Как устроен датчик дождя

Дождь и снегопад зачастую становятся огромной помехой безопасному управлению машиной, ведь водитель вынужден постоянно отвлекаться для того, чтобы включать-выключать щетки. Чтобы помочь водителю контролировать этот процесс, были придуманы датчики дождя. Они автоматически управляют стеклоочистителями (дворниками).

В 50-е годы концерном General Motors проводились первые эксперименты по созданию датчика дождя для известной модели Сadillac Eldorado. Однако технологии того времени не позволили воплотить идею в жизнь.

Одним из первых серийных автомобилей с датчиком дождя стал Nissan Silvia 1994 года выпуска. В 2000-е годы датчики появились на автомобилях марок Volkswagen, Cadillac, BMW и других ведущих производителей. Если раньше этими устройствами оборудовались лишь дорогие машины, то сегодня, датчики могут устанавливаться в качестве опции на любой бюджетный автомобиль.

Устройство и принцип работы

Датчик дождя – это оптико-электронное устройство. Оно располагается с внутренней стороны лобового стекла, как правило, рядом с салонным зеркалом заднего вида. Каким же образом, находясь внутри, датчик может реагировать на дождевые капли? Все очень просто. Дело в том, что датчик реагирует не на влагу, а на свет. В его конструкцию входят два элемента: светодиод (инфракрасный излучатель) и фотодиод (фотоприемник). В их электронную память внесены параметры преломления инфракрасных лучей на поверхности сухих и влажных стекол. Светодиод излучает инфракрасный свет, который не виден человеческому глазу. Этот свет попадает на стекло, частично отражаясь от его поверхности и возвращается на датчик. Там его уже поджидает фотодиод. Он определяет количество возвратившихся инфракрасных лучей. Если стекло сухое, возвращается много света. Если влажное, то часть светового потока не попадает в датчик, соответственно возвращается меньшее количество света. Датчик тут же передает электрический сигнал на реле системы управления щетками. Информацию оценивает встроенный микропроцессор. Как только поступает информация о том, что стекло влажное, датчик автоматически включает стеклоочистители.

Чем сильнее дождь, тем меньшее количество световых лучей попадает в датчик. Соответственно, электромоторы работают интенсивнее. Тем самым заставляя щетки стеклоочистителей двигаться быстрее.

Включается датчик нажатием кнопки. В некоторых устройствах встроен регулятор чувствительности. С его помощью можно установить необходимый режим: либо дворники начнут работать при попадании первых капелек, либо будут ожидать начала дождя.

В последнее время появляются модели датчиков, которые способны управлять омывателем лобового стекла.

Основное достоинство датчиков дождя в том, что они позволяют водителю не отвлекаться на включение и выключение дворников. К несомненным преимуществам можно отнести высокую светочувствительность устройства. Тысячные доли миллиметра воды на лобовом стекле тут же дают о себе знать и уже в течение нескольких миллисекунд срабатывают стеклоочистители. Разумеется, ни одному человеку такая реакция не под силу.

Но у каждой медали есть оборотная сторона. Из-за такой высокой чувствительности устройства имеют место ложные срабатывания. Датчик может реагировать не на влагу, а на пузырьки воздуха или отпечаток пальца. Однако такие случаи редки и если возникнет подобная ситуация, достаточно просто помыть стекло или переключить регулятор чувствительности.

В отношении датчиков дождя у автолюбителей существует несколько ложных представлений. Во-первых, многие считают, что датчик не работает ночью. Это неправда, так как свойства инфракрасных лучей не зависят от степени освещенности.

Во-вторых, существует мнение, что на стекло с датчиком нельзя наклеивать тонировку. Это тоже неверно: просто наклеивая полосу, необходимо проделать в ней отверстие для датчика.

В-третьих, считается, что датчик не работает в зимний период. Так считать тоже не совсем правильно. Действительно зимой датчик работает хуже, ведь его предназначение реагировать на дождь, а не на снег. Однако если в машине имеется обогрев стекла, то работа датчика в снежную погоду ничуть не отличается от работы при дожде.

Еще один миф, связанный с датчиком дождя гласит, что при замене лобового стекла с датчиком придется попрощаться. На самом деле, это не так: если датчик исправен и нормально работает, его можно просто переставить на новое стекло (главное, выбрать стекло с окошком под датчик дождя, чтобы было, куда его установить).

