Как работает датчик дождя и его взаимодействие с arduino

Как работает датчик дождя в автомобиле, зачем нужен и где находится

Одна из опций, которая устанавливалась раньше только на дорогих машинах – датчик дождя, стала вполне доступна и для авто бюджетного уровня. Однако порой по нему возникает множество вопросов, так что вполне резонно спросить – а как он работает?

Зачем нужен подобный прибор

Прежде чем разбираться с работой подобного устройства, давайте попытаемся понять, зачем нужен, и по сути дела, что это такое? Самим названием предопределено назначение такого изделия – установить факт дождя. Хотя задачи, которые выполняет автомобильный датчик дождя и света, гораздо шире описанных.

Среди них стоит отметить:

установление факта начала дождя, а также снега;
определение степени загрязнения лобового стекла;
автоматическое включение дворников при осадках и задание режимов их работы в зависимости от интенсивности непогоды;
включение световых приборов при низком уровне освещенности (касается датчика света).

Его установка производится за зеркалом заднего вида, например так, как показано на фото:

Разобравшись с тем, что делает датчик дождя и света, необходимо ответить на вопрос – а зачем все это нужно? Ответ вполне очевиден – для повышения безопасности движения. Подобное устройство, по замыслам разработчиков, должно избавить водителя от лишних операций (включение/выключение дворников), отвлекающих его от управления автомобилем, а также автоматически обеспечить отличную видимость на дороге при любых условиях.

Как устроен датчик дождя?

Принцип работы датчика дождя основан на сравнении оптических свойств лобового стекла при разных атмосферных условиях, точнее – на различиях в отражении инфракрасного луча чистой и увлажненной или загрязненной поверхностью стекла.

Все достаточно просто – в его состав входят излучающий и принимающий инфракрасные светодиоды. Устройство и работу подобного изделия поможет понять фото:

Это изделие находится на лобовом стекле с внутренней его стороны. От излучающего светодиода инфракрасное излучение попадает на наружную поверхность, отражается от нее и улавливается фотодиодом. Уровень отраженного сигнала зависит от состояния наружной поверхности стекла, от чистого стекла сигнал будет один, от грязного – другой, от мокрого – третий. По величине этого сигнала блок управления определяет необходимость включения дворников.

Как видно из приведенного описания, устроен подобный прибор достаточно просто, что предопределяет достаточно широкие возможности по его применению.

Как выглядит такое устройство, показано, например на фото: Как видно из рисунка, в отдельном корпусе находится блок управления, связанный жгутом с реле, управляющим работой стеклоочистителя. Блок управления необходимо приклеить в зоне перекрытия щеток дворника.

Как выполняется подобная работа, позволит понять видео. Приведенные данные подтверждают, что приклеить такое устройство просто, и эту работу вполне можно сделать самому.

Недостатки

При всей внешней привлекательности подобного изделия ему свойственны определенные недостатки, о которых нельзя не упомянуть. К ним необходимо отнести:

Несвоевременное срабатывание. Бывает, попадание единственной капли в зону действия датчика заставляет его включать дворники, хотя остальное стекло чистое и сухое. Возможна и обратная ситуация, когда вода или грязь от встречной машины заливает стекло со стороны водителя, но не достигает датчика, и стеклоочистители не включаются.
Включение дворников без включения омывателя стекла. Работа стеклоочистителей при попадании грязи на стекло приводит к тому, что грязь просто размазывается.
Чувствительность к качеству стекла. Малейшие неровности, трещины и сколы приводят к тому, что он перестает работать.
Запаздывание срабатывания. Оно может составлять в некоторых случаях до двух секунд, отчего создается впечатление, что не работает датчик дождя. Поэтому порой мало просто приклеить, необходимо привыкнуть к его наличию, преодолевая желание вручную включить дворники.

Проверить, как работает такое управление стеклоочистителем, просто. Необходимо только плеснуть водой в зону расположения датчика. К примеру, на видео показано, как проверить работу дворников.

