红外车用雨量传感器测试装置的设计

　　笔者设计的基于转盘反射机理的红外车用雨量传感器测试装置如图1所示,具有可操作性高、可重复性强、测试装置简单、安装调试方便、占地小等优点。图1也是国外车用雨量传感器型号为“VW 1 JO 955559”的技术规范上的测试装置原理图。

　　图1中被测件代表红外雨量传感器,技术规范上对测试装置的要求是:转盘上绘有黑白两色(其中黑色扇区为30度),转盘到被测件的距离为30mm,转盘的转速为30~60r/min,转速的快慢代表雨量大小,越快表示雨量越大。

　　笔者根据测试装置的原理图和技术规范要求,对该测试装置进行了一些功能扩展和实现。传感器感知测试装置信号的大小以后发命令给雨刮控制器,雨刮控制器根据信号大小驱动刮水电机工作在停止、间歇、低速、高速这4个档位上。

　　1　系统的总体设计

　　1.1　设计原理和功能

　　测试装置采用的设计原理是:测试台的转盘由黑色区域和白色区域组成,黑色区域能吸收红外光,白色区域能反射红外光。转盘转动过程中,黑色区域吸收红外光,引起红外反射量的减少,转盘转动一周,引起红外雨量传感器敏感端面各处红外反射光照度不均匀变化,根据接收端接收到的红外光照度变化来判断转盘的转速大小。转盘的转速就相当于雨量的大小,转盘的旋转速度由一个步进电机控制。

　　根据技术规范要求,设计的雨量传感器测试装置具有以下功能:电机可控制转盘在5~250r/min之间做任意速度调节;同步发出信号和采集信号来控制雨刮控制器的驱动电机;采用上下位机的通信对采集的信号进行处理;转盘和被测件之间的距离可以调整。

　　1.2　总体结构设计

　　整个测试装置设计主要分为底座、支架、转盘的设计。

　　金属板底座应有一定的重量,使装置不宜倾倒,底座最好能做表面绝缘处理。金属支架用于固定待测传感器;支架由支柱和传感器槽构成;应能调节传感器槽的位置(即调节传感器端面到转盘的距离)。转盘的直径至少要和传感器直径一样大。

　　2　硬件电路设计

　　测试装置的硬件电路结构如图2所示,以8位单片机STC12C5404AD为核心。

　　单片机输出的控制信号通过电机驱动器ST-24HB来实施步进电机的控制,驱动器上的2个引脚控制转速:一个接地,另一个给一定时间的脉冲电流,电机便可连续转动起来;改变脉冲电流的时间间隔,就可改变转速。控制转向的2个引脚分别接高、低电平,只需反接就可改变方向。

　　通过不同按键可控制电机运行状态,即控制电机的启/停、调速、单步运行(旋转一圈),以方便测试的需要。增加串口通信的目的是增加调速的方便性,并显示信号的处理结果。