雨センサー

雨センサーまたは雨スイッチは、降雨によって作動するスイッチング デバイスです。雨センサーには、主に 2 つの用途があります。1 つ目は、自動灌漑システムに接続された節水デバイスで、降雨時にシステムを停止します。2 つ目は、自動車の内部を雨から保護し、フロントガラス ワイパーの自動モードをサポートするために使用されるデバイスです 。

雨滴センサーは全反射の原理で動作します。フロントガラスの透明な部分に 45 度の角度で照射された赤外線は反射され、車内のセンサーによって感知されます。雨が降ると、濡れたガラスによって光が散乱し、センサーに反射される光の量が少なくなります。

プロフェッショナルな衛星通信アンテナのもう 1 つの用途は、アンテナ フィード開口部でレイン ブロワーを作動させて、導波管内の加圧された乾燥した空気を維持する マイラーカバーから水滴を除去することです。

灌漑システム用の雨センサーには、ワイヤレスと有線の両方のバージョンがあり、そのほとんどは、雨があると膨張し、乾燥すると再び収縮する吸湿性ディスクを採用しています。吸湿性ディスク スタックによって電気スイッチが押されたり解放されたりし、乾燥速度は通常、スタックに到達する換気を制御することで調整されます。ただし、転倒マスまたはコンダクタンス タイプのプローブを使用して降雨量を測定する電気タイプのセンサーも販売されています。ワイヤレス バージョンと有線バージョンはどちらも、灌漑コントローラによる散水を一時的に停止するために同様のメカニズムを使用します。具体的には、灌漑コントローラのセンサー ターミナルに接続されるか、ソレノイド バルブ共通回路と直列に取り付けられ、雨が感知されたときにバルブが開かないようにします。

一部の灌漑用雨量センサーには、特に灌漑システムが冬季にも使用される場合に、システムが氷点下の気温で動作しないようにするための凍結センサーも組み込まれています。

フロリダ州、ニュージャージー州、ミネソタ州、コネチカット州、およびテキサス州のほとんどの地域では、新しい芝生スプリンクラー システムに何らかのタイプのセンサーが必要です。

1958 年、ゼネラルモーターズのキャデラック自動車部門は、雨天時に特別に製造されたエルドラド ビアリッツモデルのコンバーチブル トップを閉じ、開いた窓を上げるために、さまざまな電動モーターを作動させる水感知スイッチの実験を行いました。このような装置の最初のものは、1950 年から 1951 年頃に製造されたル セイバーと呼ばれるコンセプト カーで同じ目的で使用されたようです。

ゼネラルモーターズのコンバーチブルトップ用自動雨滴センサーは、1950年代にシボレーベルエアなどの車両にディーラーオプションとして装備されていました。 ^[1]

1996年モデルでは、キャデラックは再び自動雨滴センサーを車に装備しました。今回は、必要に応じて自動的にワイパーを作動させ、状況に応じてワイパーの速度を調整します。^[2]

2017 年 12 月、Tesla はOTA アップデート(2017.52.3)の提供を開始し、 AP2.x車両がオンボード カメラを利用して専用センサーを使用せずに雨を受動的に検出できるようになりました。

この機能を備えたほとんどの車両では、コントロールコラムに自動位置が設けられています。 ^[3]

最も一般的な現代の雨滴センサーは、全反射の原理に基づいています。常に、赤外線が内側からフロントガラスに45度の角度で照射されます。ガラスが乾燥している場合、全屈折の臨界角は約42°です。この値は、全屈折の式で得られます。

${\displaystyle \sin(\theta _{\text{c}})={\frac {n_{1}}{n_{2}}}}$

ここで、は赤外線に対する空気の屈折率のおおよその値^[4]であり、は赤外線に対するガラスの屈折率のおおよその値です。^[5]その場合、光の入射角は45°なので、すべての光が反射され、検出器は最大強度を受け取ります。 ${\displaystyle n_{1}=1}$${\displaystyle n_{2}=1.5}$

ガラスが濡れている場合、水の屈折率は空気よりも高いため、臨界角は約60°に変化します（）。^[6]その場合、入射角は45°であるため、全反射は得られません。光線の一部はガラスを透過し、反射に対して測定される強度は低くなります。システムは水を検知し、ワイパーがオンになります。 ${\displaystyle n_{1}=1.3}$

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