Современные транспортные средства имеют сложную конструкцию, которая помимо различных усовершенствованных узлов, агрегатов и механизмов, представлена большим количеством полезных дополнений, среди которых датчик дождя. Однако относительно него в кругах автовладельцев ходят различные противоречивые слухи. Одни утверждают, что это устройство не несет никакой пользы и необходимо лишь для того, чтобы увеличить стоимость авто. По мнению других, от наличия этой опции не меньше пользы, нежели чем от системы ABS. Попробуем разобраться, нужна или нет установка датчика дождя на автомобиль,

Конструкционные и функциональные особенности

Стоит отметить, что появившийся не так давно датчик дождя устанавливался исключительно на авто премиум класса. Однако в дальнейшем он уже стал тем полезным дополнением, которое появилось и на транспортных средствах средней и бюджетной категорий. Помимо этого, в продаже можно встретить различные модификации этого устройства, которые самостоятельно устанавливаются на любую машину. Теперь установить датчик дождя может каждый автолюбитель.

Как это работает

Как работает датчик дождя? Его схема представлена чувствительным элементом, который реагирует на атмосферные осадки, попадающие на лобовое стекло, после чего осуществляется автоматическое включение стеклоочистителей. Большинство моделей транспортных средств имеют многофункциональный датчик дождя, то есть он помимо включения дворников авто, еще управляет работой доводчиков боковых стекол и закрывает люк.

Если на авто установлена такая система, многократно повышается комфорт при управлении в дождливую или снежную погоду, ведь водителю уже не нужно самостоятельно включать стеклоочистители и выбирать оптимальный режим их работы. Это за него сделает электроника.

В основе функционирования датчика заложен принцип преломления ИК-излучения в момент, когда на лобовое стекло попадают капли дождя или снега. Благодаря этой особенности, датчик дождя в авто располагается на внутренней стороне лобового стекла, следовательно, он полностью исключен от контакта с водой. Схема устройства состоит из электронной системы управления и исполнительного механизма (реле), которое запускает электромоторы дворников, и, в зависимости от интенсивности осадков, корректирует их работу.

Конструкция системы управления представлена чувствительным фотоэлементом и светодиодами, которые во время работы датчика излучают инфракрасный свет. Далее ИК-излучение проходит через стекло, и когда оно чистое и сухое, его большая часть отражается от поверхности и улавливается фотоэлементом. Для выравнивания коэффициента преломления на его рабочую зону наносят специальный гель. Но как только на стекло попадает влага, излучение начинает рассеиваться. На основании этих изменений, фотоэлемент датчика подает соответствующие сигналы системе управления, которая на основании заложенных алгоритмов запускает очистители стекол и корректирует их работу.

Заметим, что большинство устройств выпускается не настраиваемыми, то есть реагируют на изменение погодных условий с запозданием. Но все же, датчик дождя имеет больше плюсов:

• снижает утомляемость водителя и повышает комфортабельность при управлении транспортным средством во время выпадения атмосферных осадков;
• повышает безопасность на дороге ввиду того, что водителю не приходится прерываться на переключение режимов работы стеклоочистителей;
• значительно продлевает эксплуатационный ресурс механизма дворников.

Как датчик дождя включается в работу

Устройство начинает работать при включении стеклоочистителей на первое положение, далее, в зависимости от интенсивности осадков блок управления подбирает оптимальные режим работы дворников. Остальные положения очистителей стекла остаются неизменными.

В любом случае не стоит отключать ручное управление дворниками, поскольку нельзя полностью исключить возникновение нестандартной ситуации. Например, случайно попавшие на лобовое стекло брызги луж после дождя, которые не уловил рабочий элемент датчика, либо необходимость очистки стекла от пыли или птичьего помета.

Чтобы исключить ложные срабатывания датчика в сухую погоду, необходимо его отключить, так как щетки очистителей могут повредить сухое лобовое стекло.

Самостоятельная установка датчика дождя на авто

Установить этот полезный аксессуар можно на любое транспортное средство. В случае, когда машина еще находится на гарантии, перед тем как его смонтировать, необходимо выбрать универсальную настраиваемую модель, которая полностью исключает вмешательство в электрическую сеть. В противном случае гарантия будет автоматически исключена. При покупке датчика в его комплектацию обязательно включена подробная схема монтажа, элементы датчика, гель и монтажный клей.

