ADI汽车智能雨量感应控制方案

智能雨刮器

据统计，全世界雨天行车有 7% 的事故是由于驾驶者手动操作雨刷引起的，根据 BENZ 研究，只要增加 0.5s 警示时间，就能避免 60% 的事故。
    
对汽车节能环保、安全、舒适的无尽追求，极大地促进了汽车电子技术的发展。采用雨量传感器的自动雨刮器，由于不需要人工干预，既能在紧急事故中需要雨刮器工作时自动工作，又不占用驾驶者反应预防时间，由此，汽车雨刮器的自动化便能显著提高汽车的安全性、便捷性和舒适性，
    
现在开放的雨量检测雨刮器，将雨量传感器检出的雨量变成电信号，根据电信号的大小，从而控制雨刮器的动作。在这个系统中，雨量传感器的作用最重要。

 

电容式雨量传感的应用原理

在这个控制系统中，ADI雨量传感器采用的是电容式传感器。电容式雨量传感器的原理是雨量变化引起电容的介电常数发生变化，从而引起电容变化，这样就建立起雨量变化与电容变化之间的对应关系，通过测量电容的变化，就可以知道雨量的大小。
    
电容的大小与极板间距离 d、极板面积 s、极板间的介电常数 ε、有关：C= εr*ε0 *s/d；
    
当电容的极板面积和极板间的距离一定时，电容大小与极板间的介电常数一一对应。

如图下图（a）所示为电容极板间无雨时情形，这时的极板间的填充物为空气，图（b） 所示为电容极板间有雨时的情形，此时极板间的填充物为雨滴，由于空气和雨滴的导电性能不一致，导致这两种情况下的介电系数发生变化，不同雨量的介电系数也不一样，因此电容的容量将发生变化。

 

雨量感应控制方案

方案是采用ADI 的一款高分辨率、电容数字转换器（CDC）—— AD7746。该芯片拥有两个电容输入通道，每个通道均可以配置为单端输入或者差分输入方式，从而可直接与单一或差分浮动式传感器连接进行测量。此方案采用一路通道检测雨量的大小，另一路通道检测汽车内部雾气的大小；另该芯片有一个双线式 I²C 兼容串行接口，可将测量到的容值变化量传输给 MCU，MCU 通过接收到的不同数据变化量控制马达驱动雨刮器，从而成功实现智能雨刮系统的功能。

 

原理

如下图所示，当雨滴落在极板之间时，由于空气的介电常数值约为 1，而水滴的介电常数约为 81，从而可以很明显的检测到容值的变化，从而检测雨量的大小。

 

方案特点

1、 高分辨率（24 位无失码、最高 21 位有效分辨率）
 2、高精度（±4 f F工厂校准）
3、 双通道电容输入通道，可与单一或差分浮动式传感器接口
4、内置片内温度传感器，其分辨率为 0.1℃，精度为 ±2℃
5、工作温度范围：–40°C～+125°C
6、可做环境补偿算法避免工作环境的影响

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