汽車雨量光線傳感器集成化應用

王雪龍

摘 要：雨量光線傳感器是智能雨刮的重要組成部分，對整車智能化水平提升具有十分重要的意義。隨著智能化的發展，雨量光線傳感器功能也進一步拓展。本文針對現有常用雨量光線傳感器集成化方案及相關控制策略進行介紹，為后期雨量光線傳感器的集成化應用及功能拓展提供參考。

關鍵詞：雨量光線傳感器;集成化;控制策略

1 集成式雨量光線傳感器原理

根據雨量、光線、陽光傳感器均是通過對光的處理來實現的，原理上類似且三種功能布置環境要求相同，故可以將三種功能集成在一塊電路板上，形成一個集合了雨量、光線、陽光等功能的集成式傳感器。

雨量光線傳感器是一種將雨量及光線信號轉化為電信號，并通過對電信號的處理，判斷雨量及光線情況，并向車身控制器發送相關控制信號的裝置。

2 集成式雨量傳感器的應用

集成式雨量傳感器主要包含雨量檢測模塊，環境光檢測模塊，陽光檢測模塊，將雨量、光線、陽光信號經過MCU處理后，通過LIN將處理后的信號發送給車身控制器，由車身控制器控制車窗/天窗、雨刮、空調、大燈的動作。各個模塊之間也不是相互獨立的，根據算法及控制策略的要求，各個模塊之間相互協作，共同實現相應的功能。

2.1 雨量功能的應用

（1）智能雨刮的應用。根據雨量檢測模塊，紅外接收二極管接收到的紅外線變化情況，經過特殊算法，將雨量分四級：無雨、小雨、中雨和大雨，用不同的信號變化閾值區分雨的狀態。同時根據光線不同，調整觸發雨刮動作的相應閥值。經過標定這些閾值，確定不同狀態下雨刮的輸出狀態，實現自動雨刮功能。

（2）雨天自動關窗[2]。雨天自動關窗功能是指當鎖車后，天窗或車窗未全部關閉，雨量光線傳感器檢測到有雨時，雨量光線傳感器通過發送控制指令給車身控制器操作天窗和車窗的關閉。

由于是在鎖車后進行雨量監測，這就需要雨量光線傳感器接蓄電池電，以確保鎖車后能繼續監測雨量，同時為了確保蓄電池不產生饋電，這就需要雨量光線傳感器進入低功耗模式。因此雨量光線傳感器軟件需設定三種工作模式：全功能模式、休眠模式以及車窗檢測模式。全功能模式是雨量傳感器全功耗的工作模式;休眠模式下雨量傳感器進入深度睡眠，等待車身控制器（LIN Master）的喚醒指令;車窗檢測模式下雨量傳感器定期喚醒對外界天氣進行監測，一旦監測到有雨將喚醒車身控制器執行關窗指令。

2.2 光線傳感器功能的應用

（1）自動大燈的應用[2]。雨量光線傳感器的光線傳感器由頂部光線、前方光線接收二極管組成，光線傳感器用于檢測環境光線，如果環境光線很低，則需要發送開燈請求給車身控制器，請求打開近光燈。

開燈：感知到環境光低于一定值（需標定）時，且延續時間大于一定延遲時間（需標定）時，光線傳感器通過LIN總線發送信號，請求車身控制器點亮近光燈。

關燈：感知到環境光線高于一定值（需標定）時，且延續時間大于一定延遲時間（需標定），光線傳感器通過LIN總線發送信號，請求車身控制器關閉近光燈。

環境光閾值可根據不同的透光性玻璃配置參數，適應不同的車型。

（2）HUD自動調整亮度的應用。HUD（抬頭顯示設備）能避免駕駛員分散對前方道路的注意力，能有效提高駕駛安全性，但在使用過程中環境光線會對HUD的顯示清晰度產生影響，當有強光照射的時候，HUD的顯示信息可能會不清晰，光線較弱時，HUD顯示的信息可能會對前視野造成影響，因此HUD需要能根據外界光線變化，適時調整亮度的功能。光線傳感器將環境光的情況實時的發送給HUD，HUD根據接收到的環境光信號，適時調整顯示亮度。

2.3 陽光傳感器功能的應用

陽光傳感器功能主要用于自動空調，利用紅外接收二極管檢測環境中陽光輻射值，將陽光輻射值轉化成數字信號（報文占用1個字節長度，范圍： 0 – 1024 W/m?、E = N * 4? W/m?，輸出N給車身控制器），通過LIN總線發送到車身控制器，由車身控制器將輻射值發送給空調控制器，由空調控制器根據接收到的陽光輻射值及室內外溫度自動調節空調溫度及風量大小。

雙溫區空調：需要兩個紅外接收二極管，兩個二極管間有一定的夾角，感知左右側不同方向的陽光輻射值;單溫區空調：只需要一個紅外接收二極管。

3 集成化的優勢

現有單雨量傳感器由于算法及控制策略的限制，為了實現雨量傳感更好的使用體驗，在雨量傳感器的基礎上都配有光線傳感器，實現雨量傳感器結合光線功能控制雨刮，以提升智能雨刮的適應性。

集成式雨量光線傳感器以雨量傳感器硬件為基礎，在雨量傳感器電路板上增加兩個紅外接收二極管（雙溫區空調）及相應的電路即可實現陽光傳感器功能。這樣利用一塊電路板即可實現雨量、光線、陽光傳感器的集成。降低了單獨傳感器封裝的成本，提高雨量傳感器電路板的利用率，同時整車上原有的單獨的光線、陽光傳感器安裝結構也可取消，降低安裝難度及作業量。

4 結束語

本文基于雨量光線傳感原理介紹了一種集成雨量、光線、陽光功能的集成式雨量光線傳感器，相信隨著未來汽車智能化、自動化的不斷發展，集成式雨量光線傳感器應用的場景及實現的功能會越來越豐富。而且隨著雨量光線傳感器各種算法及控制邏輯的完善與改進，雨量光線傳感器帶給客戶的智能化、自動化駕乘體驗也會越來越好。

參考文獻：

[1]趙巖，訾鴻.汽車雨滴傳感器的設計[J].佳木斯大學學報（自然科學版），2007，25（06）.

[2]韓芝霞.一種新型的雨量光照傳感器的設計[J].電子設計工程，2015，23（17）.