Кроме того, если сломался сам датчик, то лобовое стекло менять вовсе не обязательно, достаточно заменить сам датчик. Кстати, если датчик дождя вдруг перестал работать, опытные автолюбители не советуют сразу его менять. Возможно, его нужно просто почистить, так как корректной работе иногда мешает пыль или конденсат на светочувствительном элементе. Отклеить датчик и протереть поверхность тряпочкой из микрофибры можно самостоятельно, но потом могут возникнуть сложности с возвращением прибора на место. Если нет уверенности в своих навыках, лучше доверить эту работу профессионалам.

Отдельное спасибо Blumper за полезную инфу!

Уровень автоматизации современных автомобилей поражает воображение. Многие функции, которые ранее приходилось делать водителю вручную, теперь выполняет автоматика и электроника. Все эти задачи возлагаются на компьютер, которые отвечает за тормозную систему, впрыск топлива, работу подушек безопасности и многое другое. Не обошли стороной разработчики электронных помощников даже обычные дворники. Чтобы водитель не отвлекался на включение/выключение стеклоочистителей и выбор подходящего режима работы были созданы специальные датчики дождя. Именно они позволяют стеклоочистителям автоматически включаться и работать на нужной скорости, когда за окном идёт дождь или снег. Крайне удобное приспособление, которое получило широкое распространение.

Зачем его устанавливают

Не все достоверно знают о датчике дождя в автомобиле и что это за прибор. Он отличается от множества иных датчиков, которые предусмотрены в конструкции современных автомобилей. Здесь речь идёт не просто об электронном устройстве, оснащённом чувствительной мембраной. Дополнительно присутствует оптический компонент. Он позволяет датчику реагировать, если на стекле машины присутствует влага. Датчик необходим для передачи информации на электронный блок управления. Тот уже, в свою очередь, автоматически управляет стеклоочистителями. Учитывая тот факт, что датчику необходимо считывать информацию о текущей влажности в атмосфере, оптимальным местом для его размещения стало лобовое стекло. Не все водители понимают, зачем доверять автоматике, если при виде капель дождя автомобилист легко может сам включить стеклоочиститель и закрыть все окна, чтобы вода не попала внутрь автомобиля. Инженеры утверждают, что такая мера направлена не просто на повышение комфорта, а на увеличение уровня безопасности при движении транспортного средства. Автоматика не даёт водителю отвлекаться на разные кнопки, переключатели и стеклоподъёмники.

Современные датчики дождя способны быстро реагировать на изменения погоды. Многие системы не только включают стеклоочистители, но также автоматически закрывают окна и люки. Сам водитель тем временем смотрит на дорогу, поскольку прекрасно знает, что электроника выполнит все необходимые действия и без его участия. Подобные сенсоры на автомобилях появились совсем недавно. Поэтому далеко не все знают, как выглядит датчик дождя. Это крайне компактное устройство, которое легко помещается в области лобового стекла. Обычно его устанавливают около крыши по центру ветрового стекла. Впервые датчики дождя начали использовать на дорогих и представительских моделях. Уже потом устройства перешли и к более бюджетным транспортным средствам. Сейчас подобного электронного помощника можно встретить практически на любой машине. Есть даже возможность установить себе датчик, если с завода он не был предусмотрен на автомобиле.

Как он работает

Не лишним будет ознакомиться с принципом работы датчика дождя. В его конструкцию входит два основных элемента:

Чтобы сенсор мог правильно считывать информацию о текущих погодных условиях за бортом, излучатель и фотоприёмник имеют определённые характеристики влажности и сухости. Если на лобовое стекло попадает большое количество капель либо же на поверхности оказывается грязь, сенсор воспринимает это как изменения в траектории преломления солнечных лучей. Из-за повышения влажности и появления капель на стекле возникает определённая реакция в системе, которая отвечает за работу сенсора дождя. В результате электронный блок управления формирует сигнал, включающий стеклоочистители. Автоматика способна самостоятельно регулировать скорость работы щёток. Когда идёт сильный ливень, система заставляет дворники работать быстрее и без перерывов. Если же это небольшой дождь, тогда щётки срабатывают периодически, смывая накопившуюся воду со стекла.

