汽车大灯自动控制的改进分析

汽车大灯自动控制的改进分析汽车大灯自动控制的改进分析汽车大灯自动控制的改进分析资料仅供参考文件编号：2022年4月汽车大灯自动控制的改进分析版本号：A修改号：1页次：1.0审核：批准:发布日期：五菱荣光汽车大灯自动控制系统的改进摘要汽车远光灯是为了让驾驶者在夜间高速行驶时看清远方路况，但是在会车时如果不及时切换到近光，其强烈的光线会使对面车辆无法看清道路，极易发生交通事故。根据国内交通事故统计，在夜间发生的交通事故中，与远光灯有关的事故占到近四成，并且成上升的趋势。本文是通过在五菱荣光汽车前大灯控制电路中加入一套容易实现的自动控制系统。当在夜晚行车远光灯打开时，系统能通过光检测输入模块检测前方是否有相对方向的较强光源，若有则激活自动变光模块，切断远光电路并接通近光电路。能很好地解决传统方式下，手动变光不及时和驾驶员因疏忽忘记切换近光等问题，从而大大减少事故的发生。关键词：汽车前照灯；光敏电阻；晶体三极管；自动变光；WulingRongGuangimprovementoftheautomaticcontrolsystemofthecarheadlightsAbstraetTheautomobileheadlightsonfullbeamtoletdriverseeclearlythedistantplacestateofroadswhenthenighthigh-speedtravel,butwhenpassingintraffic,ifnotcuttheheadlightlowbeampromptly,itsintenseraywillkeeptheoppositevehiclesfromseeingclearlythepath,isextremelyeasytohavethetrafficaccident.Countsaccordingtothedomestictrafficaccident,intrafficaccidentthatthenighthas,occupieswiththeheadlightsonfullbeamrelatedaccidentabout40%,andbecomesthetrendofrise.ThisarticleisbyWulingRongGuangcarheadlightsaddedasetofeasytoimplementautomaticcontrolsystemtocontrolcircuit.Whendrivingatnightlampsturnedon,detectionthroughthesysteminputmoduledetectioninfrontoftherelativeorientationofastronglightsource,ifyouactivateautomaticdimmermodule,cuttingoffremoteopticalcircuitandturnonphotoelectricroad.Canbeaverygoodsolutiontothetraditionalmode,manuallightnotontimeandthedriverinadvertentlyforgottoswitchonnear-light,whichgreatlyreducetheoccurrenceofaccidents.Keywords:Carheadlight;Photoresistance；Triodetransistor;Autodarkening目录1引言 引言随着国民生活的不断提高，汽车已经从奢侈品转变为生活必需品，它已逐渐的走入千家万户。根据公安部交管局发布的最新数据，截至2011年8月底，全国机动车保有量达到亿辆。其中，摩托车占％，约为亿辆。汽车保有量占机动车总量的％，已经超过1亿辆。汽车是用来给我们提供方便的，让我们的出行更安全，更便捷，所以汽车本身的安全系数也是我们大家所关注的问题。汽车远光灯是为了让驾驶者在夜间高速行驶时看清远方路况，但是在会车时如果不及时切换到近光，其强烈的光线会使对面车辆无法看清道路，极易发生交通事故。国内统计，在夜间发生的交通事故中，与远光灯有关的事故占到近四成，并且成上升趋势，所以目前在中低端汽车上推广汽车大灯远近光灯自动变换已经是大势所趋。