻R3與集成運算放大器UlC的同相輸入端相連;電阻R6的一端與集成運算放大器UlC的同相輸入端相連,另一端接地;集成運算放大器UlA的同相輸入端與集成運算放大器UlB的同相輸入端相連并接地。
[0015]前述的一種智能無臂汽車雨刷系統,所述濾波電路包括低通濾波器和帶阻濾波器,低通濾波器由集成運算放大器U2A,電阻R7、R8、R9、R10,電容C3、C4組成,電阻RlO —端U2A的反相輸入端相連,另一端接地;R9 —端和U2A的反相輸入端相連,另一端和U2A輸出端相連;電容C4 一端和U2A的同相輸入端相連,一端接地;電容C3 —端與U2A的輸出端相連,一端連接于R7和R8之間;電容C5、C6和電阻Rll、R13并聯,將U2A的輸出端與U2B的反相輸入端相連;U2B的輸出端與同相輸入端相連;R14將U2B的輸出端和U2C的同相輸入端相連;U2C的同相輸入端通過R15接地;U2C的輸出端通過C7連接于R11、R13之間,通過電阻R12連接于C5、C6之間;U2C的反相輸入端和其輸出端相連,信號放大電路的輸出端通過電阻R8、R7連接到集成運算放大器U2A的正向輸入端,集成運算放大器U2B用作放大器,其輸出端作為濾波電路的輸出,U2C接成電壓跟隨器的形式。
[0016]前述的一種智能無臂汽車雨刷系統,所述的出風裝置包括電機、發熱元件、恒溫器和風輪,噴淋裝置包括水泵、噴淋頭、蓄水槽,出風裝置的出風口和噴淋裝置的噴淋口均勻分布。
[0017]本發明所達到的有益效果:本發明的智能無臂汽車雨刷系統能夠采集車外雨量、濕度及灰塵信息,智能啟動雨刷系統,根據雨量、濕度及灰塵情況,智能調節出風量、出風溫度、是否啟動噴淋系統,而且系統使用無臂雨刷,解決了現有雨刷系統使用的有臂雨刷,容易老化、磨損,需要定期更換橡膠條,玻璃上的雨水、污物清理不干凈,存在清理死角,并且如遇冬天雨雪冰凍天氣,有臂雨刷系統會因雨刷臂上凍結冰而失去作用等問題。
[0018]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的系統框圖。
[0020]圖2是本發明的系統裝置整體結構示意圖。
[0021]圖3是本發明的信號處理單元的信號放大電路圖。
[0022]圖4是本發明的信號處理單元的信號濾波電路圖。
[0023]圖5是本發明的工作流程圖。
[0024]附圖標記含義如下:
1_1,1_2,1_3:分別是雨量、濕度、灰塵傳感器;2:出風裝置;3:噴淋裝置;4:裝置中間部位;5:裝置背部。
[0025]
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案,而不能以此來限制本發明的保護范圍。
[0027]如圖1所示,本發明的一種智能無臂汽車雨刷系統,包括信號采集單元、信號處理單元和輸出控制單元三部分組成。信號采集單元裝有雨量、濕度及灰塵傳感器,用于采集雨量、濕度及灰塵信息;信號處理單元用于對信號采集單元采集來的雨量、濕度及灰塵信號進行放大濾波及模數轉換處理;輸出控制單元,包括控制模塊、出風裝置、噴淋裝置,輸出控制單元根據信號處理單元處理后的信號進行輸出控制,包括啟動時間控制、出風量控制、出風溫度控制、噴淋控制以及可以進行手動控制。
[0028]如圖2所示,系統裝置的整體形狀為立方體形的箱體。系統裝置包括安裝在裝置表面的雨量傳感器1_1,濕度傳感器1_2,灰塵傳感器1_3 ;位于裝置上層的出風裝置2 ;位于裝置下層的噴淋裝置3 ;用于安裝輸出控制模塊的裝置中間部位4 ;用于安裝信號處理模塊的裝置背部5。由于汽車行駛時,擋風玻璃前的風是從玻璃底部流向玻璃上部的,所以系統整體裝置位于擋風玻璃底部,可以使出風裝置的出風方向和玻璃前的風向保持一致,既節約能源又能使玻璃前的雨水更快吹干。噴淋裝置位于系統裝置的下層,緊貼汽車的玻璃表面,出風裝置位于系統裝置上層,這樣出風與噴淋裝置上下分層的結構,可以防止噴淋裝置噴出去的高速液體倒流進出風裝置損毀電路。
[0029]本發明信號放大濾波模塊包括信號放大電路和濾波電路,能夠對車外電磁干擾信號、汽車自身產生的干擾信號以及供電電源產生的干擾信號進行抑制。
