雨量检测装置、雨刮器控制系统及车辆的制作方法

[0001]
本实用新型涉及轨道交通车辆领域，尤其涉及一种雨量检测装置、雨刮器控制系统及车辆。


背景技术：

[0002]
下雨时，雨滴会落到交通工具的挡风玻璃上，导致驾驶员无法看清前方的具体路况情况。驾驶员为了能够正常驾驶，在驾驶过程中通常需要手动开启刮雨器，以刮掉挡风玻璃上的雨滴，然而，开启雨刮器的过程会分散驾驶员的注意力，可能引发危险事故。
[0003]
现有一种雨量传感器，通过检测雨量，能够根据雨量信息自动开启雨刮器，避免驾驶员手动操作。该雨量传感器包括一个红外线发射器和与其对应的红外接收器。雨量传感器通过发射一束红外线到挡风玻璃上，红外线通过挡风玻璃反射后被红外接收其接收，雨量传感器将接收到的红外线光信号转换为电信号发送给控制系统，由控制系统根据该电信号确定雨量信息，进而确定是否开启雨刮器。
[0004]
为提高挡风玻璃的安全性和可靠性，挡风玻璃往往被设置为双层中空挡风玻璃，然而，现有技术中的雨量传感器，只适用于单层玻璃的情况，无法检测双层中空挡风玻璃上的雨量，雨量传感器通用性不高，开发成本较大。


技术实现要素：

[0005]
本申请提供一种雨量检测装置、雨刮器控制系统及车辆，能够提高雨量检测设备的通用性、降低雨量检测设备的开发成本；同时能够简化雨天驾驶员驾驶汽车时的操作过程，提高驾驶安全性。
[0006]
第一方面，本申请提供一种雨量检测装置，包括控制模块、底板和安装在底板上的至少一个红外发射模块和多个第一红外接收模块；至少一个红外发射模块和多个第一红外接收模块均与控制模块电连接；红外发射模块发射的红外光的入射角为锐角，第一红外接收模块与靠近红外发射模块侧的底板之间的夹角小于90
°
；红外发射模块用于发射红外光；第一红外接收模块用于接收红外发射模块发射的红外光所反射的光信号，并对光信号进行光电转换处理，将转换后的电信号发送给控制模块；控制模块用于根据电信号确定雨量信息。
[0007]
可选的，还包括底座，每个红外发射模块和每个第一红外接收模块均通过底座安装在底板上。
[0008]
可选的，底座为三棱柱。
[0009]
可选的，还包括第二红外接收模块，至少一个红外发射模块设置在第二红外接收模块和第一红外接收模块之间，第二红外接收模块与控制模块连接；第二红外接收模块用于接收环境光中的红外光，并对环境光中的红外光进行光电转换处理，并将转换后的环境光对应的电信号发送给控制模块；控制模块具体用于根据第一红外接收模块发送的电信号和第二红外接收模块发送的电信号确定雨量信息。
[0010]
可选的，还包括设置在至少一个红外发射模块和多个第一红外接收模块之间的遮光板，遮光板用于遮挡至少一个红外发射模块发射的直接照射到多个第一红外接收模块的红外光。
[0011]
可选的，还包括外壳，外壳与底板连接。
[0012]
可选的，红外发射模块的数量为多个。
[0013]
可选的，至少一个红外发射模块和多个第一红外接收模块设置在同一水平线上。
[0014]
第二方面，本申请提供一种雨刮器控制系统，雨刮器控制系统包括供电模块、驱动模块以及如第一方面的雨量检测装置；供电模块分别与雨量检测装置和驱动模块连接，供电模块用于为雨量检测装置和驱动模块提供电压；雨量检测模块用于根据雨量信息向驱动模块输出相应的控制指令；驱动模块用于根据控制指令控制雨刮器进行相应刮动。
[0015]
第三方面，本申请提供一种车辆，车辆包括如第二方面的雨刮器控制系统。
[0016]
本申请提供的雨量检测装置、雨刮器控制系统及车辆，包括控制模块、底板和安装在底板上的至少一个红外发射模块和多个第一红外接收模块；至少一个红外发射模块和多个第一红外接收模块均与控制模块电连接；红外发射模块发射的红外光的入射角为锐角，第一红外接收模块与靠近红外发射模块侧的底板之间的夹角小于90
°