Автоматическое управление стеклоочистителями автомобиля возможно благодаря использованию описанного устройства. Он позволяет избавить водителя от необходимости вручную управлять работой дворников, и служит для повышения комфорта управления машиной и безопасности авто. Насколько будет это устройство вам необходимо и полезно – это уже дело личного выбора.

Советы и рекомендации

Установка нового датчика может происходить не так гладко, как это было описано в вышеприведенной инструкции, поэтому важно при монтаже этой детали учитывать следующие нюансы:

Для обезжиривания датчика не рекомендуется применять спиртсодержащие составы.
Выполнение монтажных работ следует осуществлять только с применение оригинального скотча, предназначенного для использования с конкретной моделью ДД.
Для обеспечения более прочного соединения скотч и поверхность стекла рекомендуется немного разогреть. Для этой цели не рекомендуется использовать фен. Оптимальным вариантом является применение лампы накаливания большой мощности.
При отсутствии специального скотча не следует применять для крепления датчика супер клей. Приклеенный таким образом ДД продержится очень недолго.
Всегда следует менять датчик только на оригинальное изделие.
Установку датчика рекомендуется осуществлять при температуре около +20 градусов Цельсия.
При проверка нового ДД следует закрыть все двери и окна автомобиля.

Прежде чем приклеить датчик дождя следует убедиться в том, что эта деталь должна быть установлена с помощью скотча. Некоторые модели монтируются посредством специального геля. Если перед установкой новой детали осуществляется демонтаж старого ДД, то характерным признаком того, что эта деталь установлена на скотч будет являться наличие прозрачной ленты между стеклом и устройством. Кроме того приборы, установленные на гель снимаются со стекла с приложением значительно меньших физических усилий.

Самостоятельная установка датчика

Идея автоматизировать работу стеклоочистителей приходила к производителям автомобилей ещё в 50-х годах прошлого столетия. И только к 2000 году система была разработана и внедрена в массовое производство. Относительно массовое. Датчиками дождя снабжались машины лишь премиум класса (одна из первых моделей со встроенным оптико-электронным устройством, реагирующим на влагу – это Nissan Silvia 1994 г. производства).

Но со временем водители оценили всё удобство, доставляемое автоматизацией. И если на их автомобиле датчика дождя не было, пытались смастерить его самостоятельно. На сегодняшний день можно купить уже готовый датчик дождя и установить его даже на самую скромную машину отечественного производства.

Устанавливая датчик дождя своими руками, следует обратить внимание на то, что оптимальное место для расположения датчика – в салоне за зеркалом заднего вида. Во-первых, это никак не повлияет на обзорность, во-вторых, устанавливаемое устройство будет находиться в зоне действия дворников

Чистота стёкол напрямую влияет на степень преломления инфракрасных лучей светодиода, а значит и на точность работы самого прибора. Перед установкой не помешает проверить резинки на дворниках и в случае необходимости их заменить. Царапины на стекле, трещины и прочие шумы тоже могут исказить работу прибора, поэтому лучше, чтобы их не было.

Если вы вознамерились датчик дождя купить для авто, знайте, что на рынке предлагаются как импортные (на базе микропроцессора), так и отечественные (некоторые заявляют, что они более простые, а потому более надёжные). Импортные оптико-электронные устройства, реагирующие на влагу, подходят не для всех видов автомобилей, но устанавливаются достаточно просто.

В комплекте идёт фиксатор датчика, который крепится на стекло. Далее потребуется клей для датчика дождя – специальный гель, что выровняет коэффициенты преломления инфракрасных лучей

Очень важно, чтобы между стеклом машины и устанавливаемым прибором не было пузырьков воздуха, или соринок. Провода от датчика дождя подключаются к переключателю режимов работы дворников

Но в домашних условиях есть риск оставить отпечатки пальцев, или пузырьки воздуха, что впоследствии ухудшит работу элемента, который реагирует на появление капель на стекле. Поэтому опытные автомобилисты рекомендуют гель для датчика дождя купить.

