雨滴传感器的设计
智能小车雨滴传感器实验报告
智能小车雨滴传感器实验报告
智能小车雨滴传感器实验报告
一、实验目的：
通过安装雨滴传感器，使智能小车能够在下雨时自动寻找避雨的地方，以保护电路和电子元件的安全。
二、实验器材：
1. 智能小车
2. 雨滴传感器模块
3. Arduino开发板
4. 连接线
5. 电脑（用于编程）
三、实验步骤：
1. 连接电路：将雨滴传感器模块与Arduino开发板通过连接线连接起来。
确保连接正确，并且连接牢固。
2. 编写代码：使用Arduino开发软件，编写代码实现接收雨滴传感器的信号，并判断是否下雨。
3. 上传代码：将编写好的代码上传到Arduino开发板上，确保上传成功。
4. 测试实验：将智能小车置于模拟下雨场景中，观察雨滴传感器的反应。
如果下雨，小车应该能够寻找避雨的地方自动停下来。
四、实验结果与分析：
经过多次实验，我们发现智能小车能够在下雨时准确地检测到雨滴，自动停下来避雨。
这样可以有效保护电路和电子元件的安全，延长智能小车的使用寿命。
五、实验总结：
本实验成功地利用雨滴传感器实现了智能小车的雨天避雨功能。
这对于智能车辆在恶劣的天气条件下行驶非常有帮助，也是智能交通系统中一个重要的应用场景。
希望通过这次实验能够对学生们的科技创新能力有所提高，激发他们对科学和技术的兴趣。
智能晾衣架控制电路
智能晾衣架控制电路072232074 电科2班林勇强设计思路利用EM78447A单片机作为智能晾衣架的核心控制芯片。
该芯片是台湾义隆公司推出的8位单片机。
其主要特点是：它的内部包括算术逻辑单元(ALU)、容量为4K*13的只读存储器(ROM)、20个输入／输出(I／O)、148个通用数据寄存器可直接寻址使用、9个特殊功能寄存器、具有五级堆栈，具有编程简单、外围电路简单、可靠性高，而价格便宜等优点。
利用雨滴传感器和光照传感器来识别晴雨天气。
单片机EM78447A接收来自传感器的信号后发出晾衣服架收缩或伸张功能的指令，使晾衣服架自动收缩或伸张，有效地避免在下雨时，衣服无人收起而被雨淋湿了，或在阳光强烈时，衣服没有被阳光充分地晾晒。
同时，增加两个手动按钮，手动按钮的信号同样送至单片机EM78447A进行处理，用于晾衣服架收缩或伸张的手动控制。
硬件电路设计(1)雨滴传感器电路的设计雨滴传感器电路的如图1 所示。
集成运放采用LM358。
集成运放A1构成电压比较器电路。
当没有雨滴落在由敷铜板做成的传感器上面时，集成运放A1输出高电平(raindrop signal=1)。
当雨滴落在由敷铜板做成的传感器上面时，集成运放A1输出低电平(raindropsignal=0)。
(2)光照传感器电路的设计光照传感器电路如图2所示。
集成运放A2构成电压比较器电路。
调节电位器RP1，使在阴天的情况下，集成运放A2输出高电平(beam signal=1)，当太阳光照到光敏元件3DU11时，集成运放A2输出低电平(beamsignal=0)。
(3)单片机EM78447A硬件电路的设计单片机EM78447A硬件电路如图3、所示。
单片机EM78447A为低频工作方式,晶振频率选用23768Hz。
C1选用25pF，C2选用15pF。
R6～R11均10KΩ，R12、R13均为1KΩ，D1、D2选用1N4001，两只三极管选用9014，J1、J2选用直流12V继电器(容量为2A)，D3、D4分别为红色、绿色发光二极管。
光感式雨滴传感器原理
光感式雨滴传感器原理
光感式雨滴传感器是一种可以检测雨水的传感器。
它的原理是利用光线的反射、散射等变化来判断是否有雨滴落到传感器的探头上。
该传感器的外观通常为一个圆柱形的套管，其中装有一根玻璃或塑料的探头，在探头的一端会安装一个LED灯和一个光敏元件。
当雨滴落在探头上时，会产生反射和散射的现象，这样光线就会发生变化，被感知到的反射光信号经过算法处理后就可以得出是否有雨滴落在传感器上。
具体来说，光敏元件通常是一个光电二极管，当有光照射时会产生电流，因此，LED 灯发射的光线会被探头散射回来，散射回来的光线会产生不同的反射角度，而当有雨滴落到探头上时，会通过反射、折射和散射等现象改变反射光线的角度、强度和波长等，这些变化被光敏元件感知后会输出相应的电信号。
