汽車自適應雨量傳感電路的製作方法

2023-05-10 07:16:01 2

專利名稱：汽車自適應雨量傳感電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於汽車電子技術領域，具體涉及一種汽車自適應雨量傳感電路。
背景技術：
雨刮器是汽車車身系統的重要組成之一，關係到汽車雨天行車安全性，用於消除 擋風玻璃、後窗玻璃及大燈玻璃上的雨雪、灰塵和泥水等，以保證玻璃透明清晰。傳統的雨 刮器由簡單的開關式控制部件和機械機構組成。系統通過帶蝸輪蝸杆減速器的雨刮電機推 動四桿機構，同時帶動兩側的刮臂刮片擺動實現風窗玻璃清潔。駕駛者手動操作雨刮器組 合開關接通電源切換電機工作電樞來實現雨刮器開啟及其工作模式(快慢擋)的選擇。系 統完全由駕駛者來控制，使用時需要由駕駛者依照雨勢以及視線狀況自己做調整，容易分 散駕駛者的注意力，增加駕駛壓力，存在較大的安全隱患。據統計，全世界雨天行車7 %的交 通事故是由駕駛員手動操作雨刮器引起的。智能雨刮器包括雨刮電機控制模塊、雨量傳感模塊和執行器。雨天行車時無需手 動控制雨刮器，駕駛者也無需調節雨刮器設置來調整刮片的運動或得到更好的視角，可以 使駕駛員免除手動操作雨刮器的麻煩。當在溼路面上駕駛時，若有水濺到了風窗玻璃上，無 需動手打開雨刮器，駕駛者可以集中精力開車，提高了雨天行車的舒適性與安全性。雨量傳感模塊是智能雨刮器的核心模塊，該模塊可以採集外界自然光強度、降雨 量和環境溫度，並把這些信息傳送給雨刮電機控制器，雨刮電機控制器根據這些信息調整 雨刷工作時間和擺動速度。雨量傳感模塊設計過程中需要克服以下問題1、克服光電器件老化對雨量探測算 法的影響；2、環境變化(溫度、自然光強度、冰凍)對雨量探測算法的影響；3、意外斷電等 情況下系統穩定性。

發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供了一種汽車自適應雨量傳感電路。為解決上述技術問題，本發明所採取的具體技術方案是本發明包括微控制器、LIN接口電路、溫度採樣電路、溫度調節電路、紅外光調製及 探測電路、自然光探測電路、調試接口電路、狀態指示電路、電源電路和時鐘電路。LIN接口電路與微控制器串行通訊埠信號連接，溫度採樣電路與微控制器數字 採樣埠信號連接，溫度調節電路與微控制器I/O 口信號連接，紅外光調製及探測電路與 微控制器I/O 口信號連接，自然光探測電路與微控制器I/O 口信號連接。所述的LIN接口電路包括第一濾波電容C2、第二濾波電容C4、第三濾波電容C6、 第四濾波電容C7、第一匹配電容C5、第一限流電阻R2、第二限流電阻R13、第一防反接二極 管D5、第一 LIN總線保護器m、接插件Jl和LIN總線物理層晶片U2 ；第一濾波電容C2的一 端、第三濾波電容C6的一端、第一限流電阻R2的一端、第四濾波電容C7的正端與VSUP電 源連接，第二濾波電容C4的一端、第一 LIN總線保護器m的一端、接插件Jl的2腳與LIN
5總線物理層晶片U2的5腳連接；接插件Jl的4腳與VBAT電源連接，第一防反接二極體D5 的陰極與接插件Jl的1腳連接，第一防反接二極體D5的陽極與第二限流電阻R13的一端 連接；第一匹配電容C5的一端接LIN總線物理層晶片U2的6腳；第一 LIN總線保護器附 的另一端、第一濾波電容C2的另一端、第二濾波電容C4的另一端、第三濾波電容C6的另一 端、第四濾波電容C7的負端、第一匹配電容C5的另一端、接插件Jl的3腳、LIN總線物理 層晶片U2的1腳、LIN總線物理層晶片U2的4腳、LIN總線物理層晶片U2的7腳、LIN總 線物理層晶片U2的8腳和LIN總線物理層晶片U2的14腳均接地；第二限流電阻R13的另 一端與微控制器1腳連接，LIN總線物理層晶片U2的9腳與微控制器18腳連接，LIN總線 物理層晶片U2的10腳與微控制器20腳連接，LIN總線物理層晶片U2的11腳與微控制器 19腳連接，LIN總線物理層晶片U2的12腳與微控制器3腳連接。所述的溫度採樣電路包括第一溫度傳感電阻R9、第一分壓電阻R8、第一濾波電阻 RlO和第五濾波電容C25 ；第一分壓電阻R8的一端接5V MCU電源，第一分壓電阻R8的另一 端、第一溫度傳感電阻R9的一端與第一濾波電阻RlO的一端連接，第一溫度傳感電阻R9的 另一端、第五濾波電容C25的一端接地，第一濾波電阻RlO的另一端、第五濾波電容C25的 另一端與微控制器2腳連接。所述的溫度調節電路包括第一功率電阻R3和第一 MOS管Ql ；第一功率電阻R3的 一端接VSUP電源，第一功率電阻R3的另一端與第一 MOS管Ql的漏極連接，第一 MOS管Ql 的源極接地，第一 MOS管Ql的柵極與微控制器17腳連接。