基于MLX90614的汽車玻璃防霧控制器的設計

引言

隨著經濟收入與汽車產業的迅速發展,隱患也隨之而來。因汽車擋風玻璃起霧而導致汽車駕駛員在駕駛過程中視線模糊造成交通事故的主要原因之一。當今，有很多型號的車都有除霧檔位，然而，駕駛員對HVAC系統的使用時機不當同樣會造成大量能源消耗或者事故的發生。由此可見，智能除霧是不單獨是一個駕駛安全的保證，并且也節省了汽車的能耗。本文是通過對汽車玻璃起霧的原因分析，選配適當的傳感器，來實現智能檢測汽車擋風玻璃起霧控制器。

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很高,空氣中的濕度遇到冰冷的固體后形成了飽和狀態。可見，擋風玻璃上面形成的霧最主要的原因是擋風玻璃的溫度下降并至于車廂內空氣露點的溫度。

我們可以根據這個原理，通過MLX90614傳感器實時監測車廂內的溫度。MLX90614傳感器是邁來芯公司專為空間區域溫度檢測而定制的產品，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現。它具有體較小、成本低等特點，出廠校準溫度范圍寬，在0-50℃范圍內精度可達到0.5℃，單電壓3V/5V，采用SMBUS/PWM接口，產品等級符合車用標準，出廠設置為SMBus輸出，在整個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傳感器完全可以滿足要求。

2、硬件電路設計

在汽車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

在汽車玻璃智能防霧控制器中，采用是48V降壓至5V，然經過專用的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傳感器驅動電路

作為本文中關鍵器件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，因為這是兼容汽車接口。

圖5. MLX90614的PWM輸出驅動電路

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線不成為負載。

圖6. MLX90614的SMbus輸出驅動電路

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，我們選用了性價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。此芯片是專門為汽車領域應用所設計，當然同樣也適用于基于區域溫度檢測方面的應用。本文設計的汽車玻璃智能防霧控制器就是一個典型的例子。