На рынке он представлен уже закачанным в специальный шприц. Причём есть объём как для приборов с круглой формой (площадь поверхности меньше, геля требуется меньше), так и для устройств имеющих прямоугольную форму (геля требуется чуть больше). Гель наносится на датчик. Приблизительно минут за шесть застывает. Он эластичен и однороден, в нём не возникает пузырьков с воздухом. А показатели преломления света такие же, как и у стекла.

Настройки датчика

Отчасти задачу разделения пограничных показаний освещенности можно решить с помощью базовых настроек. Как правило, предусматривается два режима эксплуатации устройства:

В сумерках. Свет активизируется при наступлении сумерек, когда ночь еще не наступила, но уже наглядно темнеет.
Ночью. Датчик включает фары при наступлении полной темноты.

В некоторых конфигурациях предусматривается и конкретное назначение фар, которые при тех или иных условиях включает датчик света в автомобиле. Что это такое с точки зрения обработки сигнала электроникой? Это программные параметры, которые логически обрабатываются в тех или иных условиях. Например, в первом режиме все еще будет работать ближний свет, а во втором – происходит активизация дальних фар.

Распространенные мифы

Миф №1: «В ночное время датчик не работает».

Инфракрасные лучи никак не реагируют на освещенность. Они одинаково себя чувствуют как ночью, так и днем.

Миф №2: «В зимнее время устройство не работает».

Частично да, поскольку оно настроено не на снег, а на воду, и уровень преломления света у них разный. Однако если ваше транспортное средство оборудовано обогревом переднего стекла, никаких проблем не возникнет.

Миф №3: «Можно попрощаться с датчиком, если стекло разбилось».

Нет, достаточно просто заменить стекло на другое, на котором есть место для крепления датчика.

Миф №4: «Если система перестала работать, необходимо менять лобовое стекло».

Неверно. Если система не работает, скорее всего, проблема в конденсате и пыли на диодах. Необходимо демонтировать и почистить датчик. Однако здесь есть проблема. И заключается она в том, на что датчик приклеить. Для этого понадобится специальный прозрачный двухсторонний скотч, да и сама процедура весьма сложная. Поэтому не рекомендуется устанавливать датчик самостоятельно. Самое верное решение – обращение в специализированный сервис, в котором вам качественно отремонтируют девайс.

Недостатки датчиков

При всех своих очевидных преимуществах датчик дождя имеет некоторые недостатки:

Задержка срабатывания – от 2 до 5 сек.
Отсутствие срабатывания. Происходит по причине загрязнения или затемнения отдельного участка лобового стекла, не попадающего в зону видимости оптрона.
Ложное срабатывание. Датчик активируется при повреждении лобового стекла или появления на нем небольших сколов в определенных местах.

Несвоевременное включение омывателя стекла в некоторых случаях может привести к негативным последствиям: грязь, попавшая на стекло, размазывается щетками стеклоочистителя и быстро высыхает. Для очистки от такого загрязнения часто требуется остановка автомобиля.

Несмотря на некоторые недостатки, датчик дождя способствует повышению безопасности управления автомобилем и позволяет в автоматическом режиме управлять очищением лобового стекла. Прибор не требует контроля за работой, обслуживания или зарядки. Кроме того при желании его можно просто отключить.

Как работает датчик дождя?

Принцип работы этого датчика построен на законе преломления света. Встроенные светодиоды излучают инфракрасный свет, который проходит через лобовое стекло и отражается от внешней его стороны. После этого отраженный сигнал улавливается светочувствительным элементом или фотодиодом, который анализирует качество полученного сигнала. Если сигнал, поступивший на фотоприемник, четки и сильный, дворники не включаются, так как специальный контроллер «понимает», что стекло чистое и «в уборке» нет необходимости. Если же стекло покрыто каплями дождя, отправленный светодиодами сигнал начнет преломляться и возвращаться с задержками и совершенно другого содержания. В таком случае контроллер делает вывод о том, что стекло покрыто каплями дождя и руководствуясь определенными алгоритмами включает дворники с определенной частотой. Чем сильнее будет дождь, тем больше будет рассеиваться сигнал и тем меньшее количество сигнала сможет принять фотоприемник, следовательно, тем интенсивнее будут работать щетки стеклоочистителя. Таким образом, при любой интенсивности дождя стекло будет очищаться эффективно.