所述的紅外光調製及探測電路包括第二限流電阻R4、第三限流電阻R5、第四限流 電阻R6、第一紅外發光二極體D1、第二紅外發光二極體D2、第三紅外發光二極體D3、第二 MOS管Q2、第六濾波電容C15、第七濾波電容C16、第八濾波電容C17、第九濾波電容C18、第 十濾波電容C19、第十一濾波電容C20、第一紅外光接收器U4、第二紅外光接收器U5和第三 紅外光接收器TO，第二限流電阻R4、第三限流電阻R5、第四限流電阻R6的一端接5V電源， 第二限流電阻R4的另一端與第一紅外發光二極體Dl的陽極連接，第三限流電阻R5的另一 端與第二紅外發光二極體D2的陽極連接，第四限流電阻R6的另一端與第三紅外發光二極 管D3的陽極連接，第一紅外發光二極體Dl的陰極、第二紅外發光二極體D2的陰極、第三 紅外發光二極體D3的陰極與第二 MOS管Q2的漏極連接，第二 MOS管Q2的源極接地，第二 MOS管Q2的柵極與微控制器16腳連接；第六濾波電容C15的一端、第八濾波電容C17的一 端、第十濾波電容C19的一端、第一紅外光接收器U4的3腳、第二紅外光接收器U5的3腳、 第三紅外光接收器TO的3腳接5V MCU電源，第七濾波電容C16的一端、第一紅外光接收器 U4的2腳與微控制器22腳連接，第九濾波電容C18的一端、第二紅外光接收器U5的2腳與 微控制器15腳連接，第十一濾波電容C20的一端、第三紅外光接收器U6的2腳與微控制器 14腳連接，第六濾波電容C15的另一端、第七濾波電容C16的另一端、第八濾波電容C17的 另一端、第九濾波電容C18的另一端、第十濾波電容C19的另一端、第十一濾波電容C20的 另一端、第一紅外光接收器U4的1腳、第二紅外光接收器TO的1腳、第三紅外光接收器TO 的1腳接地；第一紅外光接收器U4的4腳與微控制器25腳連接，第二紅外光接收器U5的 4腳與微控制器24腳連接，第三紅外光接收器U6的4腳與微控制器23腳連接，第一紅外光 接收器U4的5腳、6腳、7腳和8腳懸空，第二紅外光接收器U5的5腳、6腳、7腳和8腳懸 空，第三紅外光接收器TO的5腳、6腳、7腳和8腳懸空。
所述的自然光探測電路包括第十二濾波電容C21、第十三濾波電容C22、第十四濾 波電容C23、第十五濾波電容C24、第一自然光接收器U7和第二自然光接收器U8 ；第十二濾 波電容C21的一端、第十四濾波電容C23的一端、第一自然光接收器U7的3腳、第二自然光 接收器U8的3腳接5V MCU電源，第十三濾波電容C22的一端、第一自然光接收器U7的2 腳與微控制器13腳連接；第十五濾波電容C24的一端、第二自然光接收器U8的2腳與微控 制器12腳連接，第十二濾波電容C21的另一端、第十四濾波電容C23的另一端、第一自然光 接收器U7的1腳、第二自然光接收器U8的1腳接地；第一自然光接收器U7的4腳與微控 制器27腳連接，第二自然光接收器U8的4腳與微控制器11腳連接，第一自然光接收器U7 的5腳、6腳、7腳和8腳懸空，第二自然光接收器U8的5腳、6腳、7腳和8腳懸空。所述的調試接口電路包括第一上拉電阻R1、第十六濾波電容Cl和調試接插件J2 ； 第一上拉電阻Rl的一端接5V MCU電源，第一上拉電阻Rl的另一端、第十六濾波電容Cl的 一端、調試接插件J2第4腳與微控制器3腳連接；第十六濾波電容Cl的另一端接地，調試 接插件J2第1腳與微控制器4腳連接，調試接插件J2第2腳接地，調試接插件J2第6腳 接5V MCU電源。所述的狀態指示電路包括第五限流電阻R11、第六限流電阻R12、第一指示燈R和 第二指示燈G，第五限流電阻Rll —端與微控制器11腳連接，第五限流電阻Rll另一端與第 一指示燈R陽極連接；第六限流電阻R12 —端與微控制器28腳連接，第六限流電阻R12另 一端與第二指示燈G陽極連接，第一指示燈R陰極、第二指示燈G陰極接地。所述的電源電路包括第十七濾波電容C3、第十八濾波電容C8、第十九濾波電容 C9、第二十濾波電容C10、第二十一濾波電容C11、第二十二濾波電容C12、第一肖特基二極 管D4和第一直流穩壓器U3 ；第十七濾波電容C3的正端、第十八濾波電容C8的一端、第一 肖特基二極體D4的陰極、第一直流穩壓器U3的1腳接VSUP電源，第一肖特基二極體D4的 陽極接VBAT電源，第十九濾波電容C9的一端、第二十濾波電容ClO的正端、第二十一濾波 電容Cll的正端、第二十二濾波電容C12的一端、第一直流穩壓器U3的3腳接5V電源；第 十七濾波電容C3的負端、第十八濾波電容C8、第十九濾波電容C9、第二十濾波電容ClO的 負端、第二十一濾波電容Cll的負端、第二十二濾波電容C12的另一端、第一直流穩壓器U3 的4腳接地。