常見的雨量傳感器種類和原理資料下載

最近一段時(shí)間，中國南方正處于梅雨季節(jié)，濕熱的空氣和連綿不絕的雨水，相信給很多車主朋友帶來了不少麻煩。新聞報(bào)道說雨天行車的交通失事率，要比平時(shí)高出好幾倍。對雨刮的使用正確與否，會直接影響到有車族的行車安全，據(jù)了解，60％的車禍都是因?yàn)橐暰€不清造成的。 雨量傳感器主要是用來檢測是否下雨及雨量的大小。當(dāng)汽車在雨雪天等惡劣天氣下行車時(shí)，由雨量傳感器向微電腦提供信號，微電腦自動(dòng)調(diào)整前照燈的寬度、遠(yuǎn)近度，明暗度；同時(shí)天窗系統(tǒng)也會自動(dòng)關(guān)閉車窗。 為確保駕駛員在雨天具有良好的視線，汽車擋風(fēng)玻璃上裝有自動(dòng)雨刷，在下雨天，當(dāng)傳感器檢測到有雨水落到了擋風(fēng)玻璃上，就對雨刷發(fā)出指令使其開始工作，車的前擋風(fēng)玻璃上的雨水即被清除了。且智能控制系統(tǒng)探測并分析雨刮器的刮雨頻率，提高駕駛員的視覺效果，保證了視線通暢，確保行車安全。 平常的車都只是慢中快三個(gè)檔位,有時(shí)候慢檔不夠；快檔太快，如果有雨量感應(yīng)器就不用這么費(fèi)事了，它可以根據(jù)雨水在玻璃上的水量自動(dòng)刷。 雨量傳感器的種類和原理 常見的雨量傳感器主要有流量式雨量傳感器、靜電式雨量傳感器、壓電式雨量傳感器，紅外線式雨滴傳感器。 流量式雨滴傳感器 如圖所示，S1/S2/S3為流量監(jiān)測電極板，S1-S2為2.5cm，距離較近，小雨量時(shí)T1先導(dǎo)通，J1吸合，雨刮低速轉(zhuǎn)動(dòng)；S1-S3為3cm距離較遠(yuǎn)，大雨量時(shí)T2先導(dǎo)通，J2繼電器吸合，常開觸點(diǎn)接通，雨刮電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)。 電容式雨量傳感器 如圖所示，靜電面積S，電極間的間隔d不變，則電容C只有介電系數(shù)?決定，因水和空氣的介電系數(shù)?值不同，C隨雨滴的大小而變，利用靜電容的變化，改變振蕩電路的振蕩頻率，從而控制雨刮器的動(dòng)作。 壓電式雨量傳感器 現(xiàn)在的雨量檢測刮雨器，將雨量傳感器檢測出的雨量變成電信號，根據(jù)電信號的大小，自動(dòng)設(shè)定刮雨器的工作時(shí)間間隔，控制刮雨器的動(dòng)作。在這個(gè)系統(tǒng)中雨量傳感器的作用最重要。下面就介紹利用壓電振子的傳感器：壓電振子利用壓電效應(yīng)將機(jī)械位移（振動(dòng)）變成電信號。如圖，壓電振子受到雨淋，按照雨滴的強(qiáng)弱和雨量做振動(dòng)。 雨滴傳感器由振動(dòng)板、壓電元件、放大電路、殼體及阻尼橡膠構(gòu)成，如圖所示。 振動(dòng)板的功用是接收雨滴沖擊的能量，按自身固有振動(dòng)頻率進(jìn)行彎曲振動(dòng)，并將振動(dòng)傳遞給內(nèi)側(cè)壓電元件上，壓電元件把從振動(dòng)板傳遞來的變形轉(zhuǎn)換成電壓。雨滴檢測用傳感器上的壓電元件，當(dāng)壓電元件上出現(xiàn)機(jī)械變形時(shí)，在兩側(cè)的電極上就會產(chǎn)生電壓。所以，當(dāng)雨滴落到振動(dòng)板上時(shí)，壓電元件上就會產(chǎn)生電壓，電壓大小與加到振動(dòng)板上的雨滴能量成正比，一般為0 5mV至300mV。放大電路將壓電元件上產(chǎn)生的電壓信號放大后再輸人到刮水器放大器中。