基于單片機(jī)的一種新型汽車智能大燈設(shè)計(jì)

向云南

摘? 要：文章介紹一種新型汽車智能大燈，通過(guò)燈組的布局改變（“C”型或直列型）以及獨(dú)立控制各LED燈珠，最終實(shí)現(xiàn)汽車在會(huì)車時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)會(huì)車車距，根據(jù)距離遠(yuǎn)近動(dòng)態(tài)調(diào)整大燈的照射范圍及照射明暗程度，以保障會(huì)車時(shí)大燈不會(huì)直射來(lái)車駕駛員的同時(shí)提供自己車輛駕駛員最大的照明視線。汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，保持汽車大燈與轉(zhuǎn)向方向一致，同時(shí)加大汽車周邊的照射角度，以確保對(duì)前方道路提供最佳照明，并對(duì)駕駛員提供最佳可見(jiàn)度，從而增強(qiáng)黑暗中駕駛的安全性等功能。

關(guān)鍵詞：“C”型排列;光線偏轉(zhuǎn);智能遠(yuǎn)光

中圖分類號(hào)：U468.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）17-0099-02

Abstract： This paper introduces a new type of automobile intelligent headlamp. Through the change of the layout of the lamp group （"C" type or in-line type） and the independent control of each LED lamp bead， the system detects the distance between the meeting car and dynamically adjusts the irradiation range and light and dark degree of the headlamp according to the distance， so as to ensure that the headlamp will not shine directly on the driver while providing the maximum illumination line of sight of the driver of his own vehicle. When the car turns， it is supposed to keep the headlights consistent with the steering direction， while increasing the illumination angle around the car to ensure the best lighting for the road ahead and the best visibility for the driver， so as to enhance the safety of driving in the dark and other functions.

Keywords： "C"type arrangement; light deflection; intelligent far light

1 研究背景

汽車大燈為汽車夜間行駛提供照明，分為近光燈和遠(yuǎn)光燈，夜間行車要求燈光越亮越好，駕駛員在夜間會(huì)車時(shí)應(yīng)關(guān)閉遠(yuǎn)光燈，避免影響對(duì)方車輛駕駛員的正常視線。而在實(shí)際情況中，總有部分駕駛員在會(huì)車時(shí)不關(guān)閉遠(yuǎn)光燈，使對(duì)面車輛駕駛員因受遠(yuǎn)光燈強(qiáng)光照射而無(wú)法正確判斷路面情況，造成危險(xiǎn)。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目的

本文通過(guò)對(duì)目前汽車大燈中存在的問(wèn)題進(jìn)行剖析。確定了汽車智能大燈的設(shè)計(jì)計(jì)劃，明確產(chǎn)品設(shè)計(jì)達(dá)到如下要求：（1）增強(qiáng)汽車會(huì)車時(shí)自己行車方向光線并且減弱對(duì)來(lái)

車方向燈光照射強(qiáng)度，同時(shí)根據(jù)對(duì)方車輛距離智能偏轉(zhuǎn)燈光照射范圍。（2）根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向角度智能調(diào)節(jié)“C”型排列中各燈珠的明亮程度，使燈光的聚集點(diǎn)隨轉(zhuǎn)向角度改變，使之具有汽車轉(zhuǎn)向隨動(dòng)大燈特點(diǎn)，使汽車駕駛員的前方視野得到保障的同時(shí)加大兩邊的行車視野，增強(qiáng)汽車的夜間行車安全。

2.2 基本思路

（1）將汽車大燈分成三段，可平行排列（如圖1A所

示），可由無(wú)級(jí)磁驅(qū)動(dòng)成“C”字型排列（如圖1B所示），平行排列時(shí)可增強(qiáng)正前方照射面積，“C”形排列時(shí)可保證前方照射距離的同時(shí)增強(qiáng)周邊照射范圍，由平行到“C”形變換時(shí)可改變照射的角度。（2）每個(gè)燈珠可由亮到滅自由調(diào)節(jié)，配合燈組C形變形，可改變照射的強(qiáng)度和照射的角度，使汽車夜間會(huì)車和轉(zhuǎn)向時(shí)提供駕駛員一個(gè)良好的駕駛視野，如圖2所示。

1.LED燈筒;2.隔光板;3.燈組1反光板;4.燈組2反光板;