[0030]本發明信號處理單元的信號放大電路,如圖3所示,信號放大電路是一種對弱電流進行放大以驅動后級電路工作的低噪聲放大電路。包括:傳感器、集成運算放大器UlA、U1B、UlC,電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6,電容Cl、C2組成,集成運算放大器可以采用帶有差動輸入的四運算放大器LM324。其中電阻R1、電容Cl的一個公共端與集成運算放大器UlA的反相輸入端、傳感器的一個輸出端相連,另一公共端經過電阻R4與集成運算放大器UlC的反相輸入端、電阻R5相連;電阻R5的另一端與集成運算放大器UlC的輸出端相連;電阻R2、電容C2的一個公共端與傳感器的另一輸出端、集成運算放大器UlB的反相輸入端相連,另一公共端經過電阻R3與集成運算放大器UlC的同相輸入端相連;電阻R6的一端與集成運算放大器UlC的同相輸入端相連,另一端接地;集成運算放大器UlA的同相輸入端與集成運算放大器UlB的同相輸入端相連并接地。電阻Rl與R2等值,R3與R4等值,R5與R6等值,電容Cl與C2等值。
[0031]本發明的信號處理單元的濾波電路,如圖4所示,包括低通濾波器和帶阻濾波器。低通濾波器由集成運算放大器U2A,電阻R7、R8、R9、R10,電容C3、C4組成。帶阻濾波器由集成運算放大器U2B、U2C,電阻R11、R12、R13、R14、R15,電容C5、C6、C7組成。電阻RlO —
端U2A的反相輸入端相連,另一端接地;R9—端和U2A的反相輸入端相連,另一端和U2A輸出端相連;電容C4 一端和U2A的同相輸入端相連,一端接地;電容C3 —端與U2A的輸出端相連,一端連接于R7和R8之間;電容C5、C6和電阻R11、R13并聯,將U2A的輸出端與U2B的反相輸入端相連;U2B的輸出端與同相輸入端相連;R14將U2B的輸出端和U2C的同相輸入端相連;U2C的同相輸入端通過R15接地;U2C的輸出端通過C7連接與R11、R13之間,通過電阻R12連接于C5、C6之間;U2C的反相輸入端和其輸出端相連。前述放大電路的輸出端通過電阻R8、R7連接到集成運算放大器U2A的正向輸入端,集成運算放大器U2B用作放大器,其輸出端作為濾波電路的輸出,U2C接成電壓跟隨器的形式。
[0032]本發明低通濾波器,允許信號中的低頻或直流分量通過,抑制高頻分量,本發明使用的低通濾波器是二階壓控型低通濾波器,能夠使得濾波特性更加陡峭,提高濾波效果。本發明帶阻濾波器,它能在保證其他頻率的信號不損失的情況下,有效的抑制輸入信號中某一頻率信息。本發明的帶阻濾波器具有良好的選頻特性和比較高的品質因數。集成運算放大器U2B用作放大器,其輸出端作為濾波電路的輸出,U2C接成電壓跟隨器的形式。未加電壓跟隨器的帶阻濾波器只有在離中心頻率較遠時才能達到較好的衰減特性,因此濾波器的品質因數不高,加入電壓跟隨器后品質因數得以提高,從而使得濾波器的濾波效果更好,測量結果也更加準確。
[0033]輸出控制單元包括控制模塊和各輸出模塊,控制模塊采用STC公司STC12C5A60S2型號的產品來實現,其內部集成多路ADC功能模塊,具有多通道模擬信號采集的功能,但不限于此。出風裝置包括電機、發熱元件、恒溫器和風輪等,相當于一個電熱風機,噴淋裝置包括噴淋水泵、噴淋頭、蓄水槽等,均勻分布出風裝置的出風口和噴淋裝置的噴淋口,使得出風和出水均勻。
[0034]本發明的智能無臂汽車雨刷系統的工作過程如圖5所示,汽車啟動后,有兩種工作模式,一種為自動控制,一種為手動控制。自動控制模式下,傳感器檢測車外雨量、濕度及灰塵信息,經過信號處理單元放大濾波,作為后級控制模塊的輸入,控制模塊根據傳感器采集的信息,判斷車外雨量、濕度及灰塵的多少,智能啟動相應的輸出模塊。如果檢測到車外正在下雨,或車外濕度較大,達到設定的限值,則啟動出風裝置,并依據雨量和濕度的大小控制出風風量和出風溫度,通過高速的熱風吹干玻璃表面的雨水霧氣或是冬天覆蓋在玻璃表面的冰凍雨雪;如果檢測到汽車擋風玻璃外灰塵較多,達到設定的限制,則啟動噴淋裝置,并依據灰塵量大小,控制噴淋速度,通過高速液體對玻璃的噴淋,從而達到清洗玻璃表面灰塵的目的。出風裝置和噴淋裝置兩者互不影響,可以依據車外情況同時工作。手動控制模式下,車主可以自己決定是否啟動出風裝置和噴淋裝置,二者同樣可以同時工作。