Вот по такому не хитрому принципу работает сенсор дождя. Более продвинутые датчики способны анализировать не только осадки, но и степень освещенности, и при необходимости включать фары.

А теперь, как и обещал о мифах, которыми окутан сенсор дождя он же датчик дождя.

Миф первый: «Датчик дождя ночью не работает!». Это не правда, так как для работы инфракрасных сенсоров свет не нужен, и они никак не зависят от степени освещения окружающей среды. Для примера возьмем любой пульт управления, который работает по той же технологии. Как ми знаем, ему «по барабану» когда переключать каналы, днем или ночью он работает исправно!

Миф второй: «В случае замены лобового стекла придется попрощаться с датчиком дождя!» Как правило, большинство автопроизводителей если не все, выпуская стекла учитывают вероятность того, что вы захотите установить датчик дождя или он у вас уже установлен. Поэтому на стеклах предусмотрены специальные «окна» для подобного рода устройств.

Миф третий: «Зимой датчик дождя бесполезен!». Возможно от части это и так, датчик действительно не реагирует на снег. Но как мы все знаем, снег, ложась на теплое стекло прогретого автомобиля, непременно растает и превратится в воду, которую датчик с легкостью обнаружит и примет меры по ее устранению. Если лобовое стекло холодное, то скорее всего в салоне никого нет, а значит и в дворниках нет никакой необходимости. Во всех остальных случаях температура в салоне во время снега будет выше, чем снаружи и лобовое так или иначе будет теплее окружающей среды, а значит снег будет таять и датчик дождя будет работать, а вместе с ним и дворники.

На этом буду заканчивать. Всем спасибо кто дочитал до конца! Жду ваших отзывов о данном изобретении, а также комментариев на тему: «Что для вас датчик дождя: модная фишка или полезная и необходимая вещь?». Всем добра и до встреч на Вопрос Авто.

Почему не работает датчик дождя?

Теперь, когда понятно, как функционирует датчик дождя, можно рассматривать причины, по которым он может не работать. Как правило, полностью выходит из строя он достаточно редко. Гораздо чаще он работает плохо, некорректно, несвоевременно и так далее.

В первую очередь следует сказать, что датчик дождя абсолютно не способен реагировать на снег. Это несложно понять, если знать принцип работы. Те самые световые волны, излучаемые светодиодом, и отражающиеся от лобового стекла, никак не рассеиваются и заламываются при попадании на снежинки. Соответственно, на сенсор они возвращаются, что называется, в полном объеме, и электроника прибора никак не реагирует.

Именно по этой причине дворники не включаются во время снегопада. Вернее, начинают они работать не сразу. Если в лобовом стекле встроен подогрев, либо когда оно прогревается со стороны теплого салона, снежинки тают, превращаясь в капли воды, то датчик тут же срабатывает.

Следующая причина, по которой датчик дождя может не срабатывать, это локальное намокание лобового стекла. Такое случается, например, если встречный автомобиль въехал в лужу, и на вашу машину полетели брызги воды. Капли вполне могут ухудшить вам обзор, однако, в ту зону, где установлен датчик – они не попали. Соответственно, электроника и не должна срабатывать. В таких ситуациях приходится включать дворники вручную.

Идем дальше. Рассмотрим случаи, когда датчик дождя срабатывает без видимых на то причин. То есть, на улице солнечная погода, нет ни луж, ни тумана, ни других источников влаги. Если такое происходит, стоит внимательно осмотреть лобовое стекло снаружи автомобиля в той части, где расположен датчик. Там не должно быть разводов, жирных следов, потеков, грязи, пыли и так далее. все это вполне может «обманывать» прибор, и тот будет «думать», что на улице осадки, и пора включать стеклоочистители.