所述的時鐘電路包括第一起振電容C13、第二起振電容C14、晶振Yl和第一起振電 阻R7，第一起振電容C13的一端、晶振Yl的一端、第一起振電阻R7的一端與微控制器9腳 連接；第二起振電容C14的一端、晶振Yl的另一端、第一起振電阻R7的另一端與微控制器 10腳連接，第一起振電容C13的另一端、第二起振電容C14的另一端接地。本發明所具有的有益效果1、雨量強度級別可調，靈活性好；2、自適應能力強，能克服溫度、自然光強度和冰凍對雨量探測算法的影響；3、雨量探測精度高、反應速度快，具備多種電路保護功能。


圖1為本發明使用場合的結構示意圖；圖2為本發明結構示意圖3為圖2中微控制器示意圖；圖4為圖2中電源電路圖；圖5為圖2中LIN接口電路圖；圖6為圖2中溫度採樣電路圖；圖7為圖2中溫度調節電路圖；圖8為圖2中紅外光調製及探測電路圖；圖9為圖2中自然光探測電路圖；圖10為圖2中調試接口電路圖；圖11為圖2中狀態指示電路圖；圖12為圖2中時鐘電路圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步說明。如圖1所示，電動雨刮系統包括電機控制模塊1、自適應雨量傳感電路2。電機控 制模塊1包括雨刮電機控制電路1-1、雨刮電機1-2、傳動機構1-3和刮片1-4。自適應雨量 傳感電路2包括微控制器2-1、電源電路2-2、LIN接口電路2_3、溫度採樣電路2_4、溫度調 節電路2-5、紅外光調製及探測電路2-6、自然光探測電路2-7、調試接口電路2-8、狀態指示 電路2-9和時鐘電路2-10，自適應雨量傳感電路2用來向電機控制模塊1提供降雨量強度 fn息ο如圖2所示，自適應雨量傳感電路2包括微控制器2-1、電源電路2-2、LIN接口電 路2-3、溫度採樣電路2-4、溫度調節電路2-5、紅外光調製及探測電路2-6、自然光探測電路 2-7、調試接口電路2-8、狀態指示電路2-9和時鐘電路2-10。如圖3所示，微控制器採用Freescale公司的型號為S9S08EL16MTJ的晶片，微控 制器1腳連接LIN接口電路，用來控制第一防反接二極體D5的導通與截止，微控制器3腳 連接LIN接口電路和調試接口電路，用來復位LIN總線物理層晶片U2和連接外部調試器， 微控制器18腳連接LIN接口電路，用來復位LIN總線物理層晶片U2的看門狗，微控制器19 腳連接LIN接口電路，用來發送LIN協議幀，微控制器20腳連接LIN接口電路，用來接收 LIN協議幀，微控制器2腳連接溫度採樣電路，用來採樣外界溫度，微控制器11腳連接自然 光探測電路，用來使能第二自然光接收器U8的輸出，微控制器12腳連接自然光探測電路， 用來接收第二自然光接收器U8的輸出，微控制器13腳連接自然光探測電路，用來接收第一 自然光接收器U7的輸出，微控制器27腳連接自然光探測電路，用來使能第一自然光接收器 U7的輸出，微控制器14腳連接紅外光調製及探測電路，用來接收第三紅外光接收器TO的輸 出，微控制器15腳連接紅外光調製及探測電路，用來接收第二紅外光接收器U5的輸出，微 控制器22腳連接紅外光調製及探測電路，用來接收第一紅外光接收器U4的輸出，微控制器 16腳連接紅外光調製及探測電路，用來使能第一紅外發光二極體D1、第二紅外發光二極體 D2、第三紅外發光二極體D3的工作，微控制器23腳連接紅外光調製及探測電路，用來使能 第三紅外光接收器U6的輸出，微控制器24腳連接紅外光調製及探測電路，用來使能第二紅 外光接收器U5的輸出，微控制器25腳連接紅外光調製及探測電路，用來使能第一紅外光接 收器U4的輸出，微控制器17腳連接溫度調節電路，用來控制第一 MOS管Ql的導通和截止，微控制器21腳連接狀態指示電路，用來控制第一指示燈R的導通和截止，微控制器28腳連 接狀態指示電路，用來控制第二指示燈G的導通和截止，微控制器5腳和6腳均接5V電源， 微控制器7腳和8腳均接地，微控制器9腳、10腳連接時鐘電路，用來產生微控制器的時鐘， 微控制器26腳懸空。如圖4所示，電源電路包括第十七濾波電容C3、第十八濾波電容C8、第十九濾波 電容C9、第二十濾波電容C10、第二十一濾波電容C11、第二十二濾波電容C12、第一肖特基 二極體D4、第一直流穩壓器U3，第十七濾波電容C3的正端、第十八濾波電容C8的一端、第 一肖特基二極體D4的陰極、第一直流穩壓器U3的1腳接VSUP電源，第一肖特基二極體D4 的陽極接VBAT電源，第十九濾波電容C9的一端、第二十濾波電容ClO的正端、第二十一濾 波電容Cll的正端、第二十二濾波電容C12的一端、第一直流穩壓器U3的3腳接5V電源， 第十七濾波電容C3的負端、第十八濾波電容C8、第十九濾波電容C9、第二十濾波電容ClO 的負端、第二十一濾波電容Cll的負端、第二十二濾波電容C12的另一端、第一直流穩壓 器U3的4腳接地，第十七濾波電容C3採用100uF/25V電解電容、第十八濾波電容C8採用 0. 