Установка дождевого датчика на авто осуществляется в следующей последовательности:

1. На рабочую поверхность датчика наносится специальный гель, благодаря которому выравнивается коэффициент преломления инфракрасного излучения светодиодов.
2. При помощи входящего в комплект монтажного клея оптическая часть крепится к внутренней стороне лобового стекла.
3. Система управления устройством размещается в монтажном блоке авто вместо реле стеклоочистителей (во время установки главное не ошибиться с положением и маркировкой ключа).
4. Оптическая часть и система управления соединяются проводами, которые маскируются в обшивке стойки.
5. В концовке выставляется необходимая чувствительность.

Самостоятельное изготовление дождевого датчика

Большинство автолюбителей интересует вопрос, как сделать датчик дождя своими руками? Вначале этого необходимо определиться с типом изготавливаемого устройства, досконально знать его принцип действия и подобрать соответствующие схеме детали. С приобретением элементов для самостоятельного изготовления устройства, в принципе, проблем возникнуть не должно. Однако помимо них еще необходим специальный оптический гель, без которого датчик будет работать некорректно.

Как собрать схему датчика дождя

представляет собой простую схему датчика дождя, которую может очень легко построить ученик школьного класса и использовать для демонстрации его относительно полезной функции, возможно, среди своих друзей или на выставке научной ярмарки.

Использование IC 555 в качестве компаратора

Схема в основном построена с использованием IC 555 в качестве компаратора и обычно настроена на определение низкого сопротивления через воду на соответствующих входах.

Давайте попробуем понять, как построить простую схему датчика дождя с использованием IC 555:

На рисунке мы видим довольно простую конструкцию, состоящую из одного активного компонента, которым является IC 555.

Кроме IC, схема просто включает в себя несколько дешевых пассивных компонентов, таких как резисторы и конденсаторы.

Мы знакомы с двумя важными режимами работы IC 555, а именно с нестабильным и моностабильным мультивибрационным режимом, однако IC устроен довольно необычно, совсем как компаратор.

Как это работает

Как показано на рисунке, сенсорные клеммы подключаются к положительному контакту и контакту № 2 микросхемы через резистор R1.

При попадании воды (вследствие дождя) на вышеуказанные входы здесь возникает низкое сопротивление. Предустановка P1 соответствующим образом отрегулирована таким образом, чтобы любой тип воды на сенсорных входах запускал IC соответствующим образом.

Внезапное падение сопротивления на выводе № 2 микросхемы действует как импульс, который превышает потенциал на выводе № 2 более чем на 1/3 напряжения питания.

Эта активация мгновенно переводит выход IC в низкий уровень, вызывая подключенный зуммер. Схема зуммера подробно описана здесь, если вы хотите ее построить.

Пока сенсорный вход остается погруженным под воду, выходной сигнал продолжает работать в описанной выше ситуации.

Однако в тот момент, когда вода удаляется из указанных входных клемм, потенциал на контакте № 2 возвращается к уровню менее 1/3 напряжения питания, что приводит к повышению уровня выходного сигнала, возвращению его в исходное положение и отключению зуммера.

Описанная выше операция эффективно указывает на начало дождя, когда датчик правильно расположен для обнаружения.

Заряд внутри конденсатора C1 удерживает зуммер в течение некоторого времени даже после полного удаления воды из сенсорных входов.

Поэтому значение C1 должно быть выбрано соответствующим образом или может быть полностью устранено, если эта функция не требуется.

Изготовление сенсорного блока.

Объясняемая схема датчика дождя, очевидно, должна быть размещена в помещении, поэтому только клеммы датчика должны быть расположены снаружи с помощью длинных соединительных гибких проводов.

На рисунке показан простой способ изготовления сенсорного блока.

Используется небольшой пластик размером примерно 2 на 2 дюйма, и пара металлических винтов крепится к пластине. Расстояние между шнеками должно быть таким, чтобы никакая остаточная вода не могла застревать или закупориваться между ними, а образование воды поперек шнека обнаруживалось только до тех пор, пока продолжается дождь.