Современные датчики дождя характеризуются повышенной чувствительностью. Поэтому часто можно наблюдать картину, как при попадании буквально нескольких капель на ветровое стекло тут же автоматически начинают работать дворники. Причём включение происходит очень быстро. Так даже водитель среагировать и включить стеклоочистители вручную не способен. Это примерная схема того, как работает датчик дождя на авто. Ничего сложного здесь нет, но эффект от подобного сенсора крайне внушительный. Многие специально приобретают автомобили с обязательным условием присутствия на нём такого сенсора.

Важно понимать не только принцип работы датчика дождя, установленного на автомобиле, но и требования, которые предъявляются для его установки. Здесь есть два ключевых момента.

1. Сенсоры всегда должны размещаться так, чтобы не перекрывать обзорность водителю. В противном случае устройство, задачей которого является повышение уровня безопасности, превращается в настоящую угрозу. Водителю придётся постоянно выглядывать из-за датчика, что точно не скажется положительно на его комфорте и безопасности всех участников дорожного движения.
2. Датчики нужно устанавливать в области лобового стекла, где действуют стеклоочистители. То есть сенсор обязан следить за состоянием той зоны, которую покрывают щётки. Ведь дворники не способны очистить всю поверхность практически прямоугольного лобового стекла.

Поскольку в большинстве случаев датчики дождя устанавливаются ещё на заводе автопроизводителя, проблем с правильным размещением устройства не возникает. Сложности могут появиться, если автомобилист решит своими силами поставить сенсор на машину.

Рекомендации по самостоятельной установке

Отсутствие датчика дождя на автомобиле не является катастрофой. Но наличие такого устройства в машине действительно повышает уровень комфорта и позволяет не отвлекаться на разные мелочи при вождении. В связи с этим многие автовладельцы, у которых на машине с завода отсутствует датчик, решают поставить сенсор самостоятельно. Прежде чем покупать устройство, важно учесть, что в комплектацию входит реле и блок управления. Непосредственно от блока управления напрямую зависит то, сумеет ли стеклоочиститель включаться автоматически в необходимый момент. Этот компонент отвечает за считывание информации с лобового стекла. Когда блок получает данные, он передаёт команду исполнительным устройствам, которые активируют работу дворников.

На первое попавшееся ветровое стекло установить датчик дождя вряд ли получится. Тут важно учитывать его состояние и факт отсутствия механических повреждений. Если на лобовом стекле присутствуют деформации в виде трещин, пусть даже и небольших, сенсор может не срабатывать правильно. Объясняется это тем, что трещины датчик может воспринимать как образовавшееся на стекле загрязнение, от которого следует обязательно избавиться. В итоге в любую погоду автоматика начнёт постоянно включать щётки стеклоочистителей.

Не забывайте о значимости самих щёток. Водителю нужно следить за тем, чтобы стеклоочистители всегда находились в хорошем рабочем состоянии, а их степень износа не превышала допустимые нормы. Когда щётки новые, им достаточно совершить несколько движений, чтобы полностью избавиться от грязи или воды на лобовом стекле. Изношенные щётки будут двигаться туда и обратно намного дольше, пока датчик не сочтёт, что стекло достаточно чистое. Это спровоцирует ещё более быстрый износ, поскольку щёткам придётся работать длительное время всякий раз, когда электронный блок будет давать команду включения стеклоочистителей.

Блок реле, который входит в комплектацию сенсора дождя, позиционируется как исполнительное устройство. Как раз реле осуществляет управление щётками и омывателем вашего автомобиля. Но на этом функции реле не заканчиваются. Оно также не позволит датчику сгореть, если вдруг в автомобильной электросети будет наблюдаться перепад электроэнергии. Реле устанавливается в любом удобном месте, которое водитель сочтёт приемлемым для размещения этого элемента. Хотя чаще всего реле монтируют так, чтобы подключение блока к аккумуляторной батарее было максимально удобным. Тут уже думайте сами, если решите поставить на лобовое стекло специальный датчик дождя.

