(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710422253.1
(22)申请日 2017.05.27
(71)申请人 中国计量大学
地址 310018 浙江省杭州市江干区下沙高
教园区学源街258号
(72)发明人 王宁 严天宏 徐宁
(51)Int.Cl.
G05B 13/02(2006.01)
G01W 1/14(2006.01)
(54)发明名称一种基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统(57)摘要本发明设计了一种基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统。所述基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统包括雨量检测接口芯片、红外发射器、红外接收器、通信模块和主控器模块。本发明利用雨量检测接口芯片、红外发射器和红外接收器，对雨滴大小和雨滴频率进行检测，并采用模拟控制方法，以雨滴大小和雨滴频率为模糊控制输入，获得雨量大小参数，并通过通信模块发送至整车控制器。本发明采用雨量检测接口芯片，简化电路设计，并采用模拟控制方法，简化数据计算方法， 可为自动雨刷的实现提供精准的雨量参数。权利要求书1页 说明书3页 附图4页CN 107272406 A 2017.10.20
C N 107272406
A
1.一种基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统，其特征在于：所述系统包括：雨量检测接口芯片、红外发射器、红外接收器、主控器模块和通信模块。
2.根据权利要求1所述的基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统，其特征在于：雨量检测接口芯片采用迈科芯公司MLX75310系列雨量检测专用接口芯片，集成LED驱动与AD采集。
3.根据权利要求1所述基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统，其特征在于：所述红外发射器、红外接收器均与雨量检测接口芯片相连接，所述雨量检测接口芯片采用SPI(Serial Peripheral Interface串行外设接口)通信协议与主控制器模块中MCU 进行通讯，所述雨量检测模块为主控制器模块的输入端，接收主控制所发送的指令，并将检测到的数据发送给主控制器。
4.根据权利要求1所述的基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统，其特征在于：所述的主控制器模块采用常见16位汽车级单片机即可满足要求，所述主控制模块采用模糊控制理论对雨量检测数据进行处理，得到相对应的雨量信息。
5.根据权利要求4所述的基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统，其特征在于：模糊控制处理过程具体是：红外反射器将光信号转换成电信号产生电压值，将无雨时所产生电压值V1与当前有雨时产生电压值V2的差值ΔV与ΔV的变化率F作为模糊控制的两个输入，根据已设定的系统变量和系统模糊方式，由模糊控制器输出当前雨量参数，通过通信模块发送至整车控制器。
6.根据权利要求5所述的基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统，其特征在于：所述通信模块采用LIN(Local Interconnect Network，串行通讯网络)总线通信方式，实现了所述雨量检测控制系统与整车控制器的通信，提高了信号可靠性与实时性。
权 利 要 求 书1/1页CN 107272406 A
一种基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统
技术领域
[0001]本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统。
背景技术
[0002]随着汽车自动化水平的提高，消费者对驾驶的安全性和便捷性提出了更高的要求，自动雨刮器作为汽车日常行驶中不可或缺的一部分，其技术升级亟待提高。自动雨刮器的重要组成部分——雨量传感器技术尚未成熟，主要问题在于：数据采集精准度不够高、结构复杂且成本高昂。因此设计一种成本低廉，检测精度高的雨量光线传感器，有着巨大的市场潜力。
发明内容
[0003]本发明要解决的技术问题是现有雨量传感器数据采集不精准，功能较为单一，可靠性不高且成本高昂；从而本发明提供一种结构简单，成本较低，具有较强抗干扰性雨量检测控制系统。
[0004]为解决上述存在的技术问题，本发明采用的技术方案是：基于模糊控制与雨量检测接口芯片MLX7
5310设计一种基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统，其特征在于：所述包括雨量传感器控制系统包括雨量检测接口芯片、红外发射器、红外接收器、主控器模块、通信模块。
[0005]上述基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统，其特征在于：所述红外发射器、红外接收器均与雨量检测接口芯片相连接，所述雨量检测接口芯片采用SPI (Serial Peripheral Interface串行外设接口)通信协议与主控制器模块中MCU进行通讯，所述雨量检测模块为主控制器模块的输入端，接收主控制所发送的指令，并将检测到的数据发送给主控制器。