5.燈組3反光板;6.無(wú)極變速驅(qū)動(dòng)裝置

圖1 汽車智能大燈燈組布局圖

圖2 汽車智能大燈角度變化圖

2.3 具體實(shí)施方案

汽車智能大燈包括光線傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、供電模塊、單片機(jī)、LED驅(qū)動(dòng)、汽車LED一體大燈組成。

（1）光線傳感器。光線傳感器檢測(cè)會(huì)車時(shí)對(duì)方車輛燈光的強(qiáng)度，以此來(lái)檢測(cè)會(huì)車時(shí)與對(duì)方車輛的距離。系統(tǒng)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器檢測(cè)光敏電阻的電壓值，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)得到AD數(shù)據(jù)表，實(shí)際檢測(cè)值與AD數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，從而得到會(huì)車時(shí)與對(duì)方車輛的真實(shí)距離，通過(guò)距離遠(yuǎn)近來(lái)調(diào)節(jié)左前大燈的LED各燈珠明亮程度，以此來(lái)改變左前大燈的照射距離與照射角度。將光線傳感器安裝于前檔風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)，檢測(cè)頭平行地面朝前安裝并加裝遮光罩，此時(shí)光線傳感器只對(duì)正前方車輛燈光敏感，對(duì)側(cè)邊和路燈等光源信息不敏感，以避免系統(tǒng)對(duì)其他光源做出錯(cuò)誤動(dòng)作，影響汽車智能大燈的正常使用。（2）轉(zhuǎn)角傳感器。轉(zhuǎn)角傳感器用于檢測(cè)汽車駕駛員的意圖，對(duì)汽車轉(zhuǎn)向角度進(jìn)行檢測(cè)，在駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)向控制系統(tǒng)發(fā)出指令。系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)向角度，合理的控制LED燈珠和燈組電磁轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，以得到最大的轉(zhuǎn)向照明視野。將原車的轉(zhuǎn)向角度傳感器數(shù)據(jù)直接接入系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算處理，將系統(tǒng)的接口協(xié)議調(diào)整成通用形式，不再外接轉(zhuǎn)角傳感器，最大程度節(jié)約資源、降低成本。（3）控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)用于接收各傳感器的指令，通過(guò)算法處理后對(duì)各LED燈珠進(jìn)行獨(dú)立控制（全亮、調(diào)光、熄滅）、對(duì)電磁轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行精準(zhǔn)控制。（4）LED燈組。LED燈組是汽車智能大燈的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由三組LED燈組（圖1中的燈組1、燈組2和燈組3）組成，可由電磁轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)成直列式或“C”字型結(jié)構(gòu)，每個(gè)模組包含LED燈筒（燈珠和聚光杯組成）、遮光板和反光板。

3 汽車智能大燈特點(diǎn)

3.1 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）“C”型布局，可實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)轉(zhuǎn)向功能，避免了傳統(tǒng)隨動(dòng)轉(zhuǎn)向大燈中復(fù)雜的電機(jī)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與控制系統(tǒng)。同時(shí)采用LED燈珠照明，相比傳統(tǒng)的鹵素汽車大燈，更加節(jié)能環(huán)保。（2）改變了現(xiàn)有汽車大燈控制模式，可對(duì)大燈內(nèi)部LED燈珠進(jìn)行獨(dú)立控制;通過(guò)分別對(duì)各LED燈的獨(dú)立亮度調(diào)節(jié)，會(huì)車時(shí)可根據(jù)會(huì)車距離智能調(diào)節(jié)大燈對(duì)會(huì)車區(qū)域的照射強(qiáng)度，在不對(duì)會(huì)車車輛造成對(duì)射的前題下最大程度保障已方車輛的道路照明光線，同時(shí)也加強(qiáng)了已方右邊道路的照射范圍與光線，確保夜間會(huì)車時(shí)雙方車輛的行車安全與對(duì)道路突發(fā)情況的控制能力。（3）對(duì)LED燈珠單獨(dú)加聚光杯，可將傳統(tǒng)大燈復(fù)雜的反光與聚光裝置去除。（4）改變了現(xiàn)有汽車大燈的布局形式，即兼容傳統(tǒng)大燈的平行布局，也可實(shí)現(xiàn)“C”形布局，從而調(diào)節(jié)大燈的照射范圍。汽車在大角度轉(zhuǎn)向時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)向角度調(diào)節(jié)燈光的磁力轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，改變“C”字形態(tài)，使汽車的大燈照射中心線與大角度轉(zhuǎn)向時(shí)輪胎的方向保持一致，形成多角度的照射光線，即有轉(zhuǎn)向方向也有車身兩邊光線，最大程度減少夜間行車轉(zhuǎn)向時(shí)的視線盲區(qū)。

