一種基于模糊控制與雨量檢測接口芯片的雨量檢測控制系統的制作方法

本發明涉及汽車電子技術領域，具體涉及一種基于模糊控制與雨量檢測接口芯片的雨量檢測控制系統。

背景技術：

隨著汽車自動化水平的提高，消費者對駕駛的安全性和便捷性提出了更高的要求，自動雨刮器作為汽車日常行駛中不可或缺的一部分，其技術升級亟待提高。自動雨刮器的重要組成部分——雨量傳感器技術尚未成熟，主要問題在于：數據采集精準度不夠高、結構復雜且成本高昂。因此設計一種成本低廉，檢測精度高的雨量光線傳感器，有著巨大的市場潛力。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是現有雨量傳感器數據采集不精準，功能較為單一，可靠性不高且成本高昂；從而本發明提供一種結構簡單，成本較低，具有較強抗干擾性雨量檢測控制系統。

為解決上述存在的技術問題，本發明采用的技術方案是：基于模糊控制與雨量檢測接口芯片mlx75310設計一種基于模糊控制與雨量檢測接口芯片的雨量檢測控制系統，其特征在于：所述包括雨量傳感器控制系統包括雨量檢測接口芯片、紅外發射器、紅外接收器、主控器模塊、通信模塊。

上述基于模糊控制與雨量檢測接口芯片的雨量檢測控制系統，其特征在于：所述紅外發射器、紅外接收器均與雨量檢測接口芯片相連接，所述雨量檢測接口芯片采用spi(serialperipheralinterface串行外設接口)通信協議與主控制器模塊中mcu進行通訊，所述雨量檢測模塊為主控制器模塊的輸入端，接收主控制所發送的指令，并將檢測到的數據發送給主控制器。

上述基于模糊控制與雨量檢測接口芯片的雨量檢測控制系統，其特征在于：所述紅外發射器發出紅外光通過聚焦投射到前擋風玻璃上，紅外光在前擋風玻璃上反射，投射到所述紅外接收器，產生初始電壓值v1，當前擋風玻璃干燥時接收到的光強與發射光強相比無變化；當有雨滴落在前擋風玻璃檢測區域時，由于雨滴破壞了光路在前擋風玻璃的反射條件，使得部分紅外光不能按照原光路反射回紅外光接收器，產生當前電壓值v2，所述雨量檢測接口芯片將v1與v2進行ad轉換后反饋給主控制器模塊。

上述基于模糊控制與雨量檢測接口芯片的雨量檢測控制系統，其特征在于：所述的主控制器模塊采用常見16位汽車級單片機即可滿足要求。主控制模塊采用模糊控制理論對雨量檢測數據進行處理，得到相對應的雨量信息。模糊控制處理過程具體是：將上述v1與v2的差值δv與δv的變化率f作為模糊控制的兩個輸入，根據已設定的系統變量和系統模糊方式，由模糊控制器輸出當前雨量參數，通過通信模塊發送至整車控制器。

上述基于模糊控制與雨量檢測接口芯片的雨量檢測控制系統，其特征在于：所述雨量檢測控制系統的通信模塊采用lin(localinterconnectnetwork，串行通訊網絡)總線通信方式，實現了所述雨量檢測控制系統與整車控制器的通信，提高了信號可靠性與實時性。

