汽車夜間行車自動(dòng)變光系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：需求是最佳生產(chǎn)力，光照變光技術(shù)由此衍生出來，利用和接收外界光源，對(duì)外界光源強(qiáng)度進(jìn)行判定，從而控制或改變自身光源強(qiáng)度。這項(xiàng)技術(shù)早已運(yùn)用在許多方面，技術(shù)也越來越成熟。

本次研究方向是如何利用光照變光技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽車夜間會(huì)車自動(dòng)進(jìn)行遠(yuǎn)近照明燈交替。計(jì)一個(gè)光照變光電路模擬夜間會(huì)車，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遠(yuǎn)近燈交替。本次設(shè)計(jì)力求通過光照變光技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽車夜間行車的一系列復(fù)雜情況下的照明燈自動(dòng)變換。汽車照明燈自動(dòng)變換早已有過此類設(shè)計(jì)與研究，充分的證明了此次研究的可行性。

關(guān)鍵詞：夜間會(huì)車、遠(yuǎn)近交替、光照變光電路

本次論文研究的方向就是如何將光照變光運(yùn)用到汽車夜間照明及夜間會(huì)車方面。在一定程度上實(shí)現(xiàn)夜間汽車照明和會(huì)車時(shí)的智能化遠(yuǎn)近燈交替處理或汽車自發(fā)光源強(qiáng)弱變化處理。

一、光照變光技術(shù)在汽車照明方面的可行性

汽車照明與信號(hào)系統(tǒng)是汽車安全行駛的必備系統(tǒng)之一。它主要包括“外部照明燈具、內(nèi)部照明燈具、外部信號(hào)燈具、內(nèi)部信號(hào)燈具、警報(bào)器、電喇叭和蜂鳴器” 等。

汽車燈具按照功能功用劃分，主要有兩個(gè)種類：“汽車照明燈和汽車信號(hào)燈”。

其中汽車照明燈中的前照燈可運(yùn)用光照變光技術(shù)，在夜間行車會(huì)車可以根據(jù)不同路況不同光照強(qiáng)度來改變自身的光照強(qiáng)度，從而避免如：前方有反光物而自身光照強(qiáng)度高導(dǎo)致駕駛者發(fā)生炫目反應(yīng)出現(xiàn)事故、夜間會(huì)車由于駕駛者陋習(xí)不進(jìn)行遠(yuǎn)近燈交替而導(dǎo)致撞車事故等......

二、光照變光技術(shù)運(yùn)用在汽車前照明燈面臨的難題

光照變光技術(shù)運(yùn)用在汽車夜間照明方面的所面臨的難題主要有兩點(diǎn)：

1.光照傳感器的選擇

前方光源光照強(qiáng)度信息是實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)前照燈光照強(qiáng)弱的控制的前端。所以對(duì)于外界光源信息的獲取方式如何更高效、更靈敏得進(jìn)行詳細(xì)分析，不能將就。

當(dāng)前的光照傳感器有兩種：光敏電阻器和光照強(qiáng)度傳感器。

光敏電阻器主要構(gòu)成部分是半導(dǎo)體光電晶體。遇到光源照射時(shí)光電晶體內(nèi)的載流子數(shù)量隨光照強(qiáng)度的增加而增加，電導(dǎo)率也隨之增強(qiáng)。缺點(diǎn)是其輸出為模擬信號(hào)，需經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換，且需要不斷地進(jìn)行硬件調(diào)試，又要對(duì)光照強(qiáng)度進(jìn)行分階標(biāo)定，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，可靠性低，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)測(cè)量還行，但是運(yùn)用到汽車上沒有可行性。

另外一種便是光照強(qiáng)度傳感器，一個(gè)成熟的集成電路光照強(qiáng)度采集模塊，包含了傳感器、調(diào)理電路、放大電路模數(shù)轉(zhuǎn)換。高精度、高可靠性、高性價(jià)比，且實(shí)時(shí)性能優(yōu)異，運(yùn)用于汽車夜間的光照變光方面十分合適。

2.調(diào)光方式的選擇

調(diào)光的方式按照現(xiàn)在的照明產(chǎn)品來說有三種：模擬調(diào)光、可控硅調(diào)光和LED燈導(dǎo)通數(shù)量調(diào)光。

模擬調(diào)光原理是通過調(diào)控經(jīng)過電流的改變來改變發(fā)光體發(fā)光的強(qiáng)度。但模擬調(diào)光驅(qū)動(dòng)器能量利用效率會(huì)隨輸出電流大小改變而改變，與綠色環(huán)保的理念不符。