3.2 技術(shù)關(guān)鍵和理論

（1）光線傳感器的檢測(cè)與安裝，為防止路燈和其他側(cè)邊車輛對(duì)傳感器的影響，將光線傳感器安裝于車前檔玻璃內(nèi)則，檢測(cè)感應(yīng)頭平行路面向前方放置，并加裝遮光罩，確保光線傳感器只對(duì)正前方來(lái)車的燈光信息敏感，對(duì)于側(cè)方車輛或路燈的燈光信息不敏感。（2）在夜間會(huì)車時(shí)，光線傳感器會(huì)自動(dòng)檢測(cè)前方車輛燈光的亮度，系統(tǒng)自動(dòng)將會(huì)車一側(cè)的光線照射范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)。（3）汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)角傳感器自動(dòng)檢測(cè)到方向盤的轉(zhuǎn)角后，系統(tǒng)自動(dòng)將汽車轉(zhuǎn)向方的大燈照射中心線與轉(zhuǎn)向輪的方向保持一致，另一側(cè)保持不變，讓駕駛員有最大的視線范圍，保障行車安全。

3.3 主要技術(shù)指標(biāo)

（1）每邊大燈由6個(gè)燈珠組成，每個(gè)燈珠功率3W，最大輸出光通量500LM，配合高聚光杯，前照距離可達(dá)400米以上。（2）為了有效的解決大功率LED燈的聚光效果，采用特殊鋁制聚光杯，可將LED燈的照射距離增加到400米以上而不散光。（3）為了更進(jìn)一步加大照射角度，采用電磁式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具備特殊的鎖定機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)角度時(shí)，鎖定機(jī)構(gòu)打開(kāi)，燈組可自由調(diào)節(jié)組成夾角，調(diào)節(jié)完成后鎖定機(jī)構(gòu)鎖定各燈組，確保燈組1和燈組3在汽車行駛過(guò)程中不會(huì)隨車身振動(dòng)而改變角度。

3.4 科學(xué)性與先進(jìn)性

（1）節(jié)能性。每組大燈全開(kāi)的情況下功率為18W遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)大燈的55W功率，而每邊智能大燈綜合輸出光通量接近2000LM卻高于傳統(tǒng)遠(yuǎn)光大燈的1200LM，相比傳統(tǒng)大燈更亮更節(jié)能。（2）先進(jìn)性。相比傳統(tǒng)汽車遠(yuǎn)光燈120米左右的照射范圍，本作品具有更遠(yuǎn)的照射距離，最遠(yuǎn)可達(dá)400米。相比目前汽車的隨動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，本作品的“C”型布局，減少了傳統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)中復(fù)雜的電機(jī)轉(zhuǎn)向及控制系統(tǒng)，同時(shí)具有更寬闊的照射范圍。（3）實(shí)用性。本作品能跟據(jù)夜間會(huì)車距離和轉(zhuǎn)向角度智能調(diào)節(jié)大燈的照射角度，能給駕駛員一個(gè)良好的夜間行車視野，保障夜間行車安全，同時(shí)利用高效聚光杯取代傳統(tǒng)復(fù)雜的反光與聚光裝置，使本作品具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪茂盛.機(jī)動(dòng)車駕駛光污染及視力防護(hù)[J].中國(guó)眼鏡科技，2012，9：132-134.

[2]鄧盈.基于智能制造的汽車大燈開(kāi)關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)[J].唐山學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，5：84-87.

[3]花建新.淺談汽車大燈的種類及其優(yōu)缺點(diǎn)[J].汽車維修，2016，5：4-6.

[4]H.Riedel，A.V Dahl，Chr Lang and F Zywitza.3D Vision Systems for Active Safety[C].SAE 2002 World Congress Detroit，Michigan March 4-7，2002.

[5]李延延.汽車大燈隨動(dòng)系統(tǒng)仿真電路設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，11：4-5.

[6]張志輝.基于Flow Simulation的LED汽車大燈散熱仿真[J].電子世界，2015，10：60-64.