基于MLX90614的汽車(chē)玻璃防霧控制器的設(shè)計(jì)
引言
隨著經(jīng)濟(jì)收入與汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,隱患也隨之而來(lái)。因汽車(chē)擋風(fēng)玻璃起霧而導(dǎo)致汽車(chē)駕駛員在駕駛過(guò)程中視線模糊造成交通事故的主要原因之一。當(dāng)今，有很多型號(hào)的車(chē)都有除霧檔位，然而，駕駛員對(duì)HVAC系統(tǒng)的使用時(shí)機(jī)不當(dāng)同樣會(huì)造成大量能源消耗或者事故的發(fā)生。由此可見(jiàn)，智能除霧是不單獨(dú)是一個(gè)駕駛安全的保證，并且也節(jié)省了汽車(chē)的能耗。本文是通過(guò)對(duì)汽車(chē)玻璃起霧的原因分析，選配適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳎瑏?lái)實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)汽車(chē)擋風(fēng)玻璃起霧控制器。
1、檢測(cè)原理
大氣中的水分達(dá)到了飽和狀態(tài)后,在空氣中附在塵土上面就形成水滴或者霧氣,附在玻璃上面就形成所謂的霧.這是因?yàn)榭諝庵氐穆饵c(diǎn)很高,空氣中的濕度遇到冰冷的固體后形成了飽和狀態(tài)?？梢?jiàn)，擋風(fēng)玻璃上面形成的霧最主要的原因是擋風(fēng)玻璃的溫度下降并至于車(chē)廂內(nèi)空氣露點(diǎn)的溫度。
我們可以根據(jù)這個(gè)原理，通過(guò)MLX90614傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)廂內(nèi)的溫度。MLX90614傳感器是邁來(lái)芯公司專(zhuān)為空間區(qū)域溫度檢測(cè)而定制的產(chǎn)品，TO-39封裝內(nèi)集成了對(duì)紅外靈敏的熱電堆探測(cè)器芯片和信號(hào)處理ASSP(專(zhuān)用集成電路)芯片。由于集成了低噪聲放大器，17位ADC和強(qiáng)大的DSP單元，使得高精度的溫度計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。它具有體較小、成本低等特點(diǎn)，出廠校準(zhǔn)溫度范圍寬，在0-50℃范圍內(nèi)精度可達(dá)到0.5℃，單電壓3V/5V，采用SMBUS/PWM接口，產(chǎn)品等級(jí)符合車(chē)用標(biāo)準(zhǔn)，出廠設(shè)置為SMBus輸出，在整個(gè)溫度測(cè)量范圍內(nèi)的分辨率為0.02°C。
圖1. MLX90614傳感器
圖2. MLX90614精度表格
從以上分析，采用MLX90614傳感器完全可以滿足要求。
2、硬件電路設(shè)計(jì)
在汽車(chē)玻璃智能防霧控制器上，硬件電路主要包括電源LDO電路、主控制器電路、基于MLX90614傳感器檢測(cè)電路等組成。
圖3. 系統(tǒng)組成框圖
2.1、LDO電路
在汽車(chē)玻璃智能防霧控制器中，采用是48V降壓至5V，然經(jīng)過(guò)專(zhuān)用的LDO芯片，達(dá)到理想的電壓。在本方案中，我們采用了集RN5RT33AATR芯片降至3.3V。
圖4. LDO濾波電路
2.2、MLX90614傳感器驅(qū)動(dòng)電路
作為本文中關(guān)鍵器件MLX90614傳感器，支持SMBUS和PWM接口方式。本文均把這兩種方式列出。但是我們推薦SMBUS方式，因?yàn)檫@是兼容汽車(chē)接口。
圖5. MLX90614的PWM輸出驅(qū)動(dòng)電路
MLX90614有鉗位二極管，連接SDA/SCL和VDD之間，以提供給MLX90614器件電源，而使SMBUS線不成為負(fù)載。
圖6. MLX90614的SMbus輸出驅(qū)動(dòng)電路
在EEPROM配置為PWM，POR之后，PWM模式是自由運(yùn)行的。對(duì)于PWM工作模式，SCL引腳必須為高電平。
2.3、MCU電路設(shè)計(jì)
在本方案中，我們選用了性?xún)r(jià)比較高的瑞薩單片機(jī)作為MCU，其型號(hào)為R5F101AG。主控制器主要完成了與MLX90614的驅(qū)動(dòng)與通信、數(shù)據(jù)分析與處理。
圖7. 主控器電路
3、軟件設(shè)計(jì)
在軟件設(shè)計(jì)方面，主要包括初始化、MLX90614的配置、MLX90614數(shù)據(jù)讀取與溫度計(jì)算等。
void main()
{ uint Tem; //溫度變量 uint Temh;
SCK=1;
SDA=1;
delay(4);
SCK=0;
delay(1000);
SCK=1;
screen_initial();
while(1) {
Tem=readtemp(); //讀取溫度
display(Tem); //顯示溫度
Temh=wreadtemp();
displayw(Temh);
delay(10000);
} }
4、結(jié)論
MLX90614是一款適合于區(qū)域溫度檢測(cè)應(yīng)用的片上系統(tǒng)傳感器。此芯片是專(zhuān)門(mén)為汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用所設(shè)計(jì)，當(dāng)然同樣也適用于基于區(qū)域溫度檢測(cè)方面的應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)的汽車(chē)玻璃智能防霧控制器就是一個(gè)典型的例子。
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