本發明相對現有技術有以下優點：

(1)本發明采用雨量檢測接口芯片mlx75310，集成化程度高，抗干擾性較強；

(2)本發明采用模糊控制方式對數據進行處理，不需要建立精確數學模型，設計簡單；

(3)本發明采用lin總線實現雨量傳感器與整車控制器之間的通信，信號可靠性與實時性得到提高，并有效降低成本。

附圖說明

圖1為本發明原理框圖

圖2為本發明結構組成示意圖

圖3為本發明安裝位置示意圖

圖4為本發明軟件設計流程圖

附圖標記說明：

1-雨量檢測接口芯片2-主控制器3-通信模塊

4-紅外接收器5-紅外發射器6-整車控制器

具體實施方式

下面結合說明書附圖，對本發明的具體工作過程進一步詳細說明。

本發明的實施例如下：

本發明安裝至圖3所示擋風玻璃中上部分，與整車lin總線進行有線連接，通過供電電源將汽車提供的12v電源轉為3.3v電源，為主控制器模塊2提供穩定可靠電源。所述紅外發射器5可采用歐司朗sfh4253紅外發射管，所述紅外接收器4可采用歐司朗sfh2500fa光電管。所述紅外發射器5與紅外接收器4均與雨量檢測接口芯片1連接，所述雨量檢測接口芯片1擁有兩路雨量檢測通道，為保證數據采集準確性，此處紅外發射器選用兩個歐司朗sfh4253紅外發射管，紅外接收器選用兩個歐司朗sfh2500fa光電管。兩路雨量檢測通道可同時進行數據采樣，也可單獨采樣。

如圖4所示，當汽車前擋風玻璃干燥時，主控制模塊2通過spi通信發送信息采集指令給雨量檢測接口芯片1，所述紅外發射器5發射紅外線，紅外線經過聚焦入射到擋風玻璃，之后紅外線經過擋風玻璃發生全反射，所述紅外接收器4接收到的紅外光光強度沒有變化。所述紅外接收器4將光信號轉化為電信號，得到初始電壓值v1，完成本控制系統的初始化。

當有雨滴落在擋風玻璃檢測區域時，由于雨滴破壞了光路在前擋風玻璃的反射條件，所述紅外發射器5發射的紅外線在經過聚焦入射到擋風玻璃后部分光線被散射，被擋風玻璃反射的光線強度降低，此時所述紅外接收器4產生電壓值v2。v1與v2由所述雨量檢測接口芯片1進行ad轉換，將模擬電壓值轉為數字信號，并通過spi通信協議發送到主控制器模塊2。

主控制器模塊2通過計算v1與v2的差值得到δv，δv對應當前雨滴大小，δv變化率f對應當前雨滴頻率。將δv和δv變化率f作為模糊控制的輸入量，語言分量分布為第一語言變量e和第二語言變量ec，輸出為實際雨量大小參數。選取“零(z)”、“小(min)”、“中(mid)”、“大(max)”描述系統變量，得到系統子集為{z，min，mid，max}，變量的隸屬函數選取為三角隸屬函數，該模糊控制器的模糊控制方式如下表所示：

表1關于雨量參數的模糊控制方式

當δv＝0時，即代表此時沒有雨滴落下，不存在f，此時輸出為z。由此所采集到的數據經過模糊控制處理后得到所需要的雨量大小參數。

所述通信模塊3可采用邁科芯公司的mlx80030作為lin通信接口芯片，主控制器模塊2將雨量大小參數信息串口發送至通信模塊3，而后通信模塊3將數據發送至整車控制器6，為實現雨刷自動啟動，提供精確數據。

以上所述，僅是本發明的較佳實例，并非對本發明作任何限制，凡事根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改，變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。

技術特征：

技術總結
本發明設計了一種基于模糊控制與雨量檢測接口芯片的雨量檢測控制系統。所述基于模糊控制與雨量檢測接口芯片的雨量檢測控制系統包括雨量檢測接口芯片、紅外發射器、紅外接收器、通信模塊和主控器模塊。本發明利用雨量檢測接口芯片、紅外發射器和紅外接收器，對雨滴大小和雨滴頻率進行檢測，并采用模擬控制方法，以雨滴大小和雨滴頻率為模糊控制輸入，獲得雨量大小參數，并通過通信模塊發送至整車控制器。本發明采用雨量檢測接口芯片，簡化電路設計，并采用模擬控制方法，簡化數據計算方法，可為自動雨刷的實現提供精準的雨量參數。

技術研發人員：王寧;嚴天宏;徐寧
受保護的技術使用者：中國計量大學
技術研發日：2017.05.27
技術公布日：2017.10.20