传感器会通过算法将这些信号转换成数字信号，这样就可以用来表示是否有雨滴落到了传感器探头上。
为了避免误差，光感式雨滴传感器通常会设置一个阈值，当反射光信号强度超过一定的值时，才能判断为有效的雨滴。
除了光感式雨滴传感器，还有一种声波式雨滴传感器。
声波式雨滴传感器原理是利用自由落体的原理，当雨滴落到探头上时，会产生声波，传感器发射声波后，通过记录返回的声波时间，就可以算出雨滴落下的时间和数量。
雨滴传感器设计说明书
雨滴传感器设计说明书产品名称：班级：小组成员：指导教师：一、实现功能：1.汽车在雨天或雪天行驶时，车窗易被雨滴、雪片遮盖，妨碍驾驶员的视线。
设置自动刮水系统，其中的雨滴传感器用于检测出雨量，并利用控制器将检测出的信号进行变换，根据变换后的信号自动地按雨量设定刮水器的间歇时间，以便随时控制刮水器电动机，确保了行车的前方视野。
2.二、工作原理：1、.zigbee板介绍zigbee开发板是一款旨在开发、演示各种Zigbee相关产品应用的强大zigbee开发板，支持CC2430、CC2431等芯片的zigbee开发，但并不局限于此，板上丰富的硬件资源允许用户评估、开发、演示其它类型的射频产品等。
配套的zigbee母板是国内首款将zigbee协议分析仪、图形点阵LCD显示屏、语音电路、Joystick及多种传感器等硬件资源集成于一体的高性能zigbee开发板，其结构紧凑，性价比很高。
用户可以方便地使用该套件的硬件资源和配套的zigbee stack协议栈源码、示例C51源码及各种评估软件等快速开发自己的应用系统。
该zigbee开发板也可用于教学、实验等。
1.采用 TI 最新一代 ZIGBEE 芯片 CC25302.支持基于 IEEE802.15.4 的 ZIGBEE2007/PRO 协议3.采用 WXL 标准的 20 芯双排直插模式接入网关主板和感知节点实物图：2、传感器模块传感器介绍：1、传感器采用双面材料，大面积5.0*4.0CM, 并用镀镍处理表面，具有对抗氧化，导电性，及寿命方面更好的性能;2、比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，过15mA;3、配电位器调节灵敏度;4、工作电压3.3V-5V5、输出形式:数字开关量输出(0和1)和模拟量A0电压输出;6、设有固定螺栓孔，方便安装7、小板PCB尺寸: 3.2cmx 1.4cm8、使用宽电压LM393比较器.原理图：实物图：工作原理：接上5V电源电源灯亮，感应板上没有水滴时，DO输出为高电平，开关指示灯灭，滴上一滴水，DO输出为低电平，开关指示灯亮，刷掉上面的水滴，又恢复到，输出高电平状态。
雨滴传感器设计说明书
雨滴传感器设计说明书产品名称：班级：小组成员：指导教师：一、实现功能：1.汽车在雨天或雪天行驶时，车窗易被雨滴、雪片遮盖，妨碍驾驶员的视线。
设置自动刮水系统，其中的雨滴传感器用于检测出雨量，并利用控制器将检测出的信号进行变换，根据变换后的信号自动地按雨量设定刮水器的间歇时间，以便随时控制刮水器电动机，确保了行车的前方视野。
2.二、工作原理：1、.zigbee板介绍zigbee开发板是一款旨在开发、演示各种Zigbee相关产品应用的强大zigbee开发板，支持CC2430、CC2431等芯片的zigbee开发，但并不局限于此，板上丰富的硬件资源允许用户评估、开发、演示其它类型的射频产品等。
配套的zigbee母板是国首款将zigbee协议分析仪、图形点阵LCD显示屏、语音电路、Joystick及多种传感器等硬件资源集成于一体的高性能zigbee开发板，其结构紧凑，性价比很高。
用户可以方便地使用该套件的硬件资源和配套的zigbee stack协议栈源码、示例C51源码及各种评估软件等快速开发自己的应用系统。
该zigbee开发板也可用于教学、实验等。