；红外发射模块用于发射红外光；第一红外接收模块用于接收红外发射模块发射的红外光所反射的光信号，并对光信号进行光电转换处理，将转换后的电信号发送给控制模块；控制模块用于根据电信号确定雨量信息，适用于不同类型的挡风玻璃，相较于现有技术，能够提高雨量检测设备的通用性、降低雨量检测设备的开发成本；同时能够简化雨天驾驶员驾驶汽车时的操作过程，提高驾驶安全性。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]
图1为本申请提供的雨量检测装置的一种应用场景的示意图；
[0019]
图2为本申请提供的雨量检测装置的一种结构示意图；
[0020]
图3为本申请提供的红外发射模块与第一红外接收模块安装位置的一种示意图；
[0021]
图4为本申请提供的红外发射模块与第一红外接收模块安装位置的另一种示意图；
[0022]
图5为本申请提供的雨量检测装置的另一种结构示意图；
[0023]
图6为本申请提供的雨量检测装置的又一种结构示意图。
具体实施方式
[0024]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一单元分实施例，而不是全单元的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都
属于本实用新型保护的范围。
[0025]
当挡风玻璃的由单层变为双层中空挡风玻璃时，由于红外光线通过双层玻璃时会发生折射和多次反射，雨滴仅会对外层玻璃外表面反射的光信号造成影响，然而现有技术中的雨量传感器仅包括一个红外线发射器和与其对应的红外接收器，红外接收设备接收到外层玻璃外表面反射的光信号并将其转换后发送给控制系统，才能够确定雨量信息。双层中空挡风玻璃的厚度、两层玻璃之间的间隔距离可能因为型号不同而有所不同，例如，飞机、汽车、火车、动车的挡风玻璃因运行环境和运行速度的不同，往往存在一定的差异。然而，双层中空挡风玻璃的厚度、两层玻璃之间的间隔距离对光路的传播会产生一定的影响，进而导致外层玻璃外表面反射的光信号的的方向发生改变，但是现有技术中的雨量传感器中的红外发射器和对应的红外接收器的位置是固定设置的，无法保证红外接收设备每次都能准确接收到外层玻璃外表面反射的光信号，因而现有技术中的雨量传感器适用范围较小，通用性较差；要使现有技术中的雨量传感器能够适用于不同类型的挡风玻璃，则需要根据不同类型的挡风玻璃确定出红外接收传感器的具体位置，这必然导致开发成本的增加。
[0026]
如果能够按照一定规则设置多个红外接收器，则能够克服现有技术存在的缺陷。因此，本申请提供了一种雨量检测装置，包括控制模块、底板和安装在底板上的至少一个红外发射模块和多个第一红外接收模块；至少一个红外发射模块和多个第一红外接收模块均与控制模块电连接；红外发射模块发射的红外光的入射角为锐角，第一红外接收模块与靠近红外发射模块侧的底板之间的夹角小于90
°
；红外发射模块用于发射红外光；第一红外接收模块用于接收红外发射模块发射的红外光所反射的光信号，并对光信号进行光电转换处理，将转换后的电信号发送给控制模块；控制模块用于根据电信号确定雨量信息。下面结合具体实施例对该装置进行详细说明。
[0027]
图1为本申请提供的雨量检测装置的一种应用场景的示意图。雨量检测装置可用于监测双层中空玻璃外表面上的雨量。双层中空玻璃包括外层玻璃11和内层玻璃12，外层玻璃11与内层玻璃12隔离设置，外层玻璃11与内层玻璃12之间可以为空气或者其他气体。常见的双层中空玻璃是将两片玻璃通过有效的密封材料密封和间隔材料分隔开，两片玻璃中间充以干燥空气，四周用有机胶粘剂胶结等方法密封而制成的玻璃构件。