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新一代雨量光传感器使汽车雨刮器更智能

作者:angelazhang时间:2015-09-21

在欧洲和亚洲,大多数现代高档汽车和中级车中流行的特点,最初是把雨量光传感器作为一个舒适性的功能。随后,它也一直被看作是汽车中一个重要的安全装置,正确的雨刮擦拭速度确保在所有条件下都能达到良好的可见度。汽车制造商也有将雨量光传感器放置后视镜后面,成为理想的传感器族群(如湿度、太阳位置和环境温度等)成员之一。多数雨量光传感器已经能确定光照强度,转换这些信息给电控单元,使其能自动控制大灯。这些特征也可以看作是舒适性功能。电控单元根据天气状况的改变(在黎明和黄昏行驶时或者在隧道出入口)来驱动照明大灯。


雨量光传感器是一个光电子系统,通常由发光二极管、光电二极管、微控制器和必要的控制电路组成。近红外光传感器,发光二极管位于后视镜后面,发射红外光束到挡风玻璃的背面。如果玻璃上没有雨水,挡风玻璃将比近红外光100%的全反射回到接收光电二极管上,当有雨水落在玻璃上时,不同量的反射光能计算出相应雨量的大小。


雨量光传感器系统在实验室条件下能很好的工作,而在商用系统中,太阳光是主要的干扰因素,例如,当驾驶员绕环岛行驶时,太阳光会迅速从挡风玻璃的一边穿过到另一边,产生光学影响,造成错误的擦拭。在干燥的挡风玻璃上擦拭,雨刮器刮片会产生刺耳的声音,如果这样的情况出现的太频繁,雨刮器很快就会损坏。


直到现在,雨量光传感器如何避免太阳光的干扰,一直都是制造商面临着的一个相当大的挑战。无论是系统具有忽略信号或等待做双重或三重检查,使系统对太阳光不敏感。带特殊波导管的微型光学系统作为替代方案,用来监测雨滴。这两种方式都是复杂而昂贵的。


有一种解决方案使系统能将光分量从雨水分量中分离出来,从而使其区分开雨量和错误的太阳光信号。迈来芯公司最新的雨量光接口芯片,MLX75308能够实现这一功能,甚至更多。能连接到雨量和环境光传感器,同时带特殊的补偿技术,迈来芯公司的芯片能确定当太阳光偶尔混淆雨量传感器时,允许电控单元做出相应的决定。


雨量光传感器自出现以来,就已经在汽车领域落下了根。在后视镜后面总能找到它,在最好的位置检测迎面而来的雨水,相应的调节雨刮器的速度,而不影响驾驶员的视线。迈来芯公司的雨量光传感器接口芯片位于微控制器前面,与其一起组成雨量光传感器模块。雨量光传感器模块连接到车上用于控制舒适和安全系统的电控单元上。MLX75308提供通信控制和给发光二极管供电,使其发射红外光到挡风玻璃上,光电二极管接收光线,同时光电二极管也检测环境光的情况。迈来芯公司的接口芯片作为主机,分离出信号,并且在需要的时候,通过串行外围设备接口将数据传输给微控制器。这样消除了微控制器大部分的计算负担,使得系统设计更容易。


个别厂家往往都有自己专用的雨量检测算法。例如,一些厂家青睐于优先采用完全透明的挡风玻璃,及更舒适的擦拭速度。其他的厂家则会在有微量雨水时就激活雨刮器。一些制造商总是将头灯打开,而其他的制造商则会只有在精确的环境光条件下才开启头灯。通过将代表信号的数据传输给微控制器,产生所需的数字信号,迈来芯的MLX75308,使得1级供应商和原始设备制造商在微控制器上实现自己的算法,以决定这些数据如何精确的处理。


对比原始设备制造商所要求的个性化的雨量检测算法,雨量检测系统需要工作在不同的汽车平台上。这意味着系统需要足够灵活,以面对各种角度的挡风玻璃(挡风玻璃的角度跨度从40度到90度)和着色深浅不同的挡风玻璃(从深黑到透明)。传感器接口需要额外的带宽来应付多个传感器,使得高端制造商能整合多个传感器以覆盖更大面积的挡风玻璃,检测其上的微小雨滴。雨量光系统还需要工作在特别高电流的范围—从皮安到毫安 — 白天检测的环境光和当驾驶在黑夜当中光强受限,光强不同导致输入电流量级不同。迈来芯公司的MLX75308是可编程、多功能并且提供了高动态范围,使其能够应付全部的光谱,不同角度的挡风玻璃及颜色深浅不同的玻璃。


一体化的雨量光传感器,设计标准包括尺寸和性能。MLX75308有新一代的无铅QFN封装型号可用,只有4x4 mm大小,带最适合其系统的外部发光二极管驱动器。因此如果空间问题导致额外的费用,例如,大体积的发光二极管驱动器使得需要使用小体积的光电二极管。


展望未来,迈来芯公司正在开发第二代的雨量光接口芯片,能提供更高的集成度和更小的PCB封装尺寸。将集成发光二极管驱动器,功耗也更低。

除此之外,雨量光传感器集成传感器集群的想法也是很有吸引力的。事实上,额外的传感器只是一个增量成本,供电和局部互联网络连接是已经存在了的。可增加一个非接触式温度传感器(使用远红外)来服务于自动空调或挡风玻璃自动除雾等应用。舒适性应用在很多国家已经变得越来越流行了。

迈来芯公司已经提高了用于雨量光检测产品的性能。具有组合光学和汽车混合信号设计的专业经验,公司已经解决了当今汽车制造商的在易于集成和成本效率方面长期以来的技术挑战。



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