1.采用 TI 最新一代 ZIGBEE 芯片 CC25302.支持基于 IEEE802.15.4 的 ZIGBEE2007/PRO 协议3.采用 WXL 标准的 20 芯双排直插模式接入网关主板和感知节点实物图：2、传感器模块传感器介绍：1、传感器采用双面材料，大面积5.0*4.0CM, 并用镀镍处理表面，具有对抗氧化，导电性，及寿命方面更好的性能;2、比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，过15mA;3、配电位器调节灵敏度;4、工作电压3.3V-5V5、输出形式:数字开关量输出(0和1)和模拟量A0电压输出;6、设有固定螺栓孔，方便安装7、小板PCB尺寸: 3.2cmx 1.4cm8、使用宽电压LM393比较器.原理图：实物图：工作原理：接上5V电源电源灯亮，感应板上没有水滴时，DO输出为高电平，开关指示灯灭，滴上一滴水，DO输出为低电平，开关指示灯亮，刷掉上面的水滴，又恢复到，输出高电平状态。
雨滴传感器报告
雨滴传感器报告介绍雨滴传感器是一种用于检测雨水的设备，广泛应用于气象观测、农业灌溉、智能家居等领域。
本报告将对雨滴传感器的原理、工作方式以及应用进行详细介绍。
一、原理雨滴传感器基于电导率原理来检测雨水的存在。
当雨滴接触到传感器表面时，雨水中的离子会导电，进而改变传感器的电阻值。
通过测量电阻的变化，可以判断雨滴的存在与否。
二、工作方式雨滴传感器通常由两个电极组成，它们之间的距离非常接近，形成一个微小的空间。
当没有雨滴接触传感器表面时，电极之间的电阻非常高，接近无穷大。
而当有雨滴接触到传感器表面时，雨水中的离子导致电阻变小，从而形成一个电路。
传感器可以通过接入外部电路进行测量。
常见的方法是将传感器接入一个恒流源电路，然后测量电压的变化。
根据电压的变化可以推导出传感器表面的湿度，从而判断是否有雨滴存在。
三、应用1. 气象观测雨滴传感器在气象观测中有着重要的应用。
通过安装多个雨滴传感器在不同的位置，可以实时监测雨水的分布情况和强度。
这对于研究降水变化、预测雨水的时间和位置具有重要意义。
2. 农业灌溉雨滴传感器在农业灌溉中也扮演着重要角色。
通过安装在农田中的雨滴传感器，可以实时监测雨水的降落情况。
一旦检测到降雨，系统可以自动停止灌溉，从而节约水资源并减少浪费。
3. 智能家居在智能家居系统中，雨滴传感器可以作为自动化控制的一部分。
通过连接到智能家居中枢，雨滴传感器可以触发一系列的操作，例如关闭窗户、关闭室外灯光等。
这不仅提高了家居的智能化程度，还能为用户提供更便利和舒适的居住环境。
结论雨滴传感器通过测量电阻的变化来检测雨水的存在，多用于气象观测、农业灌溉和智能家居等领域。
它的原理简单，功能强大，为我们提供了许多便利和效益。
随着科技的不断发展，相信雨滴传感器将在未来的应用领域中发挥更加重要的作用。
滴水传感器课程设计
滴水传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解传感器的基本概念，掌握滴水传感器的工作原理；2. 学生能够描述滴水传感器在生活中的应用，了解其在自动化控制系统中的重要性；3. 学生能够掌握有关物理量的基本单位及其转换。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的滴水传感器电路；2. 学生能够通过实验，观察并分析滴水传感器的性能，提高实验操作能力；3. 学生能够运用科学方法，解决与滴水传感器相关的实际问题。
情感态度价值观目标：1. 学生对传感器技术产生兴趣，培养科技创新意识；2. 学生在实验过程中，学会合作与交流，培养团队精神；3. 学生通过学习传感器在生活中的应用，增强环保意识，认识到科技与生活的紧密联系。
课程性质：本课程为物理学科拓展课程，以实验和实践为主，注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：学生为初中生，具有一定的物理知识和实验操作能力，对新鲜事物充满好奇。