Провода от винтов должны быть аккуратно подключены к соответствующим точкам цепи. Цепь должна быть помещена в подходящий пластиковый корпус вместе с зуммером и батареей.

Перечень деталей

R1 = 1 МОм, R2 = 100 кОм,

P1 = 1 МОм предустановка, может быть заменена постоянным резистором 1 МОм

IC = 555, C1 = 10 мкФ/25 В,

Если приведенная выше схема кажется вам слишком сложной, то, возможно, вы могли бы реализовать ее с помощью одного транзистора и резистора, как показано на следующем рисунке:

Работа приведенной выше схемы довольно проста. Когда капли воды или капли дождя падают на сенсорное устройство, сделанное с помощью головок винтов, вода перекрывает головки винтов, позволяя небольшому электрическому току проходить через металл, вызывая срабатывание базы транзистора. Как только это происходит, транзистор начинает проводить и усиливает проводимость на своих клеммах коллектор/эмиттер.

Это приводит к включению подключенного зуммера, который теперь начинает гудеть или издавать звуковой сигнал, указывая на начало дождя снаружи и предупреждая об этом пользователя.

Генератор датчика дождя

Для приведенной выше схемы требуется готовый зуммер, поскольку он не имеет собственной схемы генератора. В следующей двухтранзисторной версии используется собственный генератор, поэтому готовый зуммер не требуется. Вместо этого будет достаточно небольшого динамика на 8 Ом, который можно использовать для создания резкого тона при обнаружении дождя.

Сенсорный блок снова собирается с помощью двух металлических винтов, закрепленных на пластиковом основании на расстоянии примерно одного сантиметра друг от друга.

Альтернативный датчик дождя/схема сигнализации с использованием микросхемы LM324

Альтернативную версию схемы сигнализации дождя можно увидеть ниже с использованием одной микросхемы LM324

О компании Swagatam

разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете ответить через комментарии, я буду очень рад помочь!

Технология на виду: дворники с датчиком дождя

• автор:
Аль Уильямс

Хотя то, что вы не хотите вручную включать стеклоочистители, когда начинается дождь, определенно является проблемой первого мира, это также одна из тех вещей, решение которых, вероятно, кажется проще, чем есть на самом деле. Ведь можно спросить четырехлетнего ребенка, идет ли дождь, и ожидать разумного ответа. Но как задать этот вопрос компьютеру? Особенно крошечный дешевый компьютер, который работает практически сам по себе.

Вы можете остановиться здесь и подумать, как бы вы это сделали. Измерить электропроводность стекла? Может быть, вода на стекле влияет на его диэлектрическую проницаемость, и вы могли бы измерить результирующую емкость? Современные автомобили тоже не подходят. Проблема сложна, потому что вам нужно решение, которое работает со стеклом и не подвержено ложным срабатываниям из-за грязи или мусора.

Вместо этого они используют инфракрасный свет, направленный под углом на лобовое стекло. Стекло отражает большую часть света обратно к датчику, но вода рассеивает отражение. Если датчик видит меньше обратки, он включает дворники. Где датчик? Это зависит от автомобиля, но [Джефф] услужливо указывает местоположение на автомобилях Toyota в видео ниже.

Обычно вся сборка находится за лобовым стеклом где-то рядом с зеркалом заднего вида. На веб-сайте Clemson Vehicular Electronics Lab есть хорошее описание и графика.

Конечно, автомобильные компании не разрабатывают их с нуля. Они покупают технологии у других компаний, например, у Hamamatsu и других компаний.

Было время, когда вы могли купить комплекты, чтобы добавить это в свой автомобиль, если вы не могли управлять дворниками вручную. Не должно быть слишком сложно свернуть свое собственное, если вы так склонны.

Конечно, есть и другие способы сделать то же самое. Некоторые автомобили Tesla могут использовать свои камеры для пассивного обнаружения дождя. Кроме того, если вам не нужно ощущать стекло, довольно легко измерить влияние намокания на резистор печатной платы.