[0006]上述基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统，其特征在于：所述红外发射器发出红外光通过聚焦投射到前挡风玻璃上，红外光在前挡风玻璃上反射，投射到所述红外接收器，产生初始电压值V1，当前挡风玻璃干燥时接收到的光强与发射光强相比无变化；当有雨滴落在前挡风玻璃检测区域时，由于雨滴破坏了光路在前挡风玻璃的反射条件，使得部分红外光不能按照原光路反射回红外光接收器，产生当前电压值V2，所述雨量检测接口芯片将V1与V2进行AD转换后反馈给主控制器模块。
[0007]上述基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统，其特征在于：所述的主控制器模块采用常见16位汽车级单片机即可满足要求。主控制模块采用模糊控制理论对雨量检测数据进行处理，得到相对应的雨量信息。模糊控制处理过程具体是：将上述V1与V2的差值ΔV与ΔV的变化率F作为模糊控制的两个输入，根据已设定的系统变量和系统模糊方式，由模糊控制器输出当前雨量参数，通过通信模块发送至整车控制器。
[0008]上述基于模糊控制与雨量检测接口芯片的雨量检测控制系统，其特征在于：所述
雨量检测控制系统的通信模块采用LIN(Local Interconnect Network，串行通讯网络)总线通信方式，实现了所述雨量检测控制系统与整车控制器的通信，提高了信号可靠性与实时性。
[0009]本发明相对现有技术有以下优点：
[0010](1)本发明采用雨量检测接口芯片MLX75310，集成化程度高，抗干扰性较强；[0011](2)本发明采用模糊控制方式对数据进行处理，不需要建立精确数学模型，设计简单；
[0012](3)本发明采用LIN总线实现雨量传感器与整车控制器之间的通信，信号可靠性与实时性得到提高，并有效降低成本。
附图说明
[0013]图1为本发明原理框图
[0014]图2为本发明结构组成示意图
[0015]图3为本发明安装位置示意图
[0016]图4为本发明软件设计流程图
[0017]附图标记说明：
[0018]1-雨量检测接口芯片 2-主控制器 3-通信模块
[0019]4-红外接收器 5-红外发射器 6-整车控制器
具体实施方式
[0020]下面结合说明书附图，对本发明的具体工作过程进一步详细说明。
[0021]本发明的实施例如下：
[0022]本发明安装至图3所示挡风玻璃中上部分，与整车LIN总线进行有线连接，通过供电电源将汽车提供的12V电源转为3.3V电源，为主控制器模块2提供稳定可靠电源。所述红外发射器5可采用欧司朗SFH4253红外发射管，所述红外接收器4可采用欧司朗SFH2500FA光电管。所述红外发射器5与红外接收器4均与雨量检测接口芯片1连接，所述雨量检测接口芯片1拥有两路雨量检测通道，为保证数据采集准确性，此处红外发射器选用两个欧司朗SFH4253红外发射管，红外接收器选用两个欧司朗SFH2500FA光电管。两路雨量检测通道可同时进行数据采样，也可单独采样。
[0023]如图4所示，当汽车前挡风玻璃干燥时，主控制模块2通过SPI通信发送信息采集指令给雨量检测接口芯片1，所述红外发射器5发射红外线，红外线经过聚焦入射到挡风玻璃，之后红外线经过挡风玻璃发生全反射，所述红外接收器4接收到的红外光光强度没有变化。所述红外接收器4将光信号转化为电信号，得到初始电压值V1，完成本控制系统的初始化。[0024]当有雨滴落在挡风玻璃检测区域时，由于雨滴破坏了光路在前挡风玻璃的反射条件，所述红外发射器5发射的红外线在经过聚焦入射到挡风玻璃后部分光线被散射，被挡风玻璃反射的光线强度降低，此时所述红外接收器4产生电压值V2。V1与V2由所述雨量检测接口芯片1进行AD转换，将模拟电压值转为数字信号，并通过SPI通信协议发送到主控制器模块2。
[0025]主控制器模块2通过计算V1与V2的差值得到ΔV，ΔV对应当前雨滴大小，ΔV变化
率F对应当前雨滴频率。将ΔV和ΔV变化率F作为模糊控制的输入量，语言分量分布为第一语言变量E和第二语言变量EC，输出为实际雨量大小参数。选取“零(Z)”、“小(MIN)”、“中(MID)”、“大(MAX)”描述系统变量，得到系统子集为{Z，MIN，MID，MAX}，变量的隶属函数选取为三角隶属函数，该模糊控制器的模糊控制方式如下表所示：
[0026]
[0027]表1关于雨量参数的模糊控制方式
[0028]当ΔV＝0时，即代表此时没有雨滴落下，不存在F，此时输出为Z。由此所采集到的数据经过模糊控制处理后得到所需要的雨量大小参数。
[0029]所述通信模块3可采用迈科芯公司的MLX80030作为LIN通信接口芯片，主控制器模块2将雨量大小参数信息串口发送至通信模块3，而后通信模块3将数据发送至整车控制器6，为实现雨刷自动启动，提供精确数据。
[0030]以上所述，仅是本发明的较佳实例，并非对本发明作任何限制，凡事根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
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