汽車雨量光線傳感器集成化應(yīng)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(fā)展，雨量光線傳感器功能也進(jìn)一步拓展。本文針對現(xiàn)有常用雨量光線傳感器集成化方案及相關(guān)控制策略進(jìn)行介紹，為后期雨量光線傳感器的集成化應(yīng)用及功能拓展提供參考。

關(guān)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(jù)雨量、光線、陽光傳感器均是通過對光的處理來實現(xiàn)的，原理上類似且三種功能布置環(huán)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(zhuǎn)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(fā)送相關(guān)控制信號的裝置。

2 集成式雨量傳感器的應(yīng)用

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

2.1 雨量功能的應(yīng)用

（1）智能雨刮的應(yīng)用。根據(jù)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(jīng)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(qū)分雨的狀態(tài)。同時根據(jù)光線不同，調(diào)整觸發(fā)雨刮動作的相應(yīng)閥值。經(jīng)過標(biāo)定這些閾值，確定不同狀態(tài)下雨刮的輸出狀態(tài)，實現(xiàn)自動雨刮功能。

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

由于是在鎖車后進(jìn)行雨量監(jiān)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(xù)監(jiān)測雨量，同時為了確保蓄電池不產(chǎn)生饋電，這就需要雨量光線傳感器進(jìn)入低功耗模式。因此雨量光線傳感器軟件需設(shè)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(jìn)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(jìn)行監(jiān)測，一旦監(jiān)測到有雨將喚醒車身控制器執(zhí)行關(guān)窗指令。

2.2 光線傳感器功能的應(yīng)用

（1）自動大燈的應(yīng)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(huán)境光線，如果環(huán)境光線很低，則需要發(fā)送開燈請求給車身控制器，請求打開近光燈。

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

關(guān)燈：感知到環(huán)境光線高于一定值（需標(biāo)定）時，且延續(xù)時間大于一定延遲時間（需標(biāo)定），光線傳感器通過LIN總線發(fā)送信號，請求車身控制器關(guān)閉近光燈。

環(huán)境光閾值可根據(jù)不同的透光性玻璃配置參數(shù)，適應(yīng)不同的車型。

（2）HUD自動調(diào)整亮度的應(yīng)用。HUD（抬頭顯示設(shè)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(huán)境光線會對HUD的顯示清晰度產(chǎn)生影響，當(dāng)有強(qiáng)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(jù)外界光線變化，適時調(diào)整亮度的功能。光線傳感器將環(huán)境光的情況實時的發(fā)送給HUD，HUD根據(jù)接收到的環(huán)境光信號，適時調(diào)整顯示亮度。

2.3 陽光傳感器功能的應(yīng)用

陽光傳感器功能主要用于自動空調(diào)，利用紅外接收二極管檢測環(huán)境中陽光輻射值，將陽光輻射值轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號（報文占用1個字節(jié)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(fā)送到車身控制器，由車身控制器將輻射值發(fā)送給空調(diào)控制器，由空調(diào)控制器根據(jù)接收到的陽光輻射值及室內(nèi)外溫度自動調(diào)節(jié)空調(diào)溫度及風(fēng)量大小。

雙溫區(qū)空調(diào)：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(cè)不同方向的陽光輻射值;單溫區(qū)空調(diào)：只需要一個紅外接收二極管。

3 集成化的優(yōu)勢

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

集成式雨量光線傳感器以雨量傳感器硬件為基礎(chǔ)，在雨量傳感器電路板上增加兩個紅外接收二極管（雙溫區(qū)空調(diào)）及相應(yīng)的電路即可實現(xiàn)陽光傳感器功能。這樣利用一塊電路板即可實現(xiàn)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(jié)構(gòu)也可取消，降低安裝難度及作業(yè)量。

4 結(jié)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(fā)展，集成式雨量光線傳感器應(yīng)用的場景及實現(xiàn)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(jìn)，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(xiàn)：

[1]趙巖，訾鴻.汽車雨滴傳感器的設(shè)計[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，25（06）.

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