放大器由晶體管、IC塊、電阻、電容器等部件組成。 當(dāng)雨滴接觸到傳感器表面是，在傳感器內(nèi)部產(chǎn)生隨雨滴強(qiáng)度和頻率變化的電壓變換，該電壓波形經(jīng)傳感器內(nèi)部放大器放大，存儲入功率放大器內(nèi)部。當(dāng)當(dāng)信號達(dá)到一定值時(shí)，經(jīng)過電路輸入雨刮器驅(qū)動(dòng)電路，雨刮器隨即啟動(dòng)開始刮雨。 紅外線式雨滴傳感器 原理：發(fā)光二極管發(fā)出的光經(jīng)過透鏡系統(tǒng)調(diào)整后，成平行光狀態(tài)照射到擋風(fēng)玻璃上；當(dāng)玻璃干燥時(shí)、光線將發(fā)生全反射，并經(jīng)過透鏡系統(tǒng)成平行光狀態(tài)被接收器件接收，輸出最大值100%；當(dāng)玻璃上有雨水、雨滴時(shí)，由于折射率改變，光線將不能發(fā)生全反射，而是視水滴面積大小發(fā)生部分反射，此時(shí)接收管只收到部分信號，按照百分率比值能夠計(jì)算出雨量大小。 光的反射：當(dāng)光照射到物體表面時(shí)，有一部分的光會被物體反射回來，這種現(xiàn)象叫做光的反射。 光的折射：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫光的折射。 當(dāng)光射到兩種介質(zhì)界面，只產(chǎn)生反射而不產(chǎn)生折射的現(xiàn)象．當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，折射角將大于入射角．當(dāng)入射角增大到某一數(shù)值時(shí)，折射角將達(dá)到90°，這時(shí)在光疏介質(zhì)中將不出現(xiàn)折射光線，只要入射角大于或等于上述數(shù)值時(shí)，均不再存在折射現(xiàn)象，這就是全反射。 根據(jù)上述光學(xué)原理，若讓LED紅外線發(fā)射器按入射角大于42°小于63°，射入擋風(fēng)玻璃，這樣形成紅外光全反射，反射線由光電管全部接收。 在沒有雨水接觸擋風(fēng)玻璃時(shí)： 1. 從雨滴傳感器里的LED向擋風(fēng)玻璃發(fā)射紅外線 2. 所發(fā)射的紅外線通過透鏡，并從擋風(fēng)玻璃反射回來。 3. 從擋風(fēng)玻璃反射回來的紅外線被雨滴傳感器中的光敏二極管接收。 4. 光敏二極管接收紅外線光，雨滴傳感器中的微型電子計(jì)算機(jī)根據(jù)反射率計(jì)算降雨量，并將此轉(zhuǎn)換成電信號，然后將擋風(fēng)玻璃刮水控制信號發(fā)送到自動(dòng)光、雨刮器控制模塊。 外線光折射，反射光線減弱，雨量越大，折線（散射）光線越多，反射線減弱。 在有雨水接觸擋風(fēng)玻璃時(shí)： 1. 從雨滴傳感器里的LED向擋風(fēng)玻璃發(fā)射紅外線。 2. 所發(fā)出的紅外線通過透鏡被擋風(fēng)玻璃接收，并被接觸擋風(fēng)玻璃的雨水散射。 3. 沒有擴(kuò)散的紅外光被擋風(fēng)玻璃反射，并由雨滴傳感器里面的光敏二極管接收。 4. 光敏二極管接收紅外線光，雨滴傳感器中的微型計(jì)算機(jī)根據(jù)反射率計(jì)算降雨量，并將此轉(zhuǎn)換成電信號，然后將擋風(fēng)玻璃刮水控制信號送到自動(dòng)光、雨刮器控制模塊。 主流雨量傳感器的優(yōu)缺點(diǎn) 目前市場上主流的雨量傳感器為電容式和紅外線式 電容式雨量傳感器