自适应雨刷系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

汽车工业是国民经济发展的支柱产业之一，现代汽车正从一种单纯的交通工具朝着满足人们需求和安全，节能，环保的方向发展。为了满足人们对汽车日益提高的要求，汽车研发及生产机构必然要将越来越多的电资产品映入到汽车上。据有关资料报道，在汽车上的电子元件的相关价值已经从20世纪70年代的零增长到2022年的中级汽车的40%左右，电子系统也成为了汽车革新的主要内容。据统计，在全世界雨天行车有7%的事故是由于驾驶员手动操作雨刷引起的，采用雨水感应式智能雨刷控制系统使驾驶员免除手动操作雨刷的麻烦，有效地提高了雨天行车的安全性。国内外许多汽车厂商研制以雨水传感器基础的汽车智能雨刷控制系统，来代替传统的机械结构的雨刷器。如果开发出在汽车行驶中检测到雨滴后雨刷器就自动工作的智能雨刷系统，至少可以将现在的雨刷器减少了3个开关。这样，驾驶员就无需调节雨刷器设置来迅速停止刮片的运动或者的高更好的视角。当在湿路上驾驶时，驾驶者就无需动手来打开雨刷器，所以驾驶者就可以集中精力开车。在一定程度上减少交通事故的发生，同时还可促进汽车工业的发展。

2. 课题关键问题和重难点

拟解决关键问题

红外发射管采用硅光电二极管，它具有暗电流小，噪声低，受温度影响小，价格便宜等优点。红外发射管三个并联，采用脉宽调制驱动，工作在38khz的频率下。采用这种方式可以减少发射电路的功耗。脉冲发生器采用555电路构成。由于红外光线肉眼看不见，所以电路中加入led指示灯来指示红外发射管是否在工作。

当有雨滴落在挡风玻璃的“敏感区域”时，输出一串脉冲波，小雨时，脉冲波的数量少;大雨时，脉冲波的数量多。我们使用的雨刮电动机有低速挡和高速挡，用单片机来检测脉冲波，根据给定时间内脉冲波数量的多少来控制雨刮器工作。

3. 国内外研究现状（文献综述）

目前，风挡雨刷控制器分为气动雨刷器和电动雨刷器两种类型。气动雨刷器主要由雨刷部分和控制部分组成，雨刷部分由雨刷臂和雨刷刃等组成;控制部分包括气体缸、换向阀和控制阀、电机等。电动雨刷器主要由控制面板、控制器及控制电路、电机及连杆机构组成。电动雨刷器主要分为单机单臂式、单机双臂式、双机双臂式。气动雨刷器在长期使用的过程中，容易存在机械松动、漏风等控制问题，而且因其自身系统相对复杂，也给维修带来了不便。近年来由于电力电子等相关技术的不断发展，在飞机等交通运输工具上，因为电动雨刷器具有安装方便、安装空间小、系统结构简单、易维护等诸多优点，所以其正在逐步取代气动雨刷器。

jarajreh m（2018）对飞机的雨刷系统进行设计，此系统采用电动控制方式，这种雨刷和使用在汽车上的雨刷十分相似。通常使用马达来驱动飞机的雨刷臂，有的也使用液压马达。除了风挡雨刷之外，飞机的另一种除雨设备是除雨剂。我们知道当水泼到玻璃上时，即使在强劲的气流作用下，水也仍然会均匀地分布在玻璃上。然而，玻璃表面经过除雨剂的处理，就会改变水的表面张力，使水在玻璃表面上变成水银一般的珠状颗粒，迅速被气流冲掉，这样就使挡风玻璃有较好的能见度。

antonkummert（2019）研究线有一些汽车直接将发动机的热气导引到挡风玻璃的下缘，自身的热量将还没有打到玻璃上的雨滴带走，玻璃上几乎不会被雨滴打上，从而保持了良好的视距并保证了驾驶的安全性。

4. 研究方案

设计方案

汽车雨刷控制系统中，将雨滴传感器检出的雨水强度实成时测量值变电信号，根据电信号的大小，自动设定雨刮器工作的时间间隔，控制雨刮器动作。所需设计的雨水传感器大都可以依据以下三种工作原理制成的:利用压电振子的传感器、利用静电电容的传感器、利用光强变化的传感器与控制器相连接，控制雨刷电机的工作。第一种和第二种是要把雨水传感器安装在汽车的外面，雨滴直接滴在传感器上，第三种把雨水传感器安装在风挡玻璃驾驶室上，第三种把雨水传感器安装在风挡玻璃驾驶室一侧，通过雨滴滴落在玻璃上引起反射光强的变化感应传感器。相比较各类雨水传感器的性能和价格，设计中采用的是第三种方案的雨量传感器。光电传感器是将被测量的变化转换成光的变化，再通过光电元件把光量的变化转换成电信号的一种测量装置，雨量传感器是基于光强变化的原理。雨量传感器与光电传感器原理相似，光电传感器是将被测量的变化转换成光的变化，再通过光电元件把光量的变化转换成电信号的一种测量装置，雨量传感器是基于光强变化的原理。

5. 工作计划

第一周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；翻译英问文献；

第二周 阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份；

第三周 确定雨滴传感器，参阅有关资料，分析原理图；