雨量检测装置10设置于内层玻璃12以内区域，雨量检测装置10包括至少一个红外发射模块102和多个第一红外接收模块103，红外发射模块102发射的红外光经过双层中空玻璃多次折射后，一部分光线射出外层玻璃11，另一部分光线分别被外层玻璃11的上表面和下边面以及内层玻璃12的上表面和下边面反射后，射出内层玻璃12，射出的信号被第一红外接收模块103接收。当外层玻璃11的外表面附着有雨滴13时，由于雨滴散射的影响，导致外层玻璃11的外表面反射的光信号相较于没有雨滴时有所减弱，进而，雨量检测装置10可以根据接收到的光信号的变化，确定外层玻璃11外表面上的雨量大小。可以理解的是，本申请提供的雨量检测装置还可以用于监测单层玻璃外表面上的雨量，原理和双层中空玻璃相似，在此不做赘述。
[0028]
下面对雨量检测装置做进一步详细介绍。
[0029]
图2为本申请提供的雨量检测装置的一种结构示意图。
[0030]
如图2所示，该雨量检测装置包括控制模块(图中未示出)、底板101和安装在底板101上的至少一个红外发射模块102和多个第一红外接收模块103。
[0031]
其中，控制模块可以是单片机等具有数据处理功能的电路模块，分别与至少一个
红外发射模块102和多个第一红外接收模块103电连接。用于接收第一红外接收模块103发送的电信号，并根据电信号确定雨量信息
[0032]
控制模块根据电信号确定雨量信息可以包括：确定预设阈值；若接收到的电信号小于预设阈值时，则确定有雨；若接收到的电信号大于或等于预设阈值时，则确定无雨。其中，预设阈值可以设置为挡风玻璃处于干燥状态时，控制模块接收到的电信号的值。
[0033]
可选的，控制模块根据电信号确定雨量信息还可以包括：确定至少一个预设阈值区间；根据接收到的电信号与预设阈值区间的关系，确定雨量大小。例如，预设阈值区间包括[100ma，1a]和[1ma，100ma]，其中[100ma，1a]表示雨量较小，[1ma，100ma]表示雨量较大。当控制模块接收到的电信号为10ma时，由于10ma属于[1ma，100ma]，则此时对应的雨量为大雨。
[0034]
底板101的上表面用于安装至少一个红外发射模块102和多个第一红外接收模块103，为了保证红外发射模块102和第一红外接收模块103安装的稳定性，底板101的上表面可以为平面。底板101的下表面(图中未示出)可以根据雨量检测装置在汽车、飞机等设备中的具体安装位置的不同而有所不同，例如，当雨量监测装置被安装与汽车前挡风玻璃处时，由于汽车仪表盘上面的平台会存在一定的弧度，为提高雨量监测装置安装的稳定性和美观性，底板101的下表面也可以存在一定的弧度以更好的贴合汽车仪表盘上面的平台；当然，为了提高底板101的通用性，底板101的下表面也可以为平面。
[0035]
红外发射模块102可以是红外发光二极管，用于发射红外光，其发射的红外光的入射角102a为锐角。红外发射模块102可以是直接安装在底板101上，例如，直接焊接在底板101上；也可以是间接安装在底板101上，例如，将红外发射模块102焊接在底座上，再将底座固定在底板上。当红外发射模块102直接安装在底板101上时，为提高红外光线的指向性，可以采用带有透镜的红外发光二极管。
[0036]
第一红外接收模块103可以是红外接收二极管，用于接收红外发射模块102发射的红外光所反射的光信号，并对光信号进行光电转换处理，将转换后的电信号发送给控制模块。多个第一红外接收模块103可以均匀分布，也可以非均匀分布。基于光的反射和折射原理，为了使第一红外接收模块能够接收到反射的光信号，第一红外接收模块103与靠近红外发射模块102侧的底板101之间的夹角102a小于90
°
。第一红外接收模块103可以是直接安装在底板101上，例如，直接焊接在底板101上；也可以是间接安装在底板101上，例如，将第一红外接收模块103焊接在底座上，再将底座固定在底板上。
[0037]