为了人身的安全以及驾驶员的舒适驾驶，构思了一种适合五菱荣光汽车的远近光灯自动控制系统。关于汽车夜间行车远光灯的使用，《中华人民共和国道路交通安全法》做出了明确规定，但是在实际驾驶中不按规定在会车及通过路口时关闭远光的情况十分严重，比如汽车交会时开远光灯，强光直射对面司机眼睛，形成视觉盲区，极易造成车祸。不按规定使用远光灯主要有三种情况：一是刚拿到驾照的新手，不知道如何使用灯光，乱打灯。二是有的司机明知违规用灯却依然我行我素。三是在有些路段需要频繁的切换远近光灯，驾驶员在打开远光灯后往往忘记关掉。因此而导致的交通事故给人们的生命和财产安全带来了极大的危害，也在一定程度上影响了经济的发展。要最大程度减少这种事件发生，在加强交通执法力度的同时，对夜间行车远光灯的使用进行自动控制是一个有效地解决办法。然而对于汽车近远光灯控制系统，一定要确保安全，简单有效；目前除去一些中高级豪华型车辆外，大多数路上行驶的中低端车辆都不具备远光智能控制功能，这主要是汽车工业生产特点决定的，每一点点成本的增加都会改变一款车销售情况，甚至影响一款车的市场定位。所以我们一定要在确保安全，简单有效，成本低廉，易于集成的产品应用在市场占率高的中低端汽车上才是今后的发展趋势。2课题研究的目的和拟解决的主要问题研究的目的本课题研究的目的是根据目前市场中低端汽车电子辅助系统的发展趋势，开发一套适合现有市场占有率非常大的微型商用车五菱荣光汽车的夜间行车远光灯自动控制系统，，选择合适的传感器捕捉远光灯信号，发现前方车辆的高强度远光，及时将自己车的远光换到近光。辅助驾驶者进行自我约束，确保汽车夜间行车远光灯的按章使用，提高行车安全，减少因车远光灯造成的交通事故。课题拟解决的主要问题连续五年蝉联微车销量冠军的中国微车领军企业，上汽通用五菱凭借旗下皮实耐用，经济实惠的微车产品，已帮助无数农民和私营小业主走上发家致富的道路。目前五菱之光系列微型汽车市场保有量已经达到了近300万辆。但是在这个巨大的市场背后有30%左右的各大交通事故都少不了经济实惠的微型汽车的参与。所以想通过对五菱荣光汽车的大灯变光控制的改进，在原有的大灯电路中引入一套性价比高的自动变光系统使经济实惠的五菱汽车也能做到会车大灯近远光灯的自动切换，从而大大提高五菱荣光汽车的夜间行车安全性，减少夜间因为灯光引起事故的发生，保证了行车的人生和财产安全的同时也顺应了如今汽车智能化的发展趋势。3国内外对汽车远光灯控制的研究状况国内汽车远光灯控制的研究现状汽车防眩远光前照明灯汽车防眩的技术特征是根据灯光测试平面上眩目光线区间的界线与光线反射平面的关系确定灯丝的安装空间，其防眩光形可以根据不同测试标准变化，具有远光的照射距离和近光的防眩光形。但是从眼睛的感光角度来说，光觉是最基本的视觉。眼的感光最早由视网膜的两种视细胞，即视杆细胞和视锥细胞开始，视杆细胞在甚暗的环境，可对微弱的光产生感觉，即暗视觉。视锥细胞则在较亮的光线下，产生光觉，即明视觉及颜色感觉。而锥细胞主要分布在眼球的中心凹。也就是说眼球正常固视前方的情况下，中心视野30°范围内对光的敏感度最强;30°以外的周边视野光敏感逐渐减弱。当两车夜间交会车时，往往有些开车的人视觉会不自觉地跟随对方的车灯，也就是瞪视对方来车，这样眼睛的中心视野正对着对方的车灯，所以远光灯眩目的问题依然存在。利用偏振光防眩目其基本原理是根据马斯吕定律(两个起偏器的偏振轴互相垂直时，对光的透射率几乎为零;而两个起偏器的偏振轴相互平行时透光率最大)，在每辆车的风挡玻璃和车灯玻璃加上偏振片，其偏振轴与水平面成45度角，则两车相向行驶时，一方风挡上偏振轴与对方车灯上偏振轴正交。根据马斯吕定律，对方车灯发出的光线经过车灯玻璃和本方风挡玻璃的透射率几乎为零。当前，偏振片的透光率很不理想，单片透光率只有36%左右，因此需要加大车灯功率，提高车灯亮度。这种方式由于偏振片性能有待提高，尚未达到实用化程度。汽车前照灯自动变光器其工作方式是利用光敏传感器探测前方来车的远光灯，当距离对面车辆200m左右时，自动变光器可根据对方车辆灯光变换作相应的变换，如果对方车辆远光超过2s不变换时，本车能自动恢复远光，提醒或迫使对方车辆变光。此装置存在一定的弊端，如果对方未关闭远光，本车也不关闭远光，使得会车时的危险加倍;如果对方关闭远光，本车装置要在安全距离以外及时准确的发现对方车辆较为困难，故实际使用效果不理想，目前一直未能得到广泛应用。