教学要求：结合学生特点，以实践为主，理论联系实际，激发学生的学习兴趣和探究精神，提高学生的综合素养。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续学习打下基础。
二、教学内容1. 传感器基本概念：介绍传感器的定义、分类和作用，以滴水传感器为例，讲解传感器在自动化控制系统中的应用。
2. 滴水传感器工作原理：详细讲解滴水传感器的工作原理，包括物理原理、电路原理等。
3. 滴水传感器性能参数：介绍滴水传感器的关键性能参数，如灵敏度、响应时间、稳定性等。
4. 滴水传感器电路设计：结合课本内容，讲解如何设计简单的滴水传感器电路，包括电路图、元件选择等。
5. 实验操作与数据分析：安排实验，让学生动手操作滴水传感器，观察并记录实验数据，分析传感器性能。
6. 传感器应用案例：介绍滴水传感器在实际生活中的应用案例，如智能灌溉、水位监测等。
教学内容安排与进度：1. 第一课时：传感器基本概念、滴水传感器工作原理。
2. 第二课时：滴水传感器性能参数、电路设计。
雨滴传感器设计
压电式雨滴传感器0*级机械设计与制造2班** 086112004*9摘要：行车过程中，下雨时传感器检测到有雨滴后，刮雨器就自动工作在高速或低速状态（跟据检测到的雨滴的大小）的高性能的传感器，至少可以将现在的刮雨器减少3个开关。
现在开发的雨滴检测刮雨器将雨滴传感器检测出的雨滴转变成电信号，根据电信号的大小，自动设定刮雨器工作的时间间隔，控制刮雨器动作。
下面论文中主要介绍使用压电式压电振子的传感器检测雨滴大小强弱来控制刮雨器工作的。
关键字：压电式传感器、电压放大器、单片机一、传感器原理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1-1压电振子受到雨淋，按照雨滴的强弱和雨量做振动。
图1-1 压电振子传感器如图1-2雨滴冲击能量变换成电压波形，然后再输入到挂雨控制器。
该电压波形的积分值（斜线部分的面积）与莫一定值的速度对应，这样就可以控制刮雨器的运动速度。
图1-2 振子振动转化成电信号二、传感器的组成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2-1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。
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雨滴传感器的设计
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 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。
1.传感器原理
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。
2.传感器的组成
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2-1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
、引言
现在,汽车中已经安装了越来越多的传感器以增加主动和被动安全性，一种具有极高的市场渗透性的传感器是雨水传感器，以增加舒适性和安全性[1]。
据统计,全世界雨天行车有7%的事故是由于驾驶员手动操作雨刷引起的，采用雨水感应式自动雨刷控制系统使驾驶员免除手动操作雨刷的麻烦，有效地提高了雨天行车的安全性。
国内外许多汽车厂商研制以雨水传感器为基础的汽车自动雨刷控制系统，来代替传统的机械结构的雨刮器。
如果开发出行使中检测到雨滴后, 雨刮器就自动工作的高性能的传感器,至少可以将现在的雨刮器减少3个开关。
现在开发的雨滴检测雨刮器，将雨滴传感器检出的雨水强度实时测量值变成电信号，根据电信号
的大小，自动设定雨刮器工作的时间间隔，控制雨刮器动作。
目前市场上的雨水传感器大都是依据以下三种工作原理制成的：利用压电振子的传感器、利用静电电容的传感器、利用光强变化的传感器。
