4.6 雨滴传感器实验
| 一、实验目的 |
- 了解雨滴传感器SSMY-002的原理与应用
- 掌握滴传感器SSMY-002的编程与操作方法
- 理解微处理器与滴传感器SSMY-002之间的通讯
| 二、实验材料 |
- 具有USB 串口通讯的PC 机1 台
- ADS1.2 集成开发软件1 套
- J-Link-ARM 仿真器及软件1 套
- NXP LPC2378 实验节点板1 个
- LCD 显示实验板1 个
- 雨滴传感器SSMY-002模块1个
| 三、实验原理 |
雨滴传感器实验环境由PC机（安装有Windows XP操作系统、ADS1.2集成开发环境和J-Link-ARM-V410i仿真器）、J-Link-ARM仿真器、NXP LPC2378实验节点板、雨滴传感器、实验模块和LCD显示实验模块组成，如图4.6.1所示。
图4.6.1 传感器实验环境
| 1.雨滴传感器应用简介 |
雨滴传感器主要是用来检测是否下雨及雨量的大小。主要用于汽车智能灯光（AFS）系统、汽车自动雨刷系统、智能车窗系统。
当汽车在雨雪天等恶劣天气下行车时，由雨滴传感器向自动灯光系统（AFS）系统微电脑提供信号，微电脑自动调整前照灯的宽度、远近度，明暗度；同时天窗系统也会自动关闭车窗。为确保驾驶员在雨天具有良好的视线，汽车挡风玻璃上装有自动雨刷，随雨雪量的变化自动调整雨刷开闭时间和频率，确保行车安全。
| 2.常见的雨滴传感器的分类及工作原理 |
常见的雨滴传感器主要有流量式雨滴传感器、静电式雨滴传感器、压电时雨滴传感器，红外线式雨滴传感器。主要介绍压电式雨滴传感器和红外线式雨滴传感器。
2.1.流量式雨滴传感器
如图所示，S1/S2/S3为流量监测电极板，S1-S2为2.5cm，距离较近，小雨量时T1先导通，J1吸合，雨刮低速转动；S1-S3为3cm距离较远，大雨量时T2先导通，J2继电器吸合，常开触点接通，雨刮电机高速转动。
图4.6.2流量型雨滴传感器原理图
2.2.静电式雨滴传感器
如图所示，静电面积S，电极间的间隔d不变，则电容C只有介电系数ɛ决定，因水和空气的介电系数ɛ值不同，C随雨滴的大小而变，利用静电容的变化，改变振荡电路的振荡频率，从而控制雨刮器的动作。
图4.6.3 静电式雨滴传感器
2.3．压电式雨滴传感器
现在的雨滴检测刮雨器，将雨滴传感器检测出的雨量变成电信号，根据电信号的大小，自动设定刮雨器的工作时间间隔，控制刮雨器的动作。在这个系统中雨滴传感器的作用最重要。下面就介绍利用压电振子的传感器：压电振子利用压电效应将机械位移（振动）变成电信号。如图4.6.4，压电振子受到雨淋，按照雨滴的强弱和雨量做振动。
图4.6.4 压电雨滴传感器工作原理
图4.6.5 振子振动转化成电信号
雨滴传感器由振动板、压电元件、放大电路、壳体及阻尼橡胶构成，如图4.6.7所示。
振动板的功用是接收雨滴冲击的能量，按自身固有振动频率进行弯曲振动，并将振动传递给内侧压电元件上，压电元件把从振动板传递来的变形转换成电压。雨滴检测用传感器上的压电元件，当压电元件上出现机械变形时，在两侧的电极上就会产生电压。所以，当雨滴落到振动板上时，压电元件上就会产生电压，电压大小与加到振动板上的雨滴能量成正比，一般为0 5mV至300mV。放大电路将压电元件上产生的电压信号放大后再输人到刮水器放大器中。放大器由晶体管、IC块、电阻、电容器等部件组成。
雨滴传感器安装在车身外部，其壳体密封要求良好，并用不锈钢材料制成。振动板要通过阻尼橡胶才能在外壳上保持弹性，阻尼橡胶除了可以屏蔽车身传给外壳的高频振动外，它的支撑刚性还可避免对振动板的振动工况发生干扰。
压电式雨滴传感器的结构图如图4.6.6所示：