Аналогичная проблема часто возникает, когда на лобовом стекле в зоне расположения оптики датчика появились повреждения. Даже через мельчайшие трещины, сколы или царапины – неминуемо будет переламываться и искажаться излучаемый светодиодом поток волн. Электроника, естественно, будет реагировать, включая дворники.

Следующая причина, по которой датчик дождя перестает работать, либо выполняет свои функции некорректно – тонировка лобового стекла. Когда выполняется подобного рода тюнинг, в зоне расположения оптики датчика на пленке обязательно предусматривается отверстие.

Если же ни одну из вышеописанных причин определить не удалось, то датчик дождя вышел из строя, либо появились проблемы с механизмом привода стеклоочистителей. Бывают также ситуации, когда дворники после полной очистки стекла от воды продолжают работать дальше. В таких случаях наиболее вероятной причиной некорректной работы является износ той части щетки, которая работает в зоне расположения датчика.

Устройство датчика определения осадков и основной принцип его работы

Наиболее ранние устройства, которые были призваны определять начавшиеся осадки, работали по простой схеме. Ее суть состояла в следующем: на ветровое стекло крепилась специальная пленка, способная проводить сопротивление, а при помощи специального измерительного прибора происходило измерение соответствующих параметров. В случае, если сопротивление становилось ниже, чем заданный уровень, автоматически включался стеклоочиститель. Данная система имела очень высокий уровень погрешности и могла запускать дворники в работу даже при наличии налипшей мошкары на стекле.

Современные системы работают по иному принципу. Здесь задействованы свето и фотодиоды, которые реагируют на то, под каким углом происходит преломление света. Такой подход позволяет значительно повысить точность работы системы, а также уменьшить количество неправильных сработок. Сам по себе датчик дождя представлен компактным устройством, которое помещается в небольшой пластиковый корпус. Он состоит из материнской платы, а также оптических элементов (фотодиода, двух светодиодов и блока управления). Как только датчик фиксирует начавшиеся осадки, он отсылает сигнал на включение стеклоочистителя, а затем регулирует скорость его работы.

Что касается принципа работы устройства, то он построено на основе фоточувствительности элементов, а также определении угла преломления света. Основной принцип состоит в том, что светодиод производит генерацию луча, а фотодиод его принимает. Порядок работы выглядит таким образом:

светодиод отправляет импульсные лучи через оптический элемент;
сигнал после своего отражения попадает на фотоприемник, задачей которого является анализ количества поступившего света;
чтобы система была защищена от ложной сработки, луч поступает на фотодиод в виде импульсов;
если фотоэлемент определяет уровень света плохо, то происходит активация щеток стеклоочистителя. Чем хуже восприятие света, тем интенсивнее будут работать дворники.

Наиболее современные и дорогие системы предполагают установку датчика внешнего освещения и дистанционного фотодиода. Они проводят анализ освещения окружающей среды и активирую свет фар автомобиля.

Установка датчика дождя

Закрепление датчика дождя происходит под лобовым стеклом на обратной стороне зеркала заднего вида. Во время установки устройства учитываются следующие нюансы:

Датчик должен располагаться на лобовом стекле таким образом, чтобы он не мешал водителю смотреть на дорогу

При этом важно устанавливать его в зоне, которая очищается дворниками во время их работы. В противном случае устройство может функционировать некорректно.
В зоне расположения датчика не должно быть трещин и других дефектов, так как от этого зависит эффективность его работы.
Перед закреплением прибора нужно убедиться в том, что дворники эффективно очищают лобовое стекло и не оставляют загрязнений.

Установка датчика может быть произведена как в сервисном центре, так и самостоятельно. Тем более это совсем несложно. Никаких специальных инструментов для монтажа не потребуется.

Ниже мы приведём инструкцию по установке простого датчика дождя ДДА-35.

