轎車前風窗雨刷器的改進設計

卓碩碩，于士軍

（德州學院 汽車工程學院，山東 德州 253000）

轎車前風窗雨刷器的改進設計

卓碩碩，于士軍

（德州學院 汽車工程學院，山東 德州 253000）

由于傳統轎車前風窗雨刷器需要駕駛員手動控制，此新型智能雨刷器根據紅外光強度的變化通過傳感器帶動直流電動機控制雨刷工作，不用駕駛員手動控制，提高了雨天行車的安全性能。

雨刷器；智能傳感器；單片機

隨著轎車的普遍使用，人們對轎車性能上的要求也逐漸增高，從一開始方便交通的基礎上逐漸演變成講究更多的舒適性和多用性，設備更方便快捷，安全性能更高等要求，同時對雨刷器的使用性能也提出了更高的要求。傳統雨刷器需要駕駛員手動控制，在雨天交通路況復雜的情況下不僅會分散駕駛員的注意力而且不易控制，新型智能雨刷器不僅不需要駕駛員手動控制而且能夠根據紅外傳感器感知雨水大小自動控制雨刷，在應用方面也對其簡化減少了開關，提高了行車安全性。

1 組成及工作原理

（1）組成。該雨刷器由雨水傳感器、STC90C516RD+單片機、直流電動機、雨刷等。

（2）工作原理。雨水傳感器會根據紅外光強度的變化，將半導體感光元件和發光元件進行結合，下雨時，因為光信號較弱，弱信號傳輸至STC90C516RD+單片機，經過相應算法計算，然后發出相應指令至直流電動機，從而帶動雨刷進行工作，整個過程不需要手動控制。工作流程如圖1所示。

圖1 新型智能雨刷器工作流程

在經過直流電動機這一過程時，其轉子的轉速不是一定的，而是隨著電壓的變化而變化，當電樞電壓增大時直流電動機的電壓也增大，故改變電動機的電壓即可改變轉子的轉速進而控制雨刷的工作。

2 軟硬件設計

（1）單片機選型。STC90C516RD+系列單片機是宏晶科技推出的新一代超性能、高速、低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可任意選擇，內部集成MAX810專用復位電路，外部晶體12M以下時，可省外部復位電路，復位腳可直接接地。外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發中斷，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發中斷方式喚醒。ISP（在系統可編程）、IAP（在應用可編程），無需專用編程器和仿真器可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，8K程序3～5秒即可完成。通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現多個UART，不僅功能多樣化而且其工作效率較高，性能比較優越。如圖2所示。

圖2 STC90C516RD+單片機及外圍電路

（2）傳感器電路設計。根據智能雨刷工作原理，設計控制電路如圖3所示。

圖3 紅外發射電路和紅外接收電路

此電路由紅外發射電路和紅外接收電路組成，因為前風窗有一定的反射作用，所以紅外光會在前風窗進行反射，當前風窗上有水時會加強紅外光的被反射程度，所以會降低反射光的強度。發出的紅外光被接收器感觸到將會被檢測出強度，經接收器分析后會帶動整個系統工作。此新型智能雨刷通過單片機對軟件進行編碼，對紅外信號進行高效發射與接收，不僅降低了成本而且操作變得簡單，具有很強的應用性。

紅外發射電路中，發光二極管采用硅光電型，因為其性能比普通的二極管要高很多而且性價比高，發射管的驅動是脈寬進行調整控制的，其工作頻率也比較適中，對于脈沖發生器而言，其紅外發射電路是LM555電路。

紅外接收電路中共有兩個部分，一個是放大電路，一個是紅外接收三極管Q2，其具體反應流程如下：當紅外接收三極管Q2感觸到紅外信號時，有兩級放大環節，第一級放大是在三極管Q1中進行的，第二級放大是在三極管Q3中進行的，兩級放大后會把信號傳送到單片機。此時又有兩個流程，即三極管Q2能否感觸到脈沖信號，當感觸到脈沖信號時，會輸送低電平到單片機；當感觸不到脈沖信號時，會輸送高電平到單片機。下雨時，雨滴降落在感觸區時，感觸區會輸出相應的脈沖波傳到單片機，脈沖波會根據雨量的增減而增減。智能雨刷的電動機有高速和低速兩個檔位，由于感觸區輸出的脈沖波會傳到單片機，故可以根據脈沖波的數量進一步帶動雨刷器進行工作。當雨量不同時，雨刷器工作的檔位也不同。

（3）軟件設計。對脈沖信號進行分頻能夠明顯地感知雨量的大小，系統主流程圖如圖4所示。

Design of Im provement of Front W ind W indow W iper

ZHUO Shuo-shuo，YU Shi-jun
（Automotive Engineering School of Dezhou Institute，Dezhou，Shandong 253000，China）

Because frontwindwindowwiperof the traditionalcarsneeds tobemanually controlled，which drivewiperworking with dcmotor through sensors according to the variation of infrared radiation intensitywithoutmanual control，which improves the driving safety of rainy days.

wiper；smartsensors；single chipmicrocomputer

TP212.6

A

2095-980X（2016）11-0070-01

2016-10-07

卓碩碩，主要研究方向：汽車工程。