如图2所示，红外发射模块102与第一红外接收模块103均通过底座104间接安装于底板101上。为了使红外发射模块102发射的红外光的入射角102a为锐角，底座104可以为三棱柱，三棱柱的一个侧面贴合底板101设置，红外发射模块102安装于三棱柱上，且红外发射模块102的接收方向与底板101的夹角为锐角；相应的，基于反射原理，第一红外接收模块103与靠近红外发射模块102侧的底板101之间的夹角需小于90
°
，因此如图2所示，第一红外接收模块103下面的底座104的安装方向和红外发射模块102下面的底座的安装方向有所不同，成轴对称状态。
[0038]
为提高雨量监测的准确性，可以设置多个红外发射模块102。而红外发射模块与第一红外接收模块安装位置不同会直接影响雨量监测装置的监测点，红外发射模块与第一红外接收模块安装位置不同，其监测的防风玻璃的位置、区域不同，相应的，对雨量监测装置
对雨量判断的准确性产生影响。图3为本申请提供的红外发射模块与第一红外接收模块安装位置的一种示意图，如图3所示，多个红外发射模块102可以安装在一条直线上，且第一红外接收模块103也被安装于该直线上。在这种安装关系下，能够通过多个红外发射模块增加红外线的强度，在挡风玻璃上的雨量相同的情况下，相较于一个红外发射模块的情况，能够增加第一红外接收模块接收到的反射的红外光信号的强度，提高光电转换的准确性，进而提高雨量监测的准确性；于此同时，由于第一红外接收模块接收到的反射的红外光信号的强度较大，还可以降低对光电转换精度的要求，可以理解的是，器件精度越高成本往往越大，因此通过图3所示的设置方式还可以在一定程度上较低雨量监测装置的成本。
[0039]
可选的，为了提高雨量监测装置结构的稳定性，并减小环境因素的影响，雨量监测装置还可以包括外壳105。外壳105与底板101连接设置，具体的，外壳105与底板101可以焊接、熔接或者用胶粘连在一起，也可以铆接在一起。
[0040]
可选的，为了减少灰尘等不利因素对雨量监测装置性能的影响，雨量监测装置还可以包括盖板(图中为示出)，盖板应设置多个开孔，以保证至少一个红外发射模块102发射红外光，和多个第一红外接收模块103接收红外光不受影响。
[0041]
图4为本申请提供的红外发射模块与第一红外接收模块安装位置的另一种示意图，如图4所示，多个红外发射模块102可以安装在不同直线上，多个第一红外接收模块103分别与一个或者多个红外发射模块102被安装于该直线上。通过该设置方式能够对挡风玻璃上的多个点进行检测，进而扩大监测范围，提高雨量监测的准确性。可以理解的是，图3和图4所示结构也可以相互结合，能够同时实现图3和图4所示的有益效果。例如，假设有4个红外发射模块，分别为红外发射模块a、红外发射模块b、红外发射模块c、红外发射模块d，10个第一红外接收模块，其中，红外发射模块a和红外发射模块b和5个第一红外接收模块被安装与同一直线上；红外发射模块c和红外发射模块d和另外5个第一红外接收模块被安装与同一直线上。
[0042]
图5为本申请提供的雨量检测装置的另一种结构示意图，在图2所示的雨量检测装置的基础上，还包括第二红外接收模块106。至少一个红外发射模块102设置在第二红外接收模块106和第一红外接收模块103之间，第二红外接收模块106与控制模块连接。第二红外接收模块106可以直接安装在底板101上，例如，直接焊接在底板101上；也可以间接安装在底板101上，例如，将第二红外接收模块106焊接在垫板上，再将垫板固定在底板上。
[0043]
第二红外接收模块106可以是红外接收二极管，用于接收环境光中的红外光，并对环境光中的红外光进行光电转换处理，将转换后的环境光对应的电信号发送给控制模块。为了避免第二红外接收模块106接收到红外发射模块102发射的红外光，可以使第二红外接收模块106与红外发射模块102发射红外线的方向成一定夹角，使第二红外接收模块106接收方向与红外发射模块102发射红外线的方向不相交，如图5所示，第二红外接收模块106垂直设置在底板101上，红外发射模块102与底板101成一定角度设置，其发射红外线的方向指向第二红外接收模块106的右上方。
