基于单片机的汽车智能雨刮器的研究与设计文献综述

 2023-09-13 09:09

文献综述

(1)研究现状及发展趋势

汽车雨刮器系统发明至今一有了100多年的历史,从最初的手动式雨刮器到现在的电动雨刮,其结构已经发生了翻天覆地的变化[1]

一开始汽车是没有雨刮器的,但由于没有雨刮器下雨天开车会非常危险,因此为了解决这一问题。末代德国皇帝魏海姆的弟弟海里希,一个汽车爱好者为此申请了专利。这想法是通过使用一把能上下滑动的直尺擦去风窗玻璃上恼人的雨水。但是这样驾驶员不得不单手开车,这可有点危险。美国发明的早期刮水器也有同样的情况,因为使用真空力。每次发动机提速,刮水器的速度就显得慢了[2]。1923年,博世就画出刮水器的草图。三年后生产出第一支博世刮水器,它的传动装置独立于发动机。从此驾车人的视野终于清晰了。那时这个小帮手的售价为36德国马克,每分钟清洁30次。小电机使刮水器刮臂运动。结果就是:“今天,即使天气恶劣,博世刮水器也能保持高速”。后来的发展也就顺理成章:如果您愿意,您可以再装一个刮水器不仅能刮去驾驶员这边窗玻璃上的雨水也能刮去前排乘客那边的雨水[3]

第一个发明电动雨刮器的公司是德国博世,博世将它作为“博世最年幼的产品”加入到了博世的产品家族。从那以后,这个产品逐渐成长,从单纯的刮片发展到了二十一世纪出的风窗玻璃——无支架刮水器[4]

自那以后,博世生产的上百种刮水器为世界各地的驾车者除去了风窗玻璃上的雨水。75年来,技术并没有停滞不前。博世最年轻的产品诞生16年后,市场上已经出现了32种不同的博世刮水器。技术变化最大是在二战以后,伴随着大规模机械化的出现。风窗玻璃洗涤器、间歇开关、后窗刮水器和可加热喷水器保证了驾车时的视野清晰与行车安全。伴随其他一些技术革新,比如雨滴传感器、可变位刮水臂、刮水器的运行角度能改变因而就能扩大刮拭范围。刮水器成为一个复杂的系统[5]。现在,博世刮水器由博世公司车身电器部负责。大部分产品都来自位于比利时的全球最大的工厂,它成立于1974年。驱动电机在德国的Buehl生产。博世2001刮水器是国际性的产品。这种说法尤其适用于无支架的刮水器AEROTWIN(流线型TWIN)。刮水器的金属架已消失,一根贯穿整个橡胶的经精密工艺加工的金属弹簧代替了以前的结构,使刮拭力量在风窗玻璃上更均匀。刮臂的压力不用从金属架夹头再传递到风窗玻璃,力量更大,刮拭效果更好它只有8个元件组成,而不是原先的22个元件。因而更平更轻,运行得更好,运行时不产生强风及噪音,即使高速行驶下仍紧贴风窗玻璃”。随着近些年来的汽车电子技术的不断发展及广泛应用,汽车雨刮系统正朝着智能化和人性化的方向不断发展[6]

现代社会的不断发展,汽车已从原来的稀罕商品变得越来越普及,相应的带动汽车电子产品的不断发展。目前,一种解放驾驶员双手,大大提高架势安全性与舒适性的智能雨刮系统大有取代传统的机械式手动雨刮系统的趋势,但国内对该领域的研究较少,市场上配装车型的产品几乎被外国品牌占据[7]

国内外许多汽车厂商以雨水传感器为基础的自动雨刷控制系统,不是价格昂贵就是系统不完善,反应不灵敏。现今,则主要是把雨水传感器检测出来的雨量大小的信号转变为电信号,然后传递给单片机,通过软件的控制来控制电机驱动芯片从而带动电机的旋转[8]。目前市场上的雨量传感器大都分为以下两种:利用电阻压变,光强变化的传感器与各种信号控制器连接,来控制雨刷电机的转动[9]。前一种是把传感器直接安装在汽车挡风玻璃的外侧,雨滴直接落在传感器上来感应雨量大小;后一种则是安装在挡风玻璃内侧,由光照引起的折射强度的变化来检测余量的大小[10]

(2)研究意义及价值

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