1UF/25V瓷片電容、第十九濾波電容C9採用0. luF/25V瓷片電容、第二十濾波電容ClO採 用47uF/25V電解電容、第二十一濾波電容Cll採用IOuF/IOV電解電容、第二十二濾波電容 C12採用0. 1UF/25V瓷片電容、第一肖特基二極體D4採用安森美半導體的MBRS340LT3G肖 特基二極體、第一直流穩壓器U3採用安森美半導體的NCV5500，電源電路為自適應雨量傳 感電路其它電路模塊提供5V和VSUP電源，其中的第十七濾波電容C3、第十八濾波電容C8 用來為VSUP電源提供濾波，第十九濾波電容C9、第二十濾波電容C10、第二i^一濾波電容 C11、第二十二濾波電容C12用來為5V電源提供濾波，第一肖特基二極體D4用來防反接、第 一直流穩壓器U3用來產生5V電源。如圖5所示，LIN接口電路包括第一濾波電容C2、第二濾波電容C4、第三濾波電容 C6、第四濾波電容C7、第一匹配電容C5、第一限流電阻R2、第二限流電阻R13、第一防反接二 極管D5、第一 LIN總線保護器m、接插件Jl、LIN總線物理層晶片U2，第一濾波電容C2的一 端、第三濾波電容C6的一端、第一限流電阻R2的一端、第四濾波電容C7的正端與VSUP電 源連接，第二濾波電容C4的一端、第一 LIN總線保護器m的一端、接插件Jl的2腳與LIN 總線物理層晶片U2的5腳連接，接插件Jl的4腳與VBAT電源連接，第一防反接二極體D5 的陰極與接插件Jl的1腳連接，第一防反接二極體D5的陽極與第二限流電阻R13的一端 連接，第一匹配電容C5的一端接LIN總線物理層晶片U2的6腳，第一 LIN總線保護器附 的另一端、第一濾波電容C2的另一端、第二濾波電容C4的另一端、第三濾波電容C6的另一 端、第四濾波電容C7的負端、第一匹配電容C5的另一端、接插件Jl的3腳、LIN總線物理 層晶片U2的1腳、LIN總線物理層晶片U2的4腳、LIN總線物理層晶片U2的7腳、LIN總 線物理層晶片U2的8腳和LIN總線物理層晶片U2的14腳均接地，第二限流電阻R13的 另一端與微控制器1腳連接，LIN總線物理層晶片U2的9腳與微控制器18腳連接，LIN總 線物理層晶片U2的10腳與微控制器20腳連接，LIN總線物理層晶片U2的11腳與微控制 器19腳連接，LIN總線物理層晶片U2的12腳與微控制器3腳連接，第一濾波電容C2採用 0. 1UF/25V瓷片電容、第二濾波電容C4採用0. 00022uF/50V瓷片電容、第三濾波電容C6採 用0. 1UF/25V瓷片電容、第四濾波電容C7採用10uF/25V電解電容、第一匹配電容C5採用 0. OIuFASV瓷片電容、第一限流電阻R2採用IOK Ω/0. 125W電阻、第二限流電阻R13採用
9IK Ω /0. 125W電阻、第一防反接二極體D5採用ΙΝ4007 二極體、第一 LIN總線保護器附採用 安森美NUPl 105L、接插件Jl採用2. 54mm間距4芯單排接插件、LIN總線物理層晶片U2採 用Melexis公司的TH8062晶片，LIN接口電路用來連接微控制器和LIN總線的通信，其中 的第一濾波電容C2用來為LIN總線物理層晶片的電源濾波，第二濾波電容C4用來為LIN 總線濾波，第三濾波電容C6、第四濾波電容C7用來為5V MCU電源濾波，第一匹配電容C5用 來調節LIN總線物理層晶片U2的看門狗溢出時間，第一限流電阻R2用來使能LIN總線物 理層晶片U2的工作，第二限流電阻R13用來為第一防反接二極體D5限流，第一防反接二極 管D5用來防反接，第一 LIN總線保護器m用來保護LIN總線，接插件Jl用來連接電動雨 刮系統的電機控制模塊1，LIN總線物理層晶片U2用來支持LIN總線物理層協議。如圖6所示，溫度採樣電路包括第一溫度傳感電阻R9、第一分壓電阻R8、第一濾波 電阻R10、第五濾波電容C25，第一分壓電阻R8的一端接5V MCU電源，第一分壓電阻R8的另 一端、第一溫度傳感電阻R9的一端與第一濾波電阻RlO的一端連接，第一溫度傳感電阻R9 的另一端、第五濾波電容C25的一端接地，第一濾波電阻RlO的另一端、第五濾波電容C25 的另一端與微控制器2腳連接，第一溫度傳感電阻R9採用恩智浦半導體的KTY82-1、第一分 壓電阻R8採用100ΚΩ/0. 