专利名称：采用超声波和传感器的车灯清洗装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种车灯清洗装置及方法，尤其涉及一种在不同工作条件下，采用高、 低频率超声波及湿度传感器的车灯清洗方法。
背景技术：
汽车车灯照明状况成为夜间或环境光线差的条件下安全行驶的重要因素。在阴雨 天气环境下，车灯灯罩上会出现雨水、雾珠、污渍等，影响照明效果，甚至导致交通事故；在 气温较低的雨、雪恶劣天气情况下，车灯灯罩同样会产生冰珠、霜冻等，同样会影响车灯的 照明效果。现有车灯清洗技术中，很少考虑到车灯在不同环境下工作时采用最优的清洗方 式。公开号“CN2815792Y”名称为“车灯清洗装置”的中国专利公开了一种车灯清洗装 置，该装置包括灯玻璃、超声波发生器、超声波换能元件，超声波换能元件与超声波发生器 通过导线连接并安装在灯玻璃上，水泵的一出水口在灯玻璃上。但是，专利中并未考虑到车 灯在不同工作环境下所采用的超声波频段和采用多大功率的超声波。当用户所采用的超声 波频段较低时，无法清洗车灯灯罩上的污渍；当用户采用的超声波频段较高时，会产生空化 腐蚀现象，影响灯具的使用寿命。只是一些露珠、雨水滴或恶劣天气使车灯灯罩上出现冰霜 的凝结时，应采用不同功率和频段的超声波进行清洗，而现有的技术中并未涉及。在汽车持 续行驶中，为了防止水雾的凝结，应不断进行自动清洗，而现有的技术中也未涉及。因此，如何克服上述技术缺陷，提供一种根据车灯工作环境确定使用何种频段超 声波，并进一步提供一种利用湿度传感器进行自动清洗的方法，是目前迫切需要解决的问 题。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用合适频段的超声波车灯清洗装置及方法，且采用湿 度传感器自动清洗。克服了因超声波频段选择不当，灯具表面污渍难以清除干净的不足，减 少灯具的使用寿命等技术缺陷。本发明实现上述目的采用的技术方案是一种采用超声波和传感器的车灯清洗装 置及方法，主要由灯罩、湿度传感器、单向阀出水口、超声波发生和换能装置组成，所述灯罩 上方围绕其安装有一排细小的单向阀出水口，在灯罩内壁下方配备有一超声波发生和换能 装置，位于车灯灯罩外正下方有一湿度传感器，湿度传感器测量相对湿度值以PWM信号发 送至单片机，当相对湿度达到预设值后，单片机发出控制信号启动超声波发生器，进行自动 清洗；在用户主动要求清洗时，单片机根据用户需要发出两路控制信号，一路启动单向阀出 水口流出清洗液，另一路启动超声波发生器，超声波发生器发出的高频振荡信号经超声波 换能器转化成机械振动，清洗灯罩表面；超声波发生和换能装置由超声波换能器和超声波 发生器集成在一 PCB上，根据灯罩面积大小可以有若干个组合。当车灯在雪等恶劣天气下工作时，车灯灯罩会因环境温度低而在灯罩外表面结上一层冰霜，若用一些利器对其进行清除，会使灯罩表面出现划痕，影响灯罩使用寿命，不利 于光线出射。此时，可以采用较高功率、频率的超声波对灯罩进行清洗，既可以将灯罩表面 的冰霜去除不会凝结，又可以消除因操作不当对灯罩表面的损坏，其采用的频率为37KHZ、 38KHZ、39KHZ 或 40KHZ。当车灯在普通环境如雨水、有雾的条件下工作时，车灯灯罩外表面只是因附有雨 水、雾珠并夹杂灰尘时，不需要使用功率和频率较高的超声波，选择功率和频率较低的超 声波即可容易地去除灯罩表面的污渍，可以避免能源使用不当的浪费，其采用的频率为 32KHZ、33KHZ、34KHZ 或 35KHZ。所述的湿度传感器的敏感元件镶嵌在车灯灯罩正下方，敏感元件配有过滤罩(保 护膜)，与灯罩外空气接触便于测量环境的相对湿度值，其它部分安装在灯罩内壁内，以避 免传感器的外壳部分长期暴露在外界环境中而使其老化。只有在车灯工作的情况下才根据环境相对湿度值进行自动清洗，自动清洗时，自 动启动超声波发生器以较低频率对车灯灯罩表面进行清洗，超声波发生器间断地发出超声 波，持续时间为数十秒，然后停止，延迟一段时间后继续发出超声波。清洗液可以从单向阀均勻地流到灯罩表面，所述的单向阀出水口均勻的排列在围 绕车灯灯罩的上方，以使灯罩表面都能覆盖到清洗液，不会出现死角，避免灯罩因没有流到 清洗液而无法清除其表面的污渍，单向阀具有防止外界灰尘等污染、堵塞出水口通道的作 用。所述的超声波换能器安装在灯罩内壁下方不影响车灯LED发出光线的位置，且根 据灯罩面积的大小可以在灯罩内壁下方安装若干个超声波换能器的组合。本发明提供的技术方案的有益效果是，提供一种在不同工作环境下采用不同频段 超声波的方法，根据灯罩污渍程度选择合适频率超声波的方法，并利用湿度传感器自动清 洗，改善车灯照明效果、灯罩清洁度，降低了因清洁不当对车灯灯罩的损害，延长灯具使用 寿命ο通过结合下述附图对本发明的实施例的说明，对其有进一步了解。
图1为本发明车灯结构的主视图。图2为本发明车灯结构的剖视图。图3为本发明车灯清洗方法的电路方框图。图中1.灯罩，2.湿度传感器，3.单向阀出水口，4.超声波发生和换能装置，5.大 功率LED。
