轿车前风窗雨刷器的改进设计

卓硕硕，于士军

（德州学院 汽车工程学院，山东 德州 253000）

轿车前风窗雨刷器的改进设计

卓硕硕，于士军

（德州学院 汽车工程学院，山东 德州 253000）

由于传统轿车前风窗雨刷器需要驾驶员手动控制，此新型智能雨刷器根据红外光强度的变化通过传感器带动直流电动机控制雨刷工作，不用驾驶员手动控制，提高了雨天行车的安全性能。

雨刷器；智能传感器；单片机

随着轿车的普遍使用，人们对轿车性能上的要求也逐渐增高，从一开始方便交通的基础上逐渐演变成讲究更多的舒适性和多用性，设备更方便快捷，安全性能更高等要求，同时对雨刷器的使用性能也提出了更高的要求。传统雨刷器需要驾驶员手动控制，在雨天交通路况复杂的情况下不仅会分散驾驶员的注意力而且不易控制，新型智能雨刷器不仅不需要驾驶员手动控制而且能够根据红外传感器感知雨水大小自动控制雨刷，在应用方面也对其简化减少了开关，提高了行车安全性。

1 组成及工作原理

（1）组成。该雨刷器由雨水传感器、STC90C516RD+单片机、直流电动机、雨刷等。

（2）工作原理。雨水传感器会根据红外光强度的变化，将半导体感光元件和发光元件进行结合，下雨时，因为光信号较弱，弱信号传输至STC90C516RD+单片机，经过相应算法计算，然后发出相应指令至直流电动机，从而带动雨刷进行工作，整个过程不需要手动控制。工作流程如图1所示。

图1 新型智能雨刷器工作流程

在经过直流电动机这一过程时，其转子的转速不是一定的，而是随着电压的变化而变化，当电枢电压增大时直流电动机的电压也增大，故改变电动机的电压即可改变转子的转速进而控制雨刷的工作。

2 软硬件设计

（1）单片机选型。STC90C516RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超性能、高速、低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择，内部集成MAX810专用复位电路，外部晶体12M以下时，可省外部复位电路，复位脚可直接接地。外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。ISP（在系统可编程）、IAP（在应用可编程），无需专用编程器和仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K程序3～5秒即可完成。通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART，不仅功能多样化而且其工作效率较高，性能比较优越。如图2所示。

图2 STC90C516RD+单片机及外围电路

（2）传感器电路设计。根据智能雨刷工作原理，设计控制电路如图3所示。

图3 红外发射电路和红外接收电路

此电路由红外发射电路和红外接收电路组成，因为前风窗有一定的反射作用，所以红外光会在前风窗进行反射，当前风窗上有水时会加强红外光的被反射程度，所以会降低反射光的强度。发出的红外光被接收器感触到将会被检测出强度，经接收器分析后会带动整个系统工作。此新型智能雨刷通过单片机对软件进行编码，对红外信号进行高效发射与接收，不仅降低了成本而且操作变得简单，具有很强的应用性。

红外发射电路中，发光二极管采用硅光电型，因为其性能比普通的二极管要高很多而且性价比高，发射管的驱动是脉宽进行调整控制的，其工作频率也比较适中，对于脉冲发生器而言，其红外发射电路是LM555电路。

红外接收电路中共有两个部分，一个是放大电路，一个是红外接收三极管Q2，其具体反应流程如下：当红外接收三极管Q2感触到红外信号时，有两级放大环节，第一级放大是在三极管Q1中进行的，第二级放大是在三极管Q3中进行的，两级放大后会把信号传送到单片机。此时又有两个流程，即三极管Q2能否感触到脉冲信号，当感触到脉冲信号时，会输送低电平到单片机；当感触不到脉冲信号时，会输送高电平到单片机。下雨时，雨滴降落在感触区时，感触区会输出相应的脉冲波传到单片机，脉冲波会根据雨量的增减而增减。智能雨刷的电动机有高速和低速两个档位，由于感触区输出的脉冲波会传到单片机，故可以根据脉冲波的数量进一步带动雨刷器进行工作。当雨量不同时，雨刷器工作的档位也不同。

（3）软件设计。对脉冲信号进行分频能够明显地感知雨量的大小，系统主流程图如图4所示。

Design of Im provement of Front W ind W indow W iper

ZHUO Shuo-shuo，YU Shi-jun
（Automotive Engineering School of Dezhou Institute，Dezhou，Shandong 253000，China）

Because frontwindwindowwiperof the traditionalcarsneeds tobemanually controlled，which drivewiperworking with dcmotor through sensors according to the variation of infrared radiation intensitywithoutmanual control，which improves the driving safety of rainy days.

wiper；smartsensors；single chipmicrocomputer

TP212.6

A

2095-980X（2016）11-0070-01

2016-10-07

卓硕硕，主要研究方向：汽车工程。