本技术涉及雨量传感器的,尤其涉及一种大面积雨量传感器。
背景技术:
1、随着世界上汽车保有量的快速增长,以及人们对安全、便利、舒适、豪华的不断追求,对汽车的性能提出了更高的追求。依靠传统的机械创新已经不能让汽车的性能得到显著的提高。而汽车电子技术的进步,弥补了这一短板,使汽车产业进入了新的发展期。
2、汽车雨量红外传感器对于提高汽车的行驶安全有着非常重要的作用。据统计,有7%的雨天交通事故,是由于司机手动操作雨刮器引起的。如果多出0.5秒的预警时间,就会避免60%的事故发生。司机的反应预警时间是确保行驶安全的关键因素。配置汽车雨量传感器的自动雨刮器系统,因为不需要司机操作,可以在紧急情况中,需要雨刮器工作的时候自动开启和调节工作速度,同时不影响司机的反应预警时间,所以要比原先需要人为干预的雨刮器更安全。汽车雨量传感器作为汽车车身控制系统中非常重要的配件,安装在汽车挡风玻璃内表面,后视镜底座处。配合汽车雨刮器系统,实现雨刮器自动开启,和自动调整工作速度。汽车雨量传感器给驾驶员带来安全性和舒适性,是非常必要的。
3、车用雨量传感器是一种用于根据天气情况自动激活雨刷,使挡风玻璃始终保持清晰无雨滴的设备。在传统的汽车设计中,雨刷的开启和速度是由驾驶员手动控制的。然而,随着自动控制技术的发展,车用雨量传感器应运而生,它可以根据雨滴的数量和密度自动调节雨刷的工作状态。
4、在传统的雨量传感器中,通常采用机械接触式测量方式,通过机械部件的接触来感知雨滴的数量和大小。然而,这种机械接触式测量方式存在一些问题,例如机械磨损、灵敏度不高、易受环境影响等。
5、随着光学技术的发展,非机械非接触式测量方式逐渐成为车用雨量传感器的首选。这种测量方式利用光学原理,通过红外线或可见光等光线的反射和折射来感知雨滴的数量和大小。与机械接触式测量方式相比,非机械非接触式测量方式具有更高的灵敏度和更长的使用寿命,同时避免了机械磨损和环境干扰等问题。
6、目前,车用雨量传感器主要采用基于全内反射原理的测量方式。该方式利用红外光从内部以一定角度射入挡风玻璃,如果玻璃表面干燥,则全内反射角的临界值约为42°,此时所有来自发射器的光被反射到内部的光电二极管传感器,提供最大的信号。如果玻璃被雨滴覆盖,部分光线因折射角变大而离开挡风玻璃,从而减少光电二极管信号。信号减弱的程度提供了有关降雨强度的一些信息,并可用于控制雨刷的速度和频率。
7、除了基于全内反射原理的测量方式外,还有一些其他的光学测量方式也被应用于车用雨量传感器中。例如,采用光学扫描原理的测量方式可以实现对雨滴大小及雨滴数量的实时扫描,进而计算出降雨量输出。此外,一些设备内部使用了可编程式光能监视器,对光能变化感知的灵敏度可由人们进行参数修改。
8、天合公司(trw)在1996年开始推出雨量传感器产品。市场销量增长迅速,已经累计生产一千六百万套。传统的没有配置雨量传感器的汽车雨刮器系统,当工作在固定时间间隔的间歇刮水模式时,不会考虑雨量大小的变化。而天合雨量传感器可以自动开启雨刮器并调整到最佳的间歇时间,提供清晰的驾驶视野。驾驶员可以把雨刮器设置到自动档后就不再管理,因为雨量传感器可以实现从细雨到暴雨的自动调节。天合雨量传感器还可检测到会车、超车时溅洒到挡风玻璃上的水滴。天合雨量传感器安装在挡风玻璃内表面,使用红外技术和伺服控制专利。即使驾驶员遇到各种情况,雨量传感器也会通过伺服控制连续不断地调整以适应外界环境的变化。天合雨量传感器采用先进光学传感器系统、模拟信号处理和控制算法,这些技术措施保障驾驶员在不同天气条件下有安全、便捷和舒适的驾驶体验。而目前的雨量传感器由于感应面积较小往往导致小雨滴的情况下雨刷不启动。