125W高精度電阻、第一濾波電阻RlO採用IK Ω/0. 125W電阻、第 五濾波電容C25採用0. 1UF/25V瓷片電容，溫度採樣電路用來向微控制器提供當前環境溫 度，其中的第一溫度傳感電阻R9為熱敏電阻，第一分壓電阻R8為第一溫度傳感電阻R9提 供分壓，第一濾波電阻RlO和第五濾波電容C25 —起構成RC濾波電路，為第一溫度傳感電 阻R9的輸出信號提供濾波。如圖7所示，溫度調節電路包括第一功率電阻R3、第一 MOS管Ql，第一功率電阻R3 的一端接VSUP電源，第一功率電阻R3的另一端與第一MOS管Ql的漏極連接，第一MOS管Ql 的源極接地，第一 MOS管Ql的柵極與微控制器17腳連接，第一功率電阻R3採用47 Ω/IOff 功率電阻、第一MOS管Ql採用安森美半導體NIF5002，溫度調節電路用來調節自適應雨量傳 感電路的局部環境溫度，其中的第一功率電阻R3用來產生熱量，第一 MOS管Ql用來打開或 關閉第一功率電阻R3。如圖8所示，紅外光調製及探測電路包括第二限流電阻R4、第三限流電阻R5、第四 限流電阻R6、第一紅外發光二極體Dl、第二紅外發光二極體D2、第三紅外發光二極體D3、第 二 MOS管Q2、第六濾波電容C15、第七濾波電容C16、第八濾波電容C17、第九濾波電容C18、 第十濾波電容C19、第十一濾波電容C20、第一紅外光接收器U4、第二紅外光接收器TO、第三 紅外光接收器TO，第二限流電阻R4、第三限流電阻R5、第四限流電阻R6的一端接5V電源， 第二限流電阻R4的另一端與第一紅外發光二極體Dl的陽極連接，第三限流電阻R5的另一 端與第二紅外發光二極體D2的陽極連接，第四限流電阻R6的另一端與第三紅外發光二極 管D3的陽極連接，第一紅外發光二極體Dl的陰極、第二紅外發光二極體D2的陰極、第三紅 外發光二極體D3的陰極與第二 MOS管Q2的漏極連接，第二 MOS管Q2的源極接地，第二 MOS 管Q2的柵極與微控制器16腳連接，第六濾波電容C15的一端、第八濾波電容C17的一端、 第十濾波電容C19的一端、第一紅外光接收器U4的3腳、第二紅外光接收器U5的3腳、第 三紅外光接收器U6的3腳接5V MCU電源，第七濾波電容C16的一端、第一紅外光接收器U4 的2腳與微控制器22腳連接，第九濾波電容C18的一端、第二紅外光接收器U5的2腳與微 控制器15腳連接，第十一濾波電容C20的一端、第三紅外光接收器TO的2腳與微控制器14腳連接，第六濾波電容C15的另一端、第七濾波電容C16的另一端、第八濾波電容C17的另 一端、第九濾波電容C18的另一端、第十濾波電容C19的另一端、第十一濾波電容C20的另 一端、第一紅外光接收器U4的1腳、第二紅外光接收器TO的1腳、第三紅外光接收器TO的 1腳接地，第一紅外光接收器U4的4腳與微控制器25腳連接，第二紅外光接收器U5的4腳 與微控制器24腳連接，第三紅外光接收器U6的4腳與微控制器23腳連接，第一紅外光接收 器U4的5腳、6腳、7腳、8腳懸空，第二紅外光接收器U5的5腳、6腳、7腳、8腳懸空，第三 紅外光接收器TO的5腳、6腳、7腳、8腳懸空，第二限流電阻R4採用100 Ω /0. 25W高精度電 阻、第三限流電阻R5採用100 Ω/0. 25W高精度電阻、第四限流電阻R6採用100 Ω/0. 25W高 精度電阻、第一紅外發光二極體Dl採用VISHAY公司的TSML1000、第二紅外發光二極體D2 採用VISHAY公司的TSML1000、第三紅外發光二極體D3採用VISHAY公司的TSML1000、第二 MOS管Q2採用安森美半導體NIF5002、第六濾波電容C15採用0. luF/25V瓷片電容、第七濾 波電容C16採用0. 047uF/25V瓷片電容、第八濾波電容C17採用0. luF/25V瓷片電容、第九 濾波電容C18採用0. 047uF/25V瓷片電容、第十濾波電容C19採用0. luF/25V瓷片電容、第 i^一濾波電容C20採用0. 