风窗刮水器自动控制的分析
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摘要:雨刮自动控制电路是雨刮控制方式的发展方向,论述了雨刮自动控制电路的工作原理及电路的主要特点,针对现代轿车的雨刮控制,给出了系统稳定性的设计方法。
Abstract: Automatic control circuit of windscreen wiper control mode is the development direction of windscreen wiper, this paper discusses the automatic control circuit, working principle and the main characteristics of the circuit in modern car windscreen control and gives the design method of the stability of the system.
关键词:湿敏传感器;自动控制;雨刮
Key words: wet sensors;automatic control;wiper
中图分类号:TD42文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)17-0129-02
0引言
为了提高汽车在雨天和雪天行使时驾驶员的能见度,专门设置了风窗玻璃刮水器。但是一般普通汽车使用的都是手动挡的,使用起来很不方便,并且它一旦动起来,就不管雨量的大小,总是按一定频率往返扫过车窗。这样不仅雨量小时没有必要,还会干扰司机的视线,亦会降低雨刮的使用寿命。这里我要介绍一种使用方便、信号稳定的新型自动控制雨刮器。降雨时利用湿敏传感器将检测到的降雨量转化为电量自动控制电机的工作。
该雨刮自动控制电路设置有自动和手动两档,这样使.用起来非常方便。
1电路的基本组成
汽车自动雨刮器由湿敏传感器、电动机、一套传动机构组成。自动控制电路原理如图1示,它主要有湿度检测电路、转换开关电路、电子开关、多谐振荡器、显示电路、执行电路组成。
L1为新型大功率驱动开关集成电路TWH8778。L2为μA555时基集成电路,亦可用5G1555、NE555等。KT选用放大系数大于80的硅PNP型晶体管,如3CG14A、3CG21等。LED1和LED2为一般的红色发光二极管,发光二极管LED1主要用来监视雨刮电机M的通、断时间。发光二极管LED2作电源显示。
D1―D4为1N4001整流二极管。R1=4.3KΩ,R2=4100KΩ,R3= R4= R8=10KΩ,R5=18KΩ,R6= R9= R10= R11=1KΩ,R7=5.1KΩ,C1=100μF/25V,C2=0.01μF,C3=220μF/25V,C1和C3要求漏电越小越好。W1=W2=4.7MΩ.工作电源使用12V的汽车蓄电池。
2工作过程及原理分析
本文的汽车自动雨刮器的设计原理是在普通手动雨刮的基础上加设一个高分子电阻式湿敏传感器,利用传感器接收到挡风玻璃雨水湿度的变化转化为电阻值的变化,使得电子开关导通同时雨刮电动机得电工作;当雨水停止电机失电停止转动。当然,为了更加周全的考虑,同时也设置了自动挡和手动挡,转换开关K置于“a”的位置是为自动控制。转换开关K置于“b”的位置时为手动控制。
具体的工作过程如下:
湿度传感器主要是用来检测车窗上面的积水状况,为该控制电路提供湿度检测信号。L1是一种功率开关集成电路,其控制端脚5的点位高低,决定L1的通与断。当L1的控制端脚5电位大于1.6V时,L1便处于导通状态,反之处于截止。在实际应用时,应使L1的控制端脚5电位不能大于6V,以免被损坏。L2等元件组成一个占空间比可调的多谐振荡器,其电位W1和W2的阻值大小直接关系到振荡器的频率。
当需要自动时,将转换开关K置于“a”的位置。未降雨的时候,其湿度传感器两端c和d之间的电阻R阻值很大,使得晶体管KT截止,且使L1的控制端脚5为低电平而截止,则L1的端脚1与端脚2和端脚3之间电路布导通,故雨刮电机M断电不工作。一旦降雨时湿度传感器两端c和d之间电阻R的阻值变得很小,使得晶体管KT导通。此时L1的控制端脚5获得4V左右的高电平,致使L1导通,其端脚2和端脚3输出约12V电源,使得雨刮电机M通电工作。从而,雨刮按一定频率不断地往返扫过车窗,知道雨停后雨刮电机M才断电停止。
当需要手动时,将转换开关K置于“2”的位置。L1的导通和截止直接受到L2的控制。假如L2的端脚3输出高电平时,则L1导通,反之截止。在接通电源的瞬间,电容C3的正极端呈低电平,并且L2的端脚2和端脚6为低电平,其端脚3输出高电平,则使L1导通,古雨刮电机M通电工作。与此同时,正电源经R11、D3、W2、R10向电容C3充电,当电容C3两端充电电压为8V时,导致L2复位,其端脚3输出低电平,则L1截止,故雨刮电机M断电不工作。同时L2内部的放电晶体管导通,使得端脚7为低电平,然后经D2、W1、R9向电容C3放电,当C3两端的电压降到4V时,则又使L2处于导通状态,其端脚3输出高电平,故雨刮电机M又通电工作。这样不断周而复始的重复以上充电、放电的过程,从而使雨刮电机M间隙通电工作。
3注意事项及补充说明
3.1 值得注意的是,本文的关键问题是湿度传感器的检测信号是否准确可靠,直接影响到本控制电路的使用效果,故湿度传感器两探头c和d的安装位置,必须是在雨刮所扫过车窗面的地方。并且当湿度传感器受到雨水作用时,其探头c和d之间的电阻R阻值应很小,反之则阻值很大。
湿度检测电路调整,首先将电阻R2调到最小阻值,用喷雾器向车窗喷水,其喷水量透过车窗刚刚不能看清楚车辆前面的道路为止,然后由小到大改变电阻R2的阻值,使其雨刮电机M刚好通电工作。然后,车窗上的水被刮去后,其雨刮电机M应停止工作。湿度检测电路调整好后,放可投入使用。
3.2 如果不开车时,应把电源开关K1断开,一则可节约电源,二则可避免由于雨水或露水降落在车窗上致使本雨刮长时间地工作,而减小了雨刮的使用寿命。
3.3 电容C1的容值大小需要在调整时决定。将转换开关K置于“a”的位置,仔细调整电容C1的容量,是其雨刮不工作时,每次都能准确停靠在车窗的两边,以免影响司机的视线。
多谐振荡器的充、放电时间,可由电位器W1和W2进行调整。当电位器W2的中心端下移时,其雨刮电机M的通电时间将延长,反之则缩短。当电位器W1的中心上移时,雨刮电机M的断电时间将缩短,反之亦然。到底选用多大的充电、放电时间,这需要根据实际雨量的大小而定。
参考文献:
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