9、例如申请号为202210865773 .0的发明提供一种雨量传感器、自动雨刮控制系统及控制方法,该雨量传感器包括椭球体透镜、发光模块和收光模块,所述发光模块和收光模块一一对应设置于椭球体透镜的两个焦点上;所述发光模块,用于根据输入的控制电流发出检测光;所述椭球体透镜,用于对检测光进行反射和折射,椭球体透镜的反射率与折射率随附着在椭球体透镜外表面的液体改变;所述收光模块,用于接收发光模块发出的、以及椭球体透镜反射的检测光并转换为响应电流,通过响应电流的变化即可监测雨量。该发明利用椭圆的光学原理,极大地增大了检测区域、提升了传感器的检测灵敏度,提升了雨量检测的准确度,进而实现对雨刮更加准确的控制,提升用户的用车安全性。但该发明采用椭球体,体积较大,安装在挡风镜处易遮挡视线。
技术实现思路
1、针对现有的雨量传感器存在感应面积较小的技术问题,本实用新型提出一种大面积雨量传感器,有效减少传感器体积,扩大检测面积。
2、为了达到上述目的,本实用新型的技术方案是这样实现的:一种大面积雨量传感装置,包括外壳、电路板和至少一个监测装置,监测装置设置在外壳内,监测装置包括玻璃、光接收组件和两组光发射组件,光发射组件和光接收组件均设置在外壳内,玻璃设置在外壳顶部,玻璃上侧设置有感光区域,光发射组件对称设置在光接收组件的两侧,电路板设置在外壳下侧,光发射组件和光接收组件均与电路板相连接。
3、所述光发射组件包括发射二极管、发射准直透镜、发射转向镜和发射导光柱,发射二极管与电路板相连接,发射准直透镜设置在发射二极管顶部,发射准直透镜、发射转向镜和发射导光柱相对应,发射转向镜倾斜设置在发射导光柱外侧,发射导光柱与玻璃的下侧固定连接。
4、所述光接收组件包括接收导光柱、接收探测器和两个接收聚集镜,接收探测器设置在电路板的中心位置,接收探测器与接收导光柱的中心点设置在同一条直线上,接收导光柱和两个接收聚集镜均固定设置在玻璃的下侧,接收导光柱设置在玻璃下侧的中心位置,两个接收聚集镜分别设置在接收导光柱与两个发射导光柱之间。
5、所述发射导光柱和接收导光柱均为透近红外三棱pc导光柱,透近红外三棱pc导光柱的横截面均为等腰三角形,透近红外三棱pc导光柱的底边与玻璃固定连接。
6、所述发射二极管为波长范围在780-900nm的近红外光源,近红外光源以接收探测器为中心对称设置在电路板上。
7、所述发射准直透镜为平凸非球面透镜,平凸非球面透镜的中心与近红外光源设置在同一条垂线上。
8、所述发射转向镜为镀银高反玻璃镜,镀银高反玻璃镜以接收导光柱为中心对称设置在玻璃下侧。
9、所述接收聚集镜为离轴抛物面镜,两个离轴抛物面镜以接收导光柱为中心对称设置在玻璃的下侧。
10、所述发射转向镜、发射导光柱、接收导光柱和接收聚集镜均通过硅凝胶固定在玻璃的下侧。
11、所述外壳为黑色pc壳,黑色pc壳与车辆挡风玻璃相连接。
