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.
A rain sensor or rain switch is a switching device activated
by rainfall. There are two main applications for rain sensors. The first is a water conservation device connected to an automatic irrigation system that causes the system to shut down in the event of rainfall. The second is a device used to protect the interior of an automobile from rain and to support the automatic mode of
windscreen wipers.
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.
where is the approximate value on air's refraction index for infrared and is the approximate value of the glass refraction index, also for infrared. In that case, since the incident angle of light is 45°, all the light is reflected and the detector receives maximum intensity. If the glass is wet, the critical angle changes to around 60° because the refraction index of water is higher than air In that case, because the incident angle is 45°, total internal reflection is not obtained. Part of the light beam is transmitted through the glass and the intensity measured for reflection is lower : the system detects water and the wipers turn on.