Введение

Устройство для обнаружения воды от дождя. Датчик дождя или дождевой выключатель – это устройство, которое активируется при выпадении осадков. Существует два основных применения датчиков дождя. Первое – это устройство для экономии воды, подключенное к автоматической системе полива, которое отключает систему при дожде. Второе – устройство, используемое для защиты салона автомобиля от дождя и для поддержки автоматического режима работы стеклоочистителей.

Принцип действия

Датчик дождя работает по принципу полного внутреннего отражения. Инфракрасный свет, направленный под углом 45 градусов на чистую область лобового стекла, отражается и регистрируется датчиком внутри автомобиля. Когда идет дождь, влажное стекло рассеивает свет, и меньшее количество света отражается обратно к датчику. Дополнительное применение в профессиональных спутниковых антеннах связи – активация воздуходувки для очистки апертуры антенного облучателя от капель воды, которые попадают на миларовую пленку, поддерживающую избыточное давление и сухость воздуха внутри волноводов.

Сенсоры орошения

Датчики дождя для систем орошения доступны как в беспроводном, так и в проводном исполнении, большинство из которых используют гигроскопические диски, которые расширяются под воздействием дождя и сжимаются по мере высыхания. Электрический переключатель, в свою очередь, нажимается или отпускается стопкой гигроскопических дисков, а скорость высыхания обычно регулируется путем управления вентиляцией, достигающей этой стопки. Однако, также предлагаются некоторые электрические датчики, использующие опрокидывающиеся ковши или проводящие зонды для измерения количества осадков. Беспроводные и проводные версии используют схожие механизмы для временной приостановки полива контроллером орошения – они подключаются к сенсорным клеммам контроллера орошения или устанавливаются последовательно в цепь общего провода электромагнитного клапана, предотвращая открытие клапанов при обнаружении дождя. Некоторые датчики дождя для орошения также оснащены датчиком заморозков, чтобы предотвратить работу системы при отрицательных температурах, особенно в регионах, где системы орошения используются и зимой. Установка определенного типа датчика обязательна для новых систем автоматического полива газонов во Флориде, Нью-Джерси, Миннесоте, Коннектикуте и в большинстве районов Техаса.

Автомобильные датчики

В 1958 году подразделение Cadillac Motor Car Division компании General Motors экспериментировало с переключателем, реагирующим на воду, который приводил в действие различные электродвигатели для закрытия крыши кабриолета и поднятия открытых окон специально построенной модели Eldorado Biarritz в случае дождя. Похоже, что первое подобное устройство было использовано для той же цели в концепт-каре под названием Le Sabre, созданном примерно в 1950–1951 годах. Автоматический датчик дождя General Motors для кабриолетов был доступен в качестве опции, устанавливаемой дилером, в 1950-х годах для таких автомобилей, как Chevrolet Bel Air. В 1996 году Cadillac снова стал оснащать автомобили автоматическим датчиком дождя; на этот раз для автоматического включения стеклоочистителей и регулировки их скорости в зависимости от погодных условий. В декабре 2017 года Tesla начала распространять обновление OTA (2017.52.3), которое позволило автомобилям AP2.x использовать бортовые камеры для пассивного обнаружения дождя без использования специального датчика. Большинство автомобилей с этой функцией имеют режим "Авто" на рычаге управления.

Физика датчика дождя

Наиболее распространенные современные датчики дождя основаны на принципе полного внутреннего отражения. Постоянно инфракрасный луч направляется под углом 45 градусов в лобовое стекло изнутри автомобиля. Если стекло сухое, критический угол полного внутреннего отражения составляет около 42°. Это значение получается по формуле полного внутреннего отражения, где *n₁* – приблизительное значение показателя преломления воздуха для инфракрасного излучения, а *n₂* – приблизительное значение показателя преломления стекла, также для инфракрасного излучения. В этом случае, поскольку угол падения света составляет 45°, весь свет отражается, и детектор регистрирует максимальную интенсивность. Если стекло мокрое, критический угол изменяется примерно до 60°, так как показатель преломления воды выше, чем у воздуха. В этом случае, при угле падения 45°, полное внутреннее отражение не происходит. Часть светового луча проходит сквозь стекло, и интенсивность отраженного света снижается: система обнаруживает воду и включает стеклоочистители.