Для начала надо «прицелиться» — выбрать место с внутренней стороны лобового стекла, куда будет приклеен датчик. Как уже говорилось раньше, он не должен мешать обзору водителя. Для красоты желательно выверить место и установить датчик вверху посередине, рядом с креплением зеркала.

У покупных датчиков дождя чаще всего имеется в комплекте специальная салфетка для протирания и обезжиривания стекла. Благодаря этому датчик крепится лучше.

Если в комплекте такой салфетки нет, можно воспользоваться любой салфеткой для стекол.

Тщательно протираем место на лобовом стекле, куда будем клеить датчик дождя.

С внутренней стороны датчика снимаем защитную плёнку, тем самым открывая крепления, которые будут удерживать датчик на стекле.

После этого прикладываем датчик дождя к выбранному на стекле месту и внимательно прижимаем устройство к стеклу. Стараемся, чтобы всё получилось ровно, так как второго шанса у нас не будет. С каждым отсоединением держатель будет всё хуже и хуже приставать к поверхности.

Провод от датчика проталкиваем под обивку потолка.

Если места под обивкой не хватает, то немного ослабляем винты крепления козырька.

Снимаем со стойки накладку и прокладываем провод под ней. После этого надеваем накладку обратно.

Идём ниже. Аккуратно заталкиваем кабель под уплотнитель стойки.

Открываем блок предохранителей (в разных моделях он находится в разных местах), и устанавливаем датчика дождя на место реле управления стеклоочистителем (обязательно соблюдаем маркировку и положение ключа). Если не знаем точно, куда устанавливать реле, смотрим в документации.

Остатки кабеля при необходимости можно смотать и оставить в монтажном блоке.

На этом процесс установки датчика дождя на автомобиль закончен. Остаётся проверить его работоспособность, брызнув водой на ветровое стекло (при включенном зажигании автомобиля, конечно же).

Проверка работоспособности датчика дождя

Также можете посмотреть видео об установке датчика дождя:

После подключения устройства, управление дворниками может осуществляться и вручную. Это может быть необходимо в случае, когда из под колес движущегося впереди автомобиля на стекло попадает влага, которая не достает до зоны действия датчика. В таком случае водитель включает дворники вручную.

Настроить прибор необходимо сразу же после установки, чтобы не отвлекаться на такие действия во время движения. В ДДА-35 имеется 3 режима работы — стандартный, дождь и снег. Режимы переключаются нажатием единственной кнопки поочерёдно.

Встроенные заводские датчики дождя настраиваются при помощи подрулевого переключателя. Ручка включения стандартно имеет 5 положений (бывает и больше, и меньше). В положении «0» устройство выключено. Цифры от 1 до 4 означают степень чувствительности датчика. При включении устройства в режим 4 оно будет работать в режиме максимальной чувствительности. Для выключения достаточно повернуть ручку в положение 0.

Датчик дождя настраивается при помощи подрулевого переключателя

Совет!
В сухую погоду рекомендуется отключать прибор, так как он может периодически срабатывать. В пример можно привести попадание на лобовое стекло насекомых.

Установка светового датчика

Здесь работа довольно проста, от вас не понадобится делать ничего особенного. Но, учтите несколько нюансов. Первый и основной, это необходимость вертикальной установки. В противном случае, датчик будет подавать ложные сигналы намного чаще. Размещать его следует в зоне охвата дворников, это позволит более точно производить управление. Обязательно проверьте место установки на наличие сколов и трещин. Они могут при определенных условиях значительно преломлять свет. Для установки вам понадобятся следующие вещи:

Датчик;
Держатель;
Специальный гель;
Провода;
Микропроцессор.

В качестве держателя можно использовать присоску от видеорегистратора, но ее придется немного доработать. Намного эффективнее приобрести специальный крепеж, благо стоит он недорого. Перед установкой на стекло, непосредственно соприкасающееся с датчиком, наносят гель, он выравнивает преломление. Корпус прибора крепят в держателе, на этом сборка закончена, остается только подключить его.