047uF/25V瓷片電容、第一紅外光接收器U4採用Melexis公司的 MLX75304晶片、第二紅外光接收器TO採用Melexis公司的MLX75304晶片、第三紅外光接收 器U6採用Melexi s公司的MLX75304晶片，紅外光調製及探測電路發射調製的紅外光，同 時接收反射的紅外光，為控制器計算降雨量提供處理數據，其中第二限流電阻R4、第三限流 電阻R5、第四限流電阻R6用來限流，第一紅外發光二極體D1、第二紅外發光二極體D2、第三 紅外發光二極體D3用來發射紅外光，第二 MOS管Q2用來使能第一紅外發光二極體Dl、第二 紅外發光二極體D2、第三紅外發光二極體D3發射紅外光，第六濾波電容C15為第一紅外光 接收器U4的電源濾波，第七濾波電容C16為第一紅外光接收器U4的輸出濾波、第八濾波電 容C17為第二紅外光接收器U5的電源濾波，第九濾波電容C18為第二紅外光接收器U5的 輸出濾波，第十濾波電容C19為第三紅外光接收器U6的電源濾波，第十一濾波電容C20為 第三紅外光接收器U6的輸出濾波，第一紅外光接收器U4用來接收第一紅外發光二極體Dl 的紅外光，第二紅外光接收器U5用來接收第二紅外發光二極體D2的紅外光、第三紅外光接 收器U6用來接收第三紅外發光二極體D3的紅外光； 如圖9所示，自然光探測電路包括第十二濾波電容C21、第十三濾波電容C22、第 十四濾波電容C23、第十五濾波電容C24、第一自然光接收器U7、第二自然光接收器U8，第 十二濾波電容C21的一端、第十四濾波電容C23的一端、第一自然光接收器U7的3腳、第二 自然光接收器U8的3腳接5V MCU電源，第十三濾波電容C22的一端、第一自然光接收器U7 的2腳與微控制器13腳連接，第十五濾波電容C24的一端、第二自然光接收器U8的2腳與 微控制器12腳連接，第十二濾波電容C21的另一端、第十四濾波電容C23的另一端、第一自 然光接收器U7的1腳、第二自然光接收器U8的1腳接地，第一自然光接收器U7的4腳與微 控制器27腳連接，第二自然光接收器U8的4腳與微控制器11腳連接，第一自然光接收器 U7的5腳、6腳、7腳、8腳懸空，第二自然光接收器U8的5腳、6腳、7腳、8腳懸空，第十二濾 波電容C21採用0. 1UF/25V瓷片電容、第十三濾波電容C22採用0. 047uF/25V瓷片電容、第 十四濾波電容C23採用0. 1UF/25V瓷片電容、第十五濾波電容C24採用0. 047uF/25V瓷片 電容、第一自然光接收器U7採用Melexis公司的MLX75304晶片、第二自然光接收器U8採 用Melexis公司的MLX75304晶片，自然光探測電路用來探測自然光的光強，其中的第十二
11濾波電容C21為第一自然光接收器U7的電源濾波、第十三濾波電容C22為第一自然光接收 器U7的輸出濾波、第十四濾波電容C23為第二自然光接收器U8的電源濾波、第十五濾波電 容C24為第二自然光接收器U8的輸出濾波、第一自然光接收器U7用來接收自然光強度、第 二自然光接收器U8用來接收自然光強度。如圖10所示，調試接口電路包括第一上拉電阻R1、第十六濾波電容Cl、調試接插 件J2，第一上拉電阻Rl的一端接5V MCU電源，第一上拉電阻Rl的另一端、第十六濾波電 容Cl的一端、調試接插件J2第4腳與微控制器3腳連接，第十六濾波電容Cl的另一端接 地，調試接插件J2第1腳與微控制器4腳連接，調試接插件J2第2腳接地，調試接插件J2 第6腳接5V MCU電源，第一上拉電阻Rl採用IOK Ω/0. 125W電阻、第十六濾波電容Cl採用 0. 1UF/16V瓷片電容、調試接插件J2採用2. 54mm間距8芯雙排接插件，調試接口電路用來 對系統進行調試。如圖11所示，狀態指示電路包括第五限流電阻R11、第六限流電阻R12、第一指示 燈R、第二指示燈G，第五限流電阻Rll —端與微控制器11腳連接，第五限流電阻Rll另一 端與第一指示燈R陽極連接，第六限流電阻R12 —端與微控制器28腳連接，第六限流電阻 R12另一端與第二指示燈G陽極連接，第一指示燈R陰極、第二指示燈G陰極接地，第五限 流電阻Rll採用IK Ω/0. 125W電阻、第六限流電阻R12採用IK Ω/0. 125W電阻、第一指示燈 R採用紅色發光二極體、第二指示燈G採用綠色發光二極體，狀態指示電路用來指示系統狀 態，其中的第五限流電阻Rll用來對第一指示燈R進行限流，第六限流電阻R12用來對第二 指示燈G進行限流。如圖12所示，時鐘電路包括第一起振電容C13、第二起振電容C14、晶振Υ1、第一起 振電阻R7，第一起振電容C13的一端、晶振Yl的一端、第一起振電阻R7的一端與微控制器 9腳連接，第二起振電容C14的一端、晶振Yl的另一端、第一起振電阻R7的另一端與微控制 器10腳連接，第一起振電容C13的另一端、第二起振電容C14的另一端接地，第一起振電容 C13採用0. 00001uF/16V瓷片電容、第二起振電容C14採用0. 00001uF/16V瓷片電容、晶振 Yl採用HC-49/US封裝的4. OMHz晶振、第一起振電阻R7採用1ΜΩ /0. 125W電阻，時鐘電路 用來向微控制器提供時鐘。