一種自動刮霜刮雨除霧裝置的設計

蔣雪琴　羅月吟　向安波

摘要：為了改善駕駛者的能見度，增加行車安全等問題，設計一種汽車擋風玻璃自動刮霜刮雨除霧裝置。所述裝置主要包括溫濕度傳感器，扭矩傳感器，自動除霧感應器，雨刮器，除霧空調，擋風玻璃洗滌裝置，單片機。

關鍵詞：自動刮霜刮雨除霧;傳感器;CATIA三維建模

一、提出問題

在天氣寒冷的冬天，汽車的擋風玻璃外側通常會結一層霜影響駕駛者的視野，需要手動開啟雨刮器和擋風玻璃洗滌裝置進行清理。除此之外，在擋風玻璃內側通常也會有霧氣產生，不能自動清除。另外下雨的時候也需要人手動開啟雨刮器刮雨。以上三種情況都影響了人在駕駛時的能見度，都需要人手動采取相關的解決措施，增加了行車時的安全隱患。

二、解決方案的提出

本研究的目的在于提供一種汽車擋風玻璃自動刮霜刮雨除霧裝置。該裝置能夠自動實現刮霜刮雨除霧，改善人在駕駛室的能見度，增加行車安全，不需要人手動采取相關的解決措施，很大程度上避免了行車時的安全隱患。

（一）技術方案

電機輸出軸連接到扭矩傳感器的輸入軸，其輸出軸和減速機構的蝸桿連接，減速機構的渦輪與拉桿、擺桿、刷架共同實現刷架的往復擺動;扭矩傳感器輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來，輸入軸上有花鍵，輸出軸上有鍵槽。當扭桿受轉動力矩作用發生扭轉時，輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對位置就被改變了。花鍵和鍵槽的相對位移改變量等于扭轉桿的扭轉量，使得花鍵上的磁感強度改變，磁感強度的變化，通過線圈轉化為電壓信號，電壓信號通過線束傳遞給單片機，實現扭矩監測;在車外處安裝溫濕度傳感器，車內擋風玻璃處安裝自動除霧感應器，傳感器輸出電壓信號通過線束傳遞給單片機，實現溫度及濕度監測;由除霧空調進行除霧，由擋風玻璃洗滌裝置準備除霜。

（二）具體實施方式

如圖1所示的一種汽車自動刮霜刮雨除霧裝置，包括電機（1），電機（1）輸出軸連接到扭矩傳感器（2）的輸入軸，其輸出軸和減速機構的蝸桿（3）連接，減速機構的渦輪（4）與拉桿（5）、擺桿（6）、刷架（7）共同實現刷架的往復擺動;扭矩傳感器（2）輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來，輸入軸上有花鍵，輸出軸上有鍵槽。當扭桿受轉動力矩作用發生扭轉時，輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對位置就被改變了。花鍵和鍵槽的相對位移改變量等于扭轉桿的扭轉量，使得花鍵上的磁感強度改變，磁感強度的變化，通過線圈轉化為電壓信號，電壓信號通過線束傳遞給單片機，實現扭矩監測;在擋風玻璃外側安裝溫濕度傳感器（8），擋風玻璃內側安裝自動除霧感應器（9），溫濕度傳感器（8）和自動除霧感應器（9）輸出電壓信號通過線束傳遞給單片機，實現溫度及濕度監測。由除霧空調（11）進行除霧，由擋風玻璃洗滌裝置（10）準備除霜。

所述的扭矩傳感器（2）是深圳威思特傳感測控有限公司的非接觸式動態扭矩傳感器VDT143;所述的溫濕度傳感器（8）是Sensirion公司的第二代WLCSP（晶圓級芯片封裝）濕度傳感器SHTW2;所述的自動除霧感應器（9）是Sensirion公司的SAF產品系列中的LLSH;單片機是飛思卡爾公司MSC9S12XS系列的MSC9S12XS64。

該裝置功能的自動實現方法為：將扭矩傳感器（2）接在電機的輸出端，電壓信號通過線束傳遞給單片機，實現扭矩監測。在擋風玻璃外側安裝溫濕度傳感器（8），擋風玻璃內側安裝自動除霧感應器（9），溫濕度傳感器（8）和自動除霧感應器（9）輸出電壓信號通過線束傳遞給單片機，實現溫度及濕度監測。刮霜過程：啟動汽車后，溫濕度傳感器（8）將監測得到的溫度信號發送給單片機，若溫度低于零攝氏度，雨刮器進行一次預刮，此時扭轉傳感器（2）將扭矩信號發送給單片機，若判斷出監測扭矩值大于單片機內置初值，說明車窗上有霜，單片機控制擋風玻璃洗滌裝置（10）噴出洗滌液，控制雨刮器往復擺動10秒，實現刮霜;刮雨過程：溫濕度傳感器（8）將濕度信號發送給單片機，若判斷出監測濕度值大于單片機內置初值，說明正在下雨，單片機控制雨刮器往復擺動，實現刮雨;除霧過程：擋風玻璃內側自動除霧感應器將信號發送給單片機，若判斷出窗上有霧，單片機控制除霧空調啟動，實現除霧。

三、結論

該種自動刮霜刮雨除霧裝置使駕駛員外側結霜，擋風玻璃內側產生霧氣天行駛的情況下，不必開啟雨刮器和擋風在璃洗滌裝置進行清理，可改善在駕駛室的能見度，以提高行車安全性。

參考文獻

[1]孫仁云，付百學.汽車電器與電子技術.[M].北京：機械工業出版社.2011.7.

[2]陳勇.汽車測試基礎[M].北京：北京理工大學出版社.2013.9.