一種自動(dòng)刮霜刮雨除霧裝置的設(shè)計(jì)

蔣雪琴　羅月吟　向安波

摘要：為了改善駕駛者的能見度，增加行車安全等問題，設(shè)計(jì)一種汽車擋風(fēng)玻璃自動(dòng)刮霜刮雨除霧裝置。所述裝置主要包括溫濕度傳感器，扭矩傳感器，自動(dòng)除霧感應(yīng)器，雨刮器，除霧空調(diào)，擋風(fēng)玻璃洗滌裝置，單片機(jī)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)刮霜刮雨除霧;傳感器;CATIA三維建模

一、提出問題

在天氣寒冷的冬天，汽車的擋風(fēng)玻璃外側(cè)通常會(huì)結(jié)一層霜影響駕駛者的視野，需要手動(dòng)開啟雨刮器和擋風(fēng)玻璃洗滌裝置進(jìn)行清理。除此之外，在擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)通常也會(huì)有霧氣產(chǎn)生，不能自動(dòng)清除。另外下雨的時(shí)候也需要人手動(dòng)開啟雨刮器刮雨。以上三種情況都影響了人在駕駛時(shí)的能見度，都需要人手動(dòng)采取相關(guān)的解決措施，增加了行車時(shí)的安全隱患。

二、解決方案的提出

本研究的目的在于提供一種汽車擋風(fēng)玻璃自動(dòng)刮霜刮雨除霧裝置。該裝置能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)刮霜刮雨除霧，改善人在駕駛室的能見度，增加行車安全，不需要人手動(dòng)采取相關(guān)的解決措施，很大程度上避免了行車時(shí)的安全隱患。

（一）技術(shù)方案

電機(jī)輸出軸連接到扭矩傳感器的輸入軸，其輸出軸和減速機(jī)構(gòu)的蝸桿連接，減速機(jī)構(gòu)的渦輪與拉桿、擺桿、刷架共同實(shí)現(xiàn)刷架的往復(fù)擺動(dòng);扭矩傳感器輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來，輸入軸上有花鍵，輸出軸上有鍵槽。當(dāng)扭桿受轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對(duì)位置就被改變了。花鍵和鍵槽的相對(duì)位移改變量等于扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)量，使得花鍵上的磁感強(qiáng)度改變，磁感強(qiáng)度的變化，通過線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過線束傳遞給單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)扭矩監(jiān)測(cè);在車外處安裝溫濕度傳感器，車內(nèi)擋風(fēng)玻璃處安裝自動(dòng)除霧感應(yīng)器，傳感器輸出電壓信號(hào)通過線束傳遞給單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫度及濕度監(jiān)測(cè);由除霧空調(diào)進(jìn)行除霧，由擋風(fēng)玻璃洗滌裝置準(zhǔn)備除霜。

（二）具體實(shí)施方式

如圖1所示的一種汽車自動(dòng)刮霜刮雨除霧裝置，包括電機(jī)（1），電機(jī)（1）輸出軸連接到扭矩傳感器（2）的輸入軸，其輸出軸和減速機(jī)構(gòu)的蝸桿（3）連接，減速機(jī)構(gòu)的渦輪（4）與拉桿（5）、擺桿（6）、刷架（7）共同實(shí)現(xiàn)刷架的往復(fù)擺動(dòng);扭矩傳感器（2）輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來，輸入軸上有花鍵，輸出軸上有鍵槽。當(dāng)扭桿受轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對(duì)位置就被改變了?；ㄦI和鍵槽的相對(duì)位移改變量等于扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)量，使得花鍵上的磁感強(qiáng)度改變，磁感強(qiáng)度的變化，通過線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過線束傳遞給單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)扭矩監(jiān)測(cè);在擋風(fēng)玻璃外側(cè)安裝溫濕度傳感器（8），擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)安裝自動(dòng)除霧感應(yīng)器（9），溫濕度傳感器（8）和自動(dòng)除霧感應(yīng)器（9）輸出電壓信號(hào)通過線束傳遞給單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫度及濕度監(jiān)測(cè)。由除霧空調(diào)（11）進(jìn)行除霧，由擋風(fēng)玻璃洗滌裝置（10）準(zhǔn)備除霜。

所述的扭矩傳感器（2）是深圳威思特傳感測(cè)控有限公司的非接觸式動(dòng)態(tài)扭矩傳感器VDT143;所述的溫濕度傳感器（8）是Sensirion公司的第二代WLCSP（晶圓級(jí)芯片封裝）濕度傳感器SHTW2;所述的自動(dòng)除霧感應(yīng)器（9）是Sensirion公司的SAF產(chǎn)品系列中的LLSH;單片機(jī)是飛思卡爾公司MSC9S12XS系列的MSC9S12XS64。

該裝置功能的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法為：將扭矩傳感器（2）接在電機(jī)的輸出端，電壓信號(hào)通過線束傳遞給單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)扭矩監(jiān)測(cè)。在擋風(fēng)玻璃外側(cè)安裝溫濕度傳感器（8），擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)安裝自動(dòng)除霧感應(yīng)器（9），溫濕度傳感器（8）和自動(dòng)除霧感應(yīng)器（9）輸出電壓信號(hào)通過線束傳遞給單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫度及濕度監(jiān)測(cè)。刮霜過程：?jiǎn)?dòng)汽車后，溫濕度傳感器（8）將監(jiān)測(cè)得到的溫度信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，若溫度低于零攝氏度，雨刮器進(jìn)行一次預(yù)刮，此時(shí)扭轉(zhuǎn)傳感器（2）將扭矩信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，若判斷出監(jiān)測(cè)扭矩值大于單片機(jī)內(nèi)置初值，說明車窗上有霜，單片機(jī)控制擋風(fēng)玻璃洗滌裝置（10）噴出洗滌液，控制雨刮器往復(fù)擺動(dòng)10秒，實(shí)現(xiàn)刮霜;刮雨過程：溫濕度傳感器（8）將濕度信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，若判斷出監(jiān)測(cè)濕度值大于單片機(jī)內(nèi)置初值，說明正在下雨，單片機(jī)控制雨刮器往復(fù)擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刮雨;除霧過程：擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)自動(dòng)除霧感應(yīng)器將信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，若判斷出窗上有霧，單片機(jī)控制除霧空調(diào)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)除霧。

三、結(jié)論

該種自動(dòng)刮霜刮雨除霧裝置使駕駛員外側(cè)結(jié)霜，擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)產(chǎn)生霧氣天行駛的情況下，不必開啟雨刮器和擋風(fēng)在璃洗滌裝置進(jìn)行清理，可改善在駕駛室的能見度，以提高行車安全性。

參考文獻(xiàn)

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