[0035]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征及優點。本行業的技術人員應該了解,本發明不受上述實施例的限制,上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理,在不脫離本發明精神和范圍的前提下,本發明還會有各種變化和改進,這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種智能無臂汽車雨刷系統,由信號采集單元、信號處理單元和輸出控制單元三部分組成,其特征在于: 所述信號采集單元裝有雨量、濕度及灰塵傳感器,用于采集雨量、濕度及灰塵信息; 信號處理單元用于對信號采集單元采集來的雨量、濕度及灰塵信號進行放大濾波及模數轉換處理; 輸出控制單元,包括控制模塊、出風裝置、溫控裝置、噴淋裝置,輸出控制單元根據信號處理單元處理后的信號進行輸出控制,包括啟動時間控制、出風量控制、出風溫度控制、噴淋控制。
2.根據權利要求1所述的一種智能無臂汽車雨刷系統,其特征在于:所述信號處理單元由信號放大濾波模塊、ADC模塊組成,前級傳感器采集的信號經過所述信號放大濾波模塊和ADC模塊與后級控制模塊的外部中斷口相連。
3.根據權利要求1所述的一種智能無臂汽車雨刷系統,其特征在于:所述的汽車雨刷系統可手動控制出風裝置的出風量和出風溫度以及噴淋裝置的噴淋速度。
4.根據權利要求3所述的一種智能無臂汽車雨刷系統,其特征在于:所述汽車雨刷系統位于汽車前擋風玻璃的底部,整個裝置無雨刷操作臂;雨刷系統分為兩層,上層為出風裝置,下層為噴淋裝置。
5.根據權利要求4所述的一種智能無臂汽車雨刷系統,其特征在于:所述雨量、濕度及灰塵傳感器安裝在雨刷系統的外表面,信號處理單元安裝在雨刷系統的背部,所述輸出控制模塊安裝在雨刷系統的中間部位。
6.根據權利要求5所述的一種智能無臂汽車雨刷系統,其特征在于:所述信號放大濾波模塊包括信號放大電路和濾波電路,對車外電磁干擾信號、汽車自身產生的干擾信號以及供電電源產生的干擾信號進行抑制。
7.根據權利要求6所述的一種智能無臂汽車雨刷系統,其特征在于:所述信號放大電路采用對弱電流進行放大以驅動后級電路工作的低噪聲放大電路,由集成運算放大器UlA、U1B、UlC,電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6,電容Cl、C2組成;所述集成運算放大器采用帶有差動輸入的四運算放大器LM324,其中電阻R1、電容Cl的一個公共端與集成運算放大器UlA的反相輸入端、傳感器的一個輸出端相連,另一公共端經過電阻R4與集成運算放大器UlC的反相輸入端、電阻R5相連;電阻R5的另一端與集成運算放大器UlC的輸出端相連;電阻R2、電容C2的一個公共端與傳感器的另一輸出端、集成運算放大器UlB的反相輸入端相連,另一公共端經過電阻R3與集成運算放大器UlC的同相輸入端相連;電阻R6的一端與集成運算放大器UlC的同相輸入端相連,另一端接地;集成運算放大器UlA的同相輸入端與集成運算放大器UlB的同相輸入端相連并接地。
8.根據權利要求7所述的一種智能無臂汽車雨刷系統,其特征在于:所述濾波電路包括低通濾波器和帶阻濾波器,低通濾波器由集成運算放大器U2A,電阻R7、R8、R9、R10,電容C3、C4組成,電阻RlO —端U2A的反相輸入端相連,另一端接地;R9 —端和U2A的反相輸入端相連,另一端和U2A輸出端相連;電容C4 一端和U2A的同相輸入端相連,一端接地;電容C3 一端與U2A的輸出端相連,一端連接于R7和R8之間;電容C5、C6和電阻R11、R13并聯,將U2A的輸出端與U2B的反相輸入端相連;U2B的輸出端與同相輸入端相連;R14將U2B的輸出端和U2C的同相輸入端相連;U2C的同相輸入端通過R15接地;U2C的輸出端通過C7連接于Rll、R13之間,通過電阻R12連接于C5、C6之間;U2C的反相輸入端和其輸出端相連,信號放大電路的輸出端通過電阻R8、R7連接到集成運算放大器U2A的正向輸入端,集成運算放大器U2B用作放大器,其輸出端作為濾波電路的輸出,U2C接成電壓跟隨器的形式。
9.根據權利要求8所述的一種智能無臂汽車雨刷系統,其特征在于:所述的出風裝置包括電機、發熱元件、恒溫器和風輪,噴淋裝置包括水泵、噴淋頭、蓄水槽,出風裝置的出風口和噴淋裝置的噴淋口均勻分布。
【文檔編號】B60S1/54GK104149748SQ201410351005
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月23日 優先權日:2014年7月23日
【發明者】楊通, 韓燕 , 翟婷, 林善明 申請人:河海大學常州校區