基于MLX90614的汽車(chē)玻璃防霧控制器的設計

引言

隨著(zhù)經(jīng)濟收入與汽車(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)玻璃起霧而導致汽車(chē)駕駛員在駕駛過(guò)程中視線(xiàn)模糊造成交通事故的主要原因之一。當今，有很多型號的車(chē)都有除霧檔位，然而，駕駛員對HVAC系統的使用時(shí)機不當同樣會(huì )造成大量能源消耗或者事故的發(fā)生。由此可見(jiàn)，智能除霧是不單獨是一個(gè)駕駛安全的保證，并且也節省了汽車(chē)的能耗。本文是通過(guò)對汽車(chē)玻璃起霧的原因分析，選配適當的傳感器，來(lái)實(shí)現智能檢測汽車(chē)擋風(fēng)玻璃起霧控制器。

1、檢測原理

大氣中的水分達到了飽和狀態(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.這是因為空氣重的露點(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)廂內空氣露點(diǎn)的溫度。

我們可以根據這個(gè)原理，通過(guò)MLX90614傳感器實(shí)時(shí)監測車(chē)廂內的溫度。MLX90614傳感器是邁來(lái)芯公司專(zhuān)為空間區域溫度檢測而定制的產(chǎn)品，TO-39封裝內集成了對紅外靈敏的熱電堆探測器芯片和信號處理ASSP(專(zhuān)用集成電路)芯片。由于集成了低噪聲放大器，17位ADC和強大的DSP單元，使得高精度的溫度計得以實(shí)現。它具有體較小、成本低等特點(diǎn)，出廠(chǎng)校準溫度范圍寬，在0-50℃范圍內精度可達到0.5℃，單電壓3V/5V，采用SMBUS/PWM接口，產(chǎn)品等級符合車(chē)用標準，出廠(chǎng)設置為SMBus輸出，在整個(gè)溫度測量范圍內的分辨率為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(mǎn)足要求。

2、硬件電路設計

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傳感器檢測電路等組成。

圖3. 系統組成框圖

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，因為這是兼容汽車(chē)接口。

圖5. MLX90614的PWM輸出驅動(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(xiàn)不成為負載。

圖6. MLX90614的SMbus輸出驅動(dòng)電路

在EEPROM配置為PWM，POR之后，PWM模式是自由運行的。對于PWM工作模式，SCL引腳必須為高電平。

2.3、MCU電路設計

在本方案中，我們選用了性?xún)r(jià)比較高的瑞薩單片機作為MCU，其型號為R5F101AG。主控制器主要完成了與MLX90614的驅動(dòng)與通信、數據分析與處理。

圖7. 主控器電路

3、軟件設計

在軟件設計方面，主要包括初始化、MLX90614的配置、MLX90614數據讀取與溫度計算等。

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、結論

MLX90614是一款適合于區域溫度檢測應用的片上系統傳感器。此芯片是專(zhuān)門(mén)為汽車(chē)領(lǐng)域應用所設計，當然同樣也適用于基于區域溫度檢測方面的應用。本文設計的汽車(chē)玻璃智能防霧控制器就是一個(gè)典型的例子。