本發明的工作過程為傳動機構、電機控制模塊和自適應雨量傳感電路，構成了整 個電動天窗防夾系統，在自適應雨量傳感電路正常工作前，首先對不同的雨量強度進行標 定，標定得到的參數存儲於微控制器中的非易失性存儲器中；正常使用時，讀取微控制器中 的非易失性存儲器中的標定參數到內存中；微控制器通過溫度採樣電路獲取自適應雨量傳 感電路當前的局部環境溫度，如果溫度不滿足要求，通過溫度調節電路改變自適應雨量傳 感電路當前的局部溫度，直到溫度滿足要求；微控制器通過自然光探測電路獲取當前的自 然光強度，通過紅外光調製及探測電路獲取和降雨量相關的紅外光強度，結合軟體算法進 行雨量強度的計算；微控制器把計算得到的雨量強度信息通過LIN接口電路發送給電機控 制模塊；在自適應雨量傳感電路工作過程中，如果出現故障，通過狀態指示電路作出提示。 時鐘電路為微控制器提供時鐘，電源電路為各個模塊提供電源，調試接口電路用於對自適 應雨量傳感電路進行在線調試和程序寫入。
1權利要求
汽車自適應雨量傳感電路，包括微控制器、LIN接口電路、溫度採樣電路、溫度調節電路、紅外光調製及探測電路、自然光探測電路、調試接口電路、狀態指示電路、電源電路和時鐘電路，其特徵在於LIN接口電路與微控制器串行通訊埠信號連接，溫度採樣電路與微控制器數字採樣埠信號連接，溫度調節電路與微控制器I/O口信號連接，紅外光調製及探測電路與微控制器I/O口信號連接，自然光探測電路與微控制器I/O口信號連接；所述的LIN接口電路包括第一濾波電容C2、第二濾波電容C4、第三濾波電容C6、第四濾波電容C7、第一匹配電容C5、第一限流電阻R2、第二限流電阻R13、第一防反接二極體D5、第一LIN總線保護器N1、接插件J1和LIN總線物理層晶片U2；第一濾波電容C2的一端、第三濾波電容C6的一端、第一限流電阻R2的一端、第四濾波電容C7的正端與VSUP電源連接，第二濾波電容C4的一端、第一LIN總線保護器N1的一端、接插件J1的2腳與LIN總線物理層晶片U2的5腳連接；接插件J1的4腳與VBAT電源連接，第一防反接二極體D5的陰極與接插件J1的1腳連接，第一防反接二極體D5的陽極與第二限流電阻R13的一端連接；第一匹配電容C5的一端接LIN總線物理層晶片U2的6腳；第一LIN總線保護器N1的另一端、第一濾波電容C2的另一端、第二濾波電容C4的另一端、第三濾波電容C6的另一端、第四濾波電容C7的負端、第一匹配電容C5的另一端、接插件J1的3腳、LIN總線物理層晶片U2的1腳、LIN總線物理層晶片U2的4腳、LIN總線物理層晶片U2的7腳、LIN總線物理層晶片U2的8腳和LIN總線物理層晶片U2的14腳均接地；第二限流電阻R13的另一端與微控制器1腳連接，LIN總線物理層晶片U2的9腳與微控制器18腳連接，LIN總線物理層晶片U2的10腳與微控制器20腳連接，LIN總線物理層晶片U2的11腳與微控制器19腳連接，LIN總線物理層晶片U2的12腳與微控制器3腳連接；所述的溫度採樣電路包括第一溫度傳感電阻R9、第一分壓電阻R8、第一濾波電阻R10和第五濾波電容C25；第一分壓電阻R8的一端接5V MCU電源，第一分壓電阻R8的另一端、第一溫度傳感電阻R9的一端與第一濾波電阻R10的一端連接，第一溫度傳感電阻R9的另一端、第五濾波電容C25的一端接地，第一濾波電阻R10的另一端、第五濾波電容C25的另一端與微控制器2腳連接；所述的溫度調節電路包括第一功率電阻R3和第一MOS管Q1；第一功率電阻R3的一端接VSUP電源，第一功率電阻R3的另一端與第一MOS管Q1的漏極連接，第一MOS管Q1的源極接地，第一MOS管Q1的柵極與微控制器17腳連接；所述的紅外光調製及探測電路包括第二限流電阻R4、第三限流電阻R5、第四限流電阻R6、第一紅外發光二極體D1、第二紅外發光二極體D2、第三紅外發光二極體D3、第二MOS管Q2、第六濾波電容C15、第七濾波電容C16、第八濾波電容C17、第九濾波電容C18、第十濾波電容C19、第十一濾波電容C20、第一紅外光接收器U4、第二紅外光接收器U5和第三紅外光接收器U6，第二限流電阻R4、第三限流電阻R5、第四限流電阻R6的一端接5V電源，第二限流電阻R4的另一端與第一紅外發光二極體D1的陽極連接，第三限流電阻R5的另一端與第二紅外發光二極體D2的陽極連接，第四限流電阻R6的另一端與第三紅外發光二極體D3的陽極連接，第一紅外發光二極體D1的陰極、第二紅外發光二極體D2的陰極、第三紅外發光二極體D3的陰極與第二MOS管Q2的漏極連接，第二MOS管Q2的源極接地，第二MOS管Q2的柵極與微控制器16腳連接；第六濾波電容C15的一端、第八濾波電容C17的一端、第十濾波電容C19的一端、第一紅外光接收器U4的3腳、第二紅外光接收器U5的3腳、第三紅外光接收器U6的3腳接5V