Преимущества и недостатки

Когда сенсор располагается правильно на лобовом стекле, исправны все щётки стеклоочистителя, и сам электронный блок управления находится в хорошем состоянии, никаких проблем с работой датчика обычно не возникает. Поэтому, в основном, это устройство воспринимают с положительной стороны. Но всегда найдётся скептик, который отыщет множество минусов и назовёт датчик дождя бесполезным или лишним приспособлением в автомобиле. Да, когда девайс расположен прямо перед глазами водителя, что закрывает ему обзорность, либо щётки находятся в изношенном состоянии, ничего полезного устройство действительно не даст. Поэтому, делая выводы, нужно опираться на то, где датчик дождя находится. И тут важно разобраться, кто на самом деле прав, а кому стоит изменить своё мнение относительно сенсора осадков. Когда всё выполнено и установлено верно, водитель получает большое количество преимуществ от использования сенсора дождя. К ним можно отнести:

• автоматическое срабатывание;
• защита даже от нескольких капель на стекле;
• быстрая работа;
• автоматический контроль интенсивности щёток;
• высокая чувствительность;
• постоянно чистое стекло;
• отсутствие необходимости в нажатии кнопок и рычагов.

Для большинства водителей этих аргументов будет вполне достаточно. Но следует быть объективными до конца. У датчиков дождя действительно есть определённые недостатки. Проявляться они могут в следующем:

• Дворники могут срабатывать произвольно, когда это не требуется;
• Вращение щёток может отвлекать водителя от дороги;
• Многие датчики обладают слишком высокой чувствительностью;
• Устройство может сработать даже при образовании воздушных пузырей на лобовом стекле или отпечатков пальцев;
• Для избавления от ложного срабатывания нужно тщательно вымывать стекло;
• Не все сенсоры позволяют регулировать уровень чувствительности.

Но не всё так плохо. Если на вашей машине установлен хороший сенсор, который относится к проверенным и хорошо зарекомендовавшим себя производителям, проблем с работой и регулировкой возникать не должно. Порой достаточно немного поменять настройки, чтобы датчик не срабатывал от малейшего изменения влажности. Сделать это не так сложно, хотя лучше обратиться за помощью к квалифицированным специалистам.

Распространённые мифы

Также в обществе автомобилистов сформировалось несколько мифов, в которые многие продолжают упорно верить. Они несколько портят репутацию датчиков дождя. Потому эту несправедливость лучше исправить.

1. Датчик не работает в темноте. Очень распространённое заблуждение, которое не имеет ничего общего с действительностью. Информация о наличии загрязнений поступает на электронный блок за счёт работы инфракрасных лучей. Поэтому не важно, какое на улице освещение. Даже в полной темноте, если на лобовое стекло налить воду, автоматика запустит в работу стеклоочистители. Это не сложно проверить в домашних условиях.
2. Сенсоры не могут функционировать, если стекло затонировано. Ещё один популярный миф, который следует развеять. Хотя некоторая доля правды тут есть. Чтобы на тонированном стекле сенсор дождя работал в обычном режиме, для датчика нужно сделать небольшое отверстие в тонировке. Внешне вы его совершенно не заметите, зато тонировка не будет никак мешать работе датчика.
3. Зимой датчик следует обязательно отключить. Это утверждение не соответствует действительности. Да, в зимний период работа сенсора несколько меняется в худшую сторону, поскольку он предназначен для борьбы с каплями дождя, а не со снегом. Но если на машине дополнительно присутствует устройство обогрева ветрового стекла, тогда даже в условиях сильного снегопада датчик будет работать не менее эффективно, чем при проливном дожде.
4. При замене лобового стекла нужно покупать и новый сенсор, подключать его и соединять с дворниками. Не совсем правда. Если стекло нужно поменять, но сам сенсор остался целым, его можно установить на новое стекло. Важно лишь, чтобы на новом стекле присутствовало специальное окошко, предусмотренное для монтажа сенсора. Когда происходит наоборот, то есть ломается датчик при целом ветровом стекле, менять последнее не придётся.
5. Сенсор постоянно ломается, и его нужно менять регулярно. Это миф, хотя определённая доля правды тут есть. Если сенсор будет постоянно под воздействием загрязнений, нормально функционировать он не сможет. Но тут проблема не в поломке самого датчика, а в том, что водитель забывает ухаживать за лобовым стеклом. Если удалить всю грязь и избавиться от конденсата, который за долгое время эксплуатации может накапливаться на поверхности датчика, тогда он продолжит качественно выполнять возложенные на него функции.

