压电式雨滴传感器原理及用途

压电式雨滴传感器由振动板、压电元件、放大器、壳体及阻尼橡胶构成，如图10-24所示，其核心部分是压电元件。

振动板的功用是接收雨滴冲击的能量，按自身固有的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信号。雨滴检测用传感器上的压电元件结构如图10-25a所示。它是在烧结钛酸钡陶瓷片两侧加真空镀膜电极制成的，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，如图10-25b所示。当雨滴滴落在振动板上时，压电元件上就会产生电压，电压大小与加到板上的雨滴的能量成正比，一般为0.5～300mV。放大电器将压电元件上产生的电压信号放大后再输入到刮水器放大器中。放大器由晶体管、IC块、电阻、电容等部件组成。

图10-24 压电式雨滴传感器的构造

图10-25 压电式雨滴传感器压电元件结构及工作原理

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，它的支撑刚性还可以避免对振动极的振动工况产生干扰。

汽车上所用的间歇式刮水系统的构成如图10-26所示。该系统由雨滴传感器代替了无级调整式间歇刮水器系统内设定刮水间歇时间的可变电阻器。雨滴传感器安装在发动机盖板上，从其承受的雨滴强度与频率感知雨量的大小。间歇式刮水系统根据实际雨量自动控制刮水器雨刷动作次数，使它在3～52次/min范围内变化。为了使小雨中汽车行驶方便，刮水器可置于“AUTO”（自动）档位。如果想使刮水器任意动作，可按下“MIST”开关，则刮水器在按下状态中，以“LOW”方式动作。无雨时，如将刮水器置于“AUTO”位置，则刮水器雨刷将以3次/min的速度间歇动作。(www.xing528.com)

图10-26 间歇式刮水系统的组成

自动刮水器控制系统电路如图10-27所示。当雨滴触及传感器表面时，在传感器内部产生随雨滴强度和频率变化的电压（A点在压电元件上发生与雨滴运动能量成正比的电压波形），该电压波形经传感器内部放大电路放大（B点），储入功率放大器内的充电电路。当储入充电电路的电压信号达到一定值（U₀）时，经过比较电路输入刮水器驱动电路，刮水器随即开始动作。

图10-27 自动刮水器控制系统电路

由于间歇时间（t）与充电电路电压达到U₀的速度成正比，所以雨滴能量越高，车速越快，间歇时间也越短；反之，则越长。