MCU電源，第七濾波電容C16的一端、第一紅外光接收器U4的2腳與微控制器22腳連接，第九濾波電容C18的一端、第二紅外光接收器U5的2腳與微控制器15腳連接，第十一濾波電容C20的一端、第三紅外光接收器U6的2腳與微控制器14腳連接，第六濾波電容C15的另一端、第七濾波電容C16的另一端、第八濾波電容C17的另一端、第九濾波電容C18的另一端、第十濾波電容C19的另一端、第十一濾波電容C20的另一端、第一紅外光接收器U4的1腳、第二紅外光接收器U5的1腳、第三紅外光接收器U6的1腳接地；第一紅外光接收器U4的4腳與微控制器25腳連接，第二紅外光接收器U5的4腳與微控制器24腳連接，第三紅外光接收器U6的4腳與微控制器23腳連接，第一紅外光接收器U4的5腳、6腳、7腳和8腳懸空，第二紅外光接收器U5的5腳、6腳、7腳和8腳懸空，第三紅外光接收器U6的5腳、6腳、7腳和8腳懸空；所述的自然光探測電路包括第十二濾波電容C21、第十三濾波電容C22、第十四濾波電容C23、第十五濾波電容C24、第一自然光接收器U7和第二自然光接收器U8；第十二濾波電容C21的一端、第十四濾波電容C23的一端、第一自然光接收器U7的3腳、第二自然光接收器U8的3腳接5V MCU電源，第十三濾波電容C22的一端、第一自然光接收器U7的2腳與微控制器13腳連接；第十五濾波電容C24的一端、第二自然光接收器U8的2腳與微控制器12腳連接，第十二濾波電容C21的另一端、第十四濾波電容C23的另一端、第一自然光接收器U7的1腳、第二自然光接收器U8的1腳接地；第一自然光接收器U7的4腳與微控制器27腳連接，第二自然光接收器U8的4腳與微控制器11腳連接，第一自然光接收器U7的5腳、6腳、7腳和8腳懸空，第二自然光接收器U8的5腳、6腳、7腳和8腳懸空；所述的調試接口電路包括第一上拉電阻R1、第十六濾波電容C1和調試接插件J2；第一上拉電阻R1的一端接5V MCU電源，第一上拉電阻R1的另一端、第十六濾波電容C1的一端、調試接插件J2第4腳與微控制器3腳連接；第十六濾波電容C1的另一端接地，調試接插件J2第1腳與微控制器4腳連接，調試接插件J2第2腳接地，調試接插件J2第6腳接5V MCU電源；所述的狀態指示電路包括第五限流電阻R11、第六限流電阻R12、第一指示燈R和第二指示燈G，第五限流電阻R11一端與微控制器11腳連接，第五限流電阻R11另一端與第一指示燈R陽極連接；第六限流電阻R12一端與微控制器28腳連接，第六限流電阻R12另一端與第二指示燈G陽極連接，第一指示燈R陰極、第二指示燈G陰極接地；所述的電源電路包括第十七濾波電容C3、第十八濾波電容C8、第十九濾波電容C9、第二十濾波電容C10、第二十一濾波電容C11、第二十二濾波電容C12、第一肖特基二極體D4和第一直流穩壓器U3；第十七濾波電容C3的正端、第十八濾波電容C8的一端、第一肖特基二極體D4的陰極、第一直流穩壓器U3的1腳接VSUP電源，第一肖特基二極體D4的陽極接VBAT電源，第十九濾波電容C9的一端、第二十濾波電容C10的正端、第二十一濾波電容C11的正端、第二十二濾波電容C12的一端、第一直流穩壓器U3的3腳接5V電源；第十七濾波電容C3的負端、第十八濾波電容C8、第十九濾波電容C9、第二十濾波電容C10的負端、第二十一濾波電容C11的負端、第二十二濾波電容C12的另一端、第一直流穩壓器U3的4腳接地；所述的時鐘電路包括第一起振電容C13、第二起振電容C14、晶振Y1和第一起振電阻R7，第一起振電容C13的一端、晶振Y1的一端、第一起振電阻R7的一端與微控制器9腳連接；第二起振電容C14的一端、晶振Y1的另一端、第一起振電阻R7的另一端與微控制器10腳連接，第一起振電容C13的另一端、第二起振電容C14的另一端接地。
全文摘要
本發明涉及一種汽車自適應雨量傳感電路。本發明包括微控制器、LIN接口電路、溫度採樣電路、溫度調節電路、紅外光調製及探測電路、自然光探測電路、調試接口電路、狀態指示電路、電源電路和時鐘電路。LIN接口電路與微控制器串行通訊埠信號連接，溫度採樣電路與微控制器數字採樣埠信號連接，溫度調節電路與微控制器I/O口信號連接，紅外光調製及探測電路與微控制器I/O口信號連接，自然光探測電路與微控制器I/O口信號連接。本發明使得雨量強度級別可調，靈活性好。
文檔編號G01N21/84GK101949863SQ20101027207
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月3日 優先權日2010年9月3日
發明者張懷相, 張翔, 戴國駿, 曾虹, 李二濤, 高申勇 申請人:杭州電子科技大學