Отсюда можно сделать вывод, что при правильной установке и в условиях грамотного ухода датчик дождя даёт целый ряд объективных преимуществ. Он повышает уровень безопасности при управлении транспортным средством, снимает с водителя обязанности по включению и выключению стеклоочистителей. Тем самым он не отвлекается от дороги.

Рекомендуется выбирать автомобили, на которых стоят современные многофункциональные датчики. Такие устройства отвечают не только за своевременное включение и выключение щёток стеклоочистителя, но также могут автоматически закрывать люк на крыше и окна на дверях машины. Когда внезапно во время поездки обрушивается сильный ливень, водителю приходится отвлекаться, нажимать разные кнопки, чтобы вода перестала проникать в салон. Автоматика работает быстро и эффективно. Нужно лишь немного подождать, пока электродоводчики получат команду от электронного блока управления и закроют все окна. На это уходит куда меньше времени, чем закрытие окон и люка вручную.

Пользоваться датчиком дождя или нет, каждый автомобилист решает сам. Если вас не устраивает слишком высокая чувствительность этого сенсора, в большинстве случаев её можно настроить. Это позволит полноценно наслаждаться автоматической работой стеклоочистителей, концентрировать всё внимание на дороге и не отвлекаться на регулировку работы щёток.

Лучшие цены и условия на покупку новых авто

День или ночь, сухо или влажно — автомобиль сам знает, чтó за бортом, опираясь на показания специального датчика. Эксперт ЗР рассказывает, как он устроен, какие системы получают от него информацию и как установить его на автомобиль своими силами.

Впервые датчик дождя применил в середине прошлого века американский автоконцерн General Motors на одной из премиальных моделей. Но серийное производство из-за несовершенства технологий освоено не было. И только к середине девяностых сначала японские автопроизводители, а затем и остальные начали устанавливать датчики дождя и света на дорогие модели.

Сейчас ими уже не удивишь даже владельцев компактных и совсем недорогих машин. Современные датчики дождя и света объединены в единый модуль, расположенный в верхней части ветрового стекла, за зеркалом заднего вида — но принципы работы у этих сенсоров разные .

Устройство датчика света и дождя фирмы Hella:

Датчик дождя

а — сухое ветровое стекло; б — мокрое ветровое стекло.
1 — светодиод-передатчик; 2 — призма; 3 — фотодиод-приемник; 4 — капля воды.

Определяет наличие капель воды на ветровом стекле посредством оптоэлектронного метода измерений. Чувствительный элемент датчика состоит из одного или нескольких светоди­одов (передатчик), призмы и фотодиода (приемник).

Испускаемые светоди­одом инфракрасные лучи попадают через призму на ветровое стекло, отражаются от наружной поверхности и поступают на чувствительный фотодиод. От сухого и чистого стекла луч отражается практически полностью, а потому сигнал на фотодиоде имеет большую величину . При попадании на стекло капель воды лучи света преломляются, а потому лишь малая их часть попадает на приемник сигнала. Чем сильнее дождь, тем меньше лучей попадает на фотодиод.

Электронный блок непрерывно определяет количество воды на стекле и корректирует частоту взмахов и скорость работы дворников. Система даже умеет оценивать, грязное ли стекло: если после одного двойного хода дворников прозрачность не восстановилась, автоматически включается стеклоомы­ватель.

Датчик света

в — датчик фронтального света; г — датчик внешнего освещения.
1 — световод с линзой; 2 — световод со светофильтром.

В первых комбинированных датчиках света и дождя элемент, измеряющий освещенность, был только один. При наступлении темноты или въезде в туннель он включал фары, габаритные огни и подсветку приборов. Затем в тот же узел стали помещать до трех светочувствительных элементов, каждый со своей сферой ответственности.

Интенсивность освещения перед автомобилем измеряет узкоугольный датчик фронтального освещения. Используя сигнал с датчика, электроника распознаёт день и ночь и, соответственно, выключает или включает фары.