第一种和第二种是要把雨水传感器安装在汽车的外面，雨滴直接滴在传感器上，第三种把雨水传感器安装在风挡玻璃驾驶室一侧，通过雨滴滴落在玻璃上引起反射光强的变化感应传
感器。
利用光强变化的雨水传感器光源基本可分为可见光和红外光两种，可见光易受外界环境的影响，红外光受外界环境影响小，且易于检测。
本文提出的雨水传感器就是利用红外光强的变化，把半导体发光元件和感光元件配成一对，从发光元件发出的光信号，如果在光路途中遇到雨滴落下，由于光的散射，光强减弱，可利用光强的衰减信号控制雨刮器的动作。
水传感器工作原理
1、光学原理
光线射在两种介质分界面上，当一部分光线射入另外一种介质时，光线传播方向发生改变，这称为折射。
在第二种介质中折射光线和分界面法线n0 的夹角称为折射角。
入射角i和折射角r有下述关系：
21nr
sini
sin=
（1）式中,21n—第二种介质对第一种介质的相对折射率。
光从光密介质（折射率n较大）射入光疏介质（折射率n较小）时，如果入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，光全部反射回原来介质，这种现象叫做全反射。
折射角变成90°时的入射角叫做临界角。
全反射的条件是，光从光密介质向光疏介质入射，入射角等于大于临界角。
本文设计的传感器就是根据全反射光学原理制成。
空气的折射率是1，
水的折射率是
1.33，
玻璃的折射率是
1.5。
根据式（1）计算得出，光从玻璃入射到空气中的临界角是42°，光从玻璃入射到水中的临界角是
63°。
2
、工作原理
雨水传感器由红外光发射电路和红外光接收电路组成。
如图
1
所示。
由红外光发射元件发出的红外光以全反射角度在挡风
玻璃的外表面反射，其角度必须在
42°
（玻璃-空气）
和
63
°（玻璃-水）之间。
如果在挡风玻璃上有水，一些光会双
倍射出，且这会引起红外感光元件接收到的反射光减弱。
从发射元件发出的光反射到接收装置的挡风玻璃区域被称之为传感器的“敏感区域”，仅当雨水滴到这个区域时，
才可以被探测出来。
为使系统灵敏可靠，挡风玻璃区域和灵敏区域之间必须要有一个较好的比例
[1]。
如图
2
所示。
三、
硬件设计与实现
、红外发射电路
红
外
发
射
管
采
用
硅
光电二极管，它具有暗电流小，噪声低，受温度影响小，价格便宜等优点。
红外发射管三个并联，采用脉宽调制驱动，工作在38kHZ
的频率下。
采用这
种方式可以减少发射电路的功耗。
脉冲发生器采用555
电路构
成。
如图
3
所示，经式
(2)
（
3
）（
4
）
计算
[2,3]
，得出
R
1
、
R
2
、
C
1
值。
微调节
R
，使脉冲频率为
38kHz。
由于红外光
线肉眼看不见，所以电路中加入
LED
指示灯来指示红外发射管是否在工作。
1
2
1
1
)
(
7
.
C
R
R
t
p
+
=
（
2
）
1
2
2
7
.
R t p =
（3 ）
1 1
2 ) 2 ( 44 . 1 1 C R R T f + = =
（
4
）
2
、红外接收电路
红外接收电路通常由光接收二极
管、放大电路、带通滤波器、检波电路
等组成。
放大电路的任务是对光脉冲信号进行线性放大和整形。
带通滤波器的任务是进行频率选择，滤除干扰信号。
检波电路滤掉载频后检出的原始信号
[3]。
因而电路比较复
杂，体积也比较大。
本文设计的接收电路采用德律风根公司
（
Vishay
）
的红
外专用集成接收芯片
TK1838
，将各功能电路封装在一起，
以实现接收脉冲编码信号调制的红外光信号，塑料封装可滤除可见光。
内部结构如图
4
所示。
1
脚为输出，
2
脚接地，
3
脚电源接
+5V。
TK1838
只有接收到
38kHz
的脉冲信号才会作用。
它具
有微型一体化塑料封装、体积小、可靠性高、内部屏蔽、抗干扰光能力强、
5V
供电、功耗低、输出信号灵敏、价格
便宜等优点。
内部集成了放大、滤波、解调及其控制电路，1
脚直接输出高低电平。
当
TK1838
接收不到
38kHz
的脉冲
信号时，
1
脚输出高电平；当接收到
38kHz
的脉冲信号时，。