12、本实用新型利用两组发光组件有效扩大了感应范围,当有水珠落在玻璃上时,玻璃内的光路被破坏,使接收到的信号降低,从而判断挡风玻璃上有雨滴,以此实现自动雨刮的功能,有效的检测雨量等级雨滴大小。同时,利用两组发光组件有效提高了信噪比,提升检测的准确度。本实用新型利用导光柱制造光路通道,避免了光线因反射造成能量降低,大大提高了接收能量利用率,同时也确保除下雨的情况外光接收组件接收到的光线能量不会有较大的变化,确保雨量传感器装置可以准确判断环境中是否下雨以及雨的大小。本实用新型包含两个光源及一个接收探测器,且光源以接收探测器为中心对称分布,降低了系统功耗和体积。
1.一种大面积雨量传感器,其特征在于,包括外壳、电路板(11)和至少一个监测装置,监测装置设置在外壳内,监测装置包括玻璃(5)、光接收组件和两组光发射组件,光发射组件和光接收组件均设置在外壳内,玻璃(5)设置在外壳顶部,玻璃(5)上侧设置有感光区域(6),光发射组件的发射导光柱(4)与玻璃(5)相连接,光接收组件的接收导光柱(7)和两个接收聚集镜(8)均与玻璃(5)相连接,光发射组件对称设置在光接收组件的两侧,电路板(11)设置在外壳下侧,光发射组件和光接收组件均与电路板(11)相连接。
2.根据权利要求1所述的大面积雨量传感器,其特征在于,所述光发射组件包括发射二极管(1)、发射准直透镜(2)、发射转向镜(3)和发射导光柱(4),发射二极管(1)与电路板(11)相连接,发射准直透镜(2)设置在发射二极管(1)顶部,发射准直透镜(2)、发射转向镜(3)和发射导光柱(4)相对应,发射转向镜(3)倾斜设置在发射导光柱(4)外侧,发射导光柱(4)与玻璃(5)的下侧固定连接。
3.根据权利要求2所述的大面积雨量传感器,其特征在于,所述光接收组件包括接收导光柱(7)、接收探测器(10)和两个接收聚集镜(8),接收探测器(10)设置在电路板(11)的中心位置,接收探测器(10)与接收导光柱(7)的中心点设置在同一条直线上,接收导光柱(7)和两个接收聚集镜(8)均固定设置在玻璃(5)的下侧,接收导光柱(7)设置在玻璃(5)下侧的中心位置,两个接收聚集镜(8)分别设置在接收导光柱(7)与两个发射导光柱(4)之间。
4.根据权利要求3所述的大面积雨量传感器,其特征在于,所述发射导光柱(4)和接收导光柱(7)均为透近红外三棱pc导光柱,透近红外三棱pc导光柱的横截面均为等腰三角形,透近红外三棱pc导光柱的底边与玻璃(5)固定连接。
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的大面积雨量传感器,其特征在于,所述发射二极管(1)为波长范围在780-900nm的近红外光源,近红外光源以接收探测器(10)为中心对称设置在电路板(11)上。
6.根据权利要求5所述的大面积雨量传感器,其特征在于,所述发射准直透镜(2)为平凸非球面透镜,平凸非球面透镜的中心与近红外光源设置在同一条垂线上。
7.根据权利要求6所述的大面积雨量传感器,其特征在于,所述发射转向镜(3)为镀银高反玻璃镜,镀银高反玻璃镜以接收导光柱(7)为中心对称设置在玻璃(5)下侧。
8.根据权利要求3所述的大面积雨量传感器,其特征在于,所述接收聚集镜(8)为离轴抛物面镜,两个离轴抛物面镜以接收导光柱(7)为中心对称设置在玻璃(5)的下侧。
9.根据权利要求8所述的大面积雨量传感器,其特征在于,所述发射转向镜(3)、发射导光柱(4)、接收导光柱(7)和接收聚集镜(8)均通过硅凝胶(9)固定在玻璃(5)的下侧。
10.根据权利要求8或9所述的大面积雨量传感器,其特征在于,所述外壳为黑色pc壳,黑色pc壳与车辆挡风玻璃相连接。