[0044]
可选的，为了避免第二红外接收模块106接收到红外发射模块102发射的红外光，也可以在第二红外接收模块106接收到红外发射模块102之间设置遮光板，对红外发射模块102发射红外光进行遮挡，避免其照射到第二红外接收模块106上。
[0045]
控制模块在上述实施例所示功能的基础上，还用于根据第一红外接收模块103发
送的电信号和第二红外接收模块106发送的电信号确定雨量信息。
[0046]
具体的，控制模块根据第一红外接收模块103发送的电信号和第二红外接收模块106发送的电信号确定雨量信息，可以是根据第一红外接收模块103发送的电信号和第二红外接收模块106发送的电信号的差值确定雨量信息，具体的，是用第一红外接收模块103发送的电信号减去第二红外接收模块106发送的电信号，即减去环境中的红外光信号转换的电信号，来确定雨量信息。基于该设计能够减少环境中的红外光信号的干扰，提高雨量监测的准确性。
[0047]
图6为本申请提供的雨量检测装置的又一种结构示意图，在上述图2或图5任一所示的雨量检测装置的基础上，该雨量检测装置还包括设置在至少一个红外发射模块102和多个第一红外接收模块103之间的遮光板107，遮光板107用于遮挡至少一个红外发射模块102发射的直接照射到多个第一红外接收模块103的红外光。具体的，遮光板107可以任意具有一定硬度的遮光物体，其高度可充分靠近挡风玻璃的内表面，以提高遮光效果。
[0048]
当雨量检测装置包括外壳105和遮光板107时，为尽可能的起到遮光的效果，遮光板107两端应尽可能的贴合外壳105内壁，具体的，遮光板107两端可以抵接在外壳105内壁上，也可以焊接或者粘连在外壳105内壁上，还可以通过在外壳105内壁两边刻蚀凹槽，使遮光板107两端嵌入凹槽中。
[0049]
本申请还提供了一种雨刮器控制系统，雨刮器控制系统包括供电模块、驱动模块以及上述任一雨量检测装置。供电模块分别与雨量检测装置和驱动模块连接，供电模块用于为雨量检测装置和驱动模块提供电压；雨量检测模块用于根据雨量信息向驱动模块输出相应的控制指令；驱动模块用于根据控制指令控制雨刮器进行相应刮动。
[0050]
具体的，雨量检测模块根据雨量信息向驱动模块输出相应的控制指令可以是：根据预设的雨量大小与控制指令的对应关系，输出相应的控制指令。例如，当雨量为小雨时，输出第一控制指令，用于使驱动模块控制雨刮器以一分钟一次刮动；当雨量为大雨时，输出第二控制指令，用于使驱动模块控制雨刮器以一秒一次刮动。通过该方法能够根据雨量大小，自动启动并调节雨刮器的频率，降低驾驶员操作复杂度，提高驾驶安全性。
[0051]
本申请还提供了一种车辆，该车辆包括上述任一雨刮器控制系统。
[0052]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0053]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。
[0054]
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何
变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0055]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

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