远光灯的控制问题一直没有得到妥善解决。国外汽车远光灯控制的研究现状红外夜视系统红外夜视是利用目标与周围环境之间由于温度或发射率的差异所产生的热对比度进行成像。由于热对比度的差异而把红外辐射能量密度分布图显示出来，成为热像，再通过热像将红外图像变为可见光图像。[9-10]目前应用的红外夜视主要分为两种，远红外夜视系统能够看清前方300m。显示辐射热能物体，物体越热，光线就越强，主要是人和动物。近红外夜视系统能够看清前方150m，但画面更为明亮，显示信息更为丰富。红外夜视系统只能作为远光辅助，不能完全解决远光危害问题，且其价格昂贵，国外最低售价也在人民币两万元左右。目前只有在奔驰S级，宝马740以上的豪华汽车中才装配。单色光防眩单色光防眩是利用单色光的远光灯来照明。研究发现，饱和照明时，人眼对黄光有比白光更佳的敏感度;人眼睛被黄光眩目后暗视野的恢复相对较快。可以在紧急情况出现时争取宝贵时间。这种方法利用的仅是黄光这一段较窄波长范围的光，通常照射效率低，视野较暗。效果不理想。液晶变光装置液晶变光的基本原理是在车灯前加液晶版，利用光敏传感器探测外界光照强度，自动平稳地随外部照明情况改变液晶的透射率，从而控制远光灯的眩目问题。问题在于系统的造价高，液晶面板的耐温特性差，此技术尚不成熟。美国GENTEX公司开发成功了智能变光汽车前照灯该前照灯利用传感装置感测前方光源。当迎面来车时会自动降低前照灯的光照度，当会车毕又恢复强光。此种光照度变化十分柔和，是渐进的。但如前方车流突增，如转弯行驶时光照度亦会立刻减弱。福特林肯车系(Lineoln-Mereeury)己决定从2004年起装用此种变光照度前照灯。该灯现在存在的问题是成本价稍高些，现Gentex已在做着将其成本降到150-200美元的工作，以期向别的车种进行普及。汽车远光灯控制的研究发展趋势违章使用汽车远光灯造成的交通事故不在少数，每年新增车辆越来越多，由远光灯使用不当造成的夜间交通事故比例更是急速上升。对国内外研究情况的分析发现，国外汽车远光灯自动变光系统控制技术是比较成熟的，但是普遍技术复杂，成本较高，不能在普遍车型中加装此套系统，从而很大意义对解决当前因为违章使用汽车远光灯所造成的事故起不到很大的作用，因为目前出事故率高的都集中在中低端不具备自动变光系统的车辆中。这主要是汽车工业生产特点决定的，每一点点成本的增加都会改变一款车销售情况，甚至影响一款车的市场定位。所以要确保安全，简单有效，成本低廉，能够普及到中低端车型中去是今后这类产品的发展趋势。4光敏电阻及晶体三极管光敏电阻简介光敏电阻器是一种对光敏感的元件，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感。它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。光敏电阻器的种类光敏电阻器根据制作材料和光谱特性来分类按制作材料分类光敏电阻器按其制作材料的不同可分为多晶光敏电阻器和单晶光敏电阻器，还可分为硫化镉（CdS）光敏电阻器、硒化镉(CdSe)光敏电阻器、硫硫化铅(PbS)光敏电阻器、硒化铅(PbSe)光敏电阻器、锑化铟(InSb)光敏电阻器等多种。按光谱特性分类光敏电阻器按其光谱特性可分为可见光光敏电阻器、紫外光光敏电阻器和红外光光敏电阻器。可见光光敏电阻器主要用于各种光电自动控制系统、电子照相机和光报警器等电子产品中。紫外光光敏电阻器主要用于紫外线探测仪器。红外光光敏电阻器主要用于天文、军事等领域的有关自动控制系统中。光敏电阻器的主要参数光敏电阻器的主要参数有亮电阻（RL）、暗电阻（RD）、最高工作电压（VM）、亮电流（IL）、暗电流（ID）、时间常数、温度系数灵敏度等。1．亮电阻亮电阻是指光敏电阻器受到光照射时的电阻值。2．暗电阻暗电阻是指光敏电阻器在无光照射（黑暗环境）时的电阻值。3．最高工作电压最高工作电压是指光敏电阻器在额定功率下所允许承受的最高压。4．亮电流视电流是指在无光照射时，光敏电阻器在规定的外加电压受到光照时所通过的电流。5．暗电流暗电流是指在无光照射时，光敏电阻器在规定的外加电压下通过的电流。6．时间常数时间常数是指光敏电阻器从光照跃变开始到稳定亮电流的63%时所需的时间。7．电阻温度系数温度系数是指光敏电阻器在环境温度改变1℃8．灵敏度灵敏度是指光敏电阻器在有光照射和无光照射时电阻