Зоны реагирования датчиков света:

Если автомобиль оборудован проекционным дисплеем, устанавливается узконаправленный HUD-датчик. Он измеряет освещенность той зоны, куда проецируется информация. А электронная система корректирует яркость подсветки элементов, выводимых на дисплей.

Взаимодействие датчиков света и дождя с другими системами автомобиля

1. Стеклоочистители. Если на стекле появились капли дождя, автоматика задействует стекло­очистители, а если капли не удаляются с одного прохода, включаются стеклоомыватели.
2. Наружная светотехника. По сигналу датчика освещенности светотехника переходит из режима дневных ходовых огней в режим ближнего света.
3. Внутренняя подсветка. Датчик освещенности управляет яркостью всех элементов подсветки салона и панели приборов.
4. Система комфорта. При первых каплях дождя автоматика закрывает стёкла и люк в крыше, позволяя водителю не отвлекаться от управления автомобилем.
5. Мультимедийная система. Датчик освещенности, отслеживая количество наружного света, выдает мультимедийной системе сигнал на изменение яркости экрана.
6. Климат-контроль. По команде датчика дождя климат-контроль подсушивает воздух, включая кондиционер и направляя воздух на стёкла во избежание запотевания. Датчик внешнего освещения регистрирует интенсивность солнечного излучения, попада­ющего сквозь ветровое стекло, и сообщает о корректировках блоку управления климат-контролем.
7. Head-Up-дисплей (HUD). Яркость дисплея регулируется по сигналу датчика освещенности.
8. Система автоматической просушки тормозных механизмов. По сигналу датчика дождя насос антиблокировочной системы кратковременно и не более чем на 2 бара поднимает давление в тормозных контурах. Тормозные цилиндры подводят колодки, и они касаются враща­ющихся тормозных дис­­ков, удаляя с них влагу и грязь.

Своими силами

Если на вашем автомобиле нет штатного датчика дождя и света, его можно установить. Например, в продаже есть датчики дождя как отечественного, так и зарубежного (обычно китайского) производства. Они представляют собой небольшую пластиковую коробочку, которая клеится на ветровое стекло изнутри и соединяется с электросистемой автомобиля жгутом проводов. Имеется даже исполнение для 24‑вольтового электрооборудования. Простенькие универсальные датчики дождя стóят до тысячи рублей, самые навороченные — чуть дороже двух тысяч.

Если не хотите разбираться в электросхемах автомобиля, чтобы приспособить датчики, ищите готовые комплекты для конкретной модели . В набор помимо датчика входят центральный переключатель света с положением Auto, жгуты проводов, пластмассовые кожухи датчика, надевающиеся на кронштейн зéркала заднего вида. Цена таких наборов — в пределах 3800–4500 рублей, а в комплекте с самозатемняющимся зеркалом ­заднего вида они могут ­стоить до 9500 рублей.

Разрушаем МИФЫ

• Датчик дождя срабатывает от ударов капель воды.
  Нет. Работа датчика основана на оптоэлектронном измерении.
• Ночью датчик дождя бессилен.
  Нет. Наружное освещение не влияет на работу системы, поскольку она использует собственные инфракрасные источники света.
• Можно распрощаться с датчиком при замене ветрового стекла.
  Нет. Производители стекол предусматривают в слое тонировки или шелкографии окошко. Монтаж старого датчика на новое стекло возможен, но при соблюдении технологии, а после установки нужно проверить корректность работы датчика .
• Зимой датчик барахлит.
  Нет. На снег датчик может реагировать некорректно. Но на капельки воды от растаявших снежинок реакция будет правильной. Хуже всего, если место установки датчика покрыто коркой льда.
  В этом случае лучше ­перейти на ручное управление стеклоочистителями.
• Датчики дождя на всех автомобилях работают одинаково.
  Нет. За адаптацию датчика дождя к автомобилю отвечает автопроизводитель. При этом не всегда выполняется полный комплекс доводочных работ со всеми возможными типами стекол (атермальными разных цветов, снабженными электрообогревом, с тонированной полосой в верхней части). При каких-то вариантах возможна чуть менее корректная работа датчика.
  Почти всегда в автомобилях есть ручная подстройка чувствительности датчика. И только на некоторых автомобилях эта функция программно отключена.