可控硅調(diào)光工作原理是：通過與三端雙向可控硅電壓驅(qū)動(dòng)開關(guān)并聯(lián)的自我改動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)控制兩端電壓來控制三端雙向可控硅開關(guān)的開關(guān)動(dòng)作，通過高頻率的調(diào)控來控制光照亮度。燈的頻閃對(duì)人眼不利，且想要去掉又需新增電路，提高能耗，不符合綠色環(huán)保理念。

LED燈導(dǎo)通數(shù)量調(diào)光，顧名思義，通過控制LED燈導(dǎo)通數(shù)量來控制光源強(qiáng)度。LED燈亮度高、成本低、調(diào)控簡(jiǎn)單，這讓LED燈導(dǎo)通數(shù)量調(diào)光有可行之處。

三、研究與測(cè)試

研究方案：先給單片機(jī)設(shè)定光照強(qiáng)度判定值，將光照強(qiáng)度分為兩個(gè)階段：光照強(qiáng)度高和光照強(qiáng)度低兩個(gè)階段。再通過光照強(qiáng)度傳感器接收外界光照并及時(shí)響應(yīng)將外界光源強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的方式傳輸給STC89C51芯片單片機(jī)處理，STC89C51芯片單片機(jī)接收電信號(hào)將接收的光照強(qiáng)度產(chǎn)生的電信號(hào)與初設(shè)的光照強(qiáng)度值進(jìn)行對(duì)比，判定接收的光照強(qiáng)度是否高或低，從而來控制LED燈的導(dǎo)通數(shù)量來控制自身發(fā)光的光照強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)汽車夜間會(huì)車遠(yuǎn)近燈交替這一操作。

在本次設(shè)計(jì)中對(duì)傳統(tǒng)的汽車前照燈做出了一點(diǎn)整改，用一定數(shù)量的LED燈代替了傳統(tǒng)的汽車車頭燈，響應(yīng)號(hào)召，低碳綠色環(huán)保。

在本次實(shí)物設(shè)計(jì)中，加入了超聲波測(cè)距，模擬出夜間會(huì)車環(huán)境，聲波測(cè)距用于個(gè)別復(fù)雜情況下的光照變換需求。

四、工作原理

光照強(qiáng)度傳感器接收外界光源，將外界光源光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)傳遞給STC89C52單片機(jī)芯片，裝有STC89C52芯片的單片機(jī)經(jīng)過一系列對(duì)光強(qiáng)傳感器傳輸過來的電信號(hào)進(jìn)行判斷和處理，發(fā)出指令控制LED燈發(fā)光，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的光照變光效果。與此同時(shí)而外加裝了超聲波測(cè)距，模擬夜間汽車行車時(shí)前方有燈光照明下不易發(fā)現(xiàn)且反光系數(shù)小的障礙物引起光強(qiáng)傳感器接收到不符合實(shí)際情況的光信號(hào)導(dǎo)致判斷出錯(cuò)而發(fā)生事故。通過發(fā)射超聲波來判斷前方有無障礙物，并接收到反射波，將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸給單片機(jī)進(jìn)行判定，單片機(jī)在判定后發(fā)出指令控制LED燈發(fā)光。模擬和考慮到了汽車夜間行車的各類不同情形。

五、結(jié)論

本設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能：

1.及時(shí)的獲取周圍環(huán)境的光照強(qiáng)度信息與前方有無障礙物并及時(shí)傳輸給單片機(jī)做出對(duì)應(yīng)的改變；

2.當(dāng)外界光照強(qiáng)度增大時(shí)，無論前方有無障礙物，系統(tǒng)都自動(dòng)改變通電發(fā)光二極管的位置來實(shí)現(xiàn)改變自身發(fā)光光照遠(yuǎn)近的目的；外界光照強(qiáng)度減小時(shí)，若前方有障礙物，系統(tǒng)自動(dòng)改變通電發(fā)光二極管位置來實(shí)現(xiàn)降低燈光照明范圍遠(yuǎn)近的目的，達(dá)到方便觀察近處路況規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的目的；外界光照強(qiáng)度弱是，且前方無障礙物，系統(tǒng)自動(dòng)改變通電發(fā)光二極管位置來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大照明范圍遠(yuǎn)近的目的，方便行車。

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指導(dǎo)老師：蔡蓉（1988-），女，湖南益陽人，湖南人文科技學(xué)院，主要研究方向?yàn)殡娮有畔@取與處理。