具体实施例方式本发明提供一种采用超声波和传感器的车灯清洗装置，其结构及流程图如图1至 图3所示，主要由灯罩1、湿度传感器2、单向阀出水口 3、超声波发生和换能装置4组成。其 中，灯罩1上方围绕其安装有一排细小的单向阀出水口 3，在灯罩1内壁下方配备有一超声 波发生和换能装置4，位于车灯灯罩1外正下方有一湿度传感器2，测量相对湿度值并转化 为PWM信号，发送至单片机，单片机发出控制信号至超声波发生器，超声波发生和换能装置4由超声波换能器和超声波发生器集成在一 PCB上。当道路上有积水时，在行驶的过程中，车轮的转动使夹杂泥沙等脏水珠溅到灯具 外壳上，使车灯的出射光线受到影响，可以通过人工控制，使单片机发出控制信号至清洗装 置，位于灯罩1外壳上方的单向阀出水口 3流出清洗液至灯罩1外表面，由于单向阀出水 口 3分布合理，清洗液覆盖灯罩1表面所有位置，单片机发出控制信号至超声波发生器，超 声波发生器输出的振荡信号通过集成在PCB上的超声波换能器转化为机械振动，由于车灯 灯罩1外表面的脏水珠较容易清洁干净，可以采用低功率、频率的超声波(32KHZ、33KHZ、 34KHZ、35KHZ)进行清洗，实验证实该功率、频率点的超声波对于车灯灯罩1外表面的油污 也具有很好的清洗效果。当在下雪或雨夹雪等恶劣天气下，灯罩1的外表面会结上一层冰霜，采用传统的 喷水清洗很难达到预期的效果，超声波发生器发出高频振荡信号，通过电路传送给超声波 换能器，并转化为功率、频率点较高的超声波(37KHZ、38KHZ、39KHZ或40KHZ)，实理清除冰 霜的目的。当环境相对湿度达到80%时，车灯灯罩1表面易附着水珠，如果车灯工作，则进行 自动清洗。图1、图2中，湿度传感器2是位于车灯灯罩1外壳正下方，采用SMD或插针型封 装，其中插针型封装易于集成，且两种封装形式的湿度传感器2均可完全浸没。在车灯灯罩 1外壳正下方留有长8毫米、宽5毫米或长7毫米、宽4. 2毫米的长方形孔，测量相对湿度值 的湿度传感器2安装在孔的后方，湿度传感器2的四周与孔的边缘的缝隙可以采用工业用 粘接剂缝合。所采用的单片机为STC12C5620，所使用的湿度传感器2为SHT21。本发明可由本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的前提下作出的若干的修 改，但所作的修改仍是在本申请的权利要求的保护范围之内。
权利要求
采用超声波和传感器的车灯清洗装置及方法，主要由灯罩、湿度传感器、单向阀出水口、超声波发生和换能装置组成，所述灯罩上方围绕其安装有一排细小的单向阀出水口，在灯罩内壁下方配备有一超声波发生和换能装置，其特征是位于车灯灯罩外正下方有一湿度传感器，湿度传感器测量相对湿度值以PWM信号发送至单片机，当相对湿度达到预设值后，单片机发出控制信号启动超声波发生器，进行自动清洗；在用户主动要求清洗时，单片机根据用户需要发出两路控制信号，一路启动单向阀出水口流出清洗液，另一路启动超声波发生器，清洗灯罩表面；超声波发生和换能装置由超声波换能器和超声波发生器集成在一PCB上，根据灯罩面积大小可以有若干个组合。
2.根据权利要求1所述的采用超声波和传感器的车灯清洗装置及方法，其特征是车 灯在下雪等恶劣天气下工作时，采用的超声波频率为37KHZ、38KHZ、39KHZ或40KHZ。
3.根据权利要求1所述的采用超声波和传感器的车灯清洗装置及方法，其特征是 车灯在普通环境如雨水、有雾的条件下工作，采用的超声波频率为32KHZ、33KHZ、34KHZ或 35KHZ。
4.根据权利要求1所述的采用超声波和传感器的车灯清洗装置及方法，其特征是只 有在车灯工作的情况下才根据环境相对湿度值进行自动清洗，在自动清洗时，以较低频率 对车灯灯罩表面进行清洗，超声波发生器间断地发出超声波，持续时间为数十秒，然后停 止，延迟一段时间后继续发出超声波。
5.根据权利要求1所述的采用超声波和传感器的车灯清洗装置及方法，其特征是所 述的湿度传感器的敏感元件镶嵌在车灯灯罩正下方，敏感元件配有过滤罩(保护膜)，与灯 罩外空气接触便于测量环境的相对湿度值，其它部分安装在灯罩内壁内。
全文摘要
一种采用超声波和传感器的车灯清洗装置及方法，主要由灯罩、湿度传感器、单向阀出水口、超声波发生和换能装置组成，灯罩上方围绕其安装有一排细小的单向阀出水口，在灯罩内壁下方配备有一超声波发生和换能装置，位于车灯灯罩外正下方有一湿度传感器，测量相对湿度值并转化为PWM信号，发送至单片机，单片机发出控制信号至超声波发生器，超声波发生和换能装置由超声波换能器和超声波发生器集成在一PCB上。本发明根据灯罩污渍程度选择合适频率超声波，并利用湿度传感器感知湿度，进行自动清洗，改善车灯灯罩清洁度、照明效果，降低了因清洁不当对车灯灯罩的损害，延长灯具使用寿命。
文档编号B60S1/56GK101885323SQ20101023570
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月17日 优先权日2010年7月17日
发明者叶为全, 周定华, 朱向冰, 王竞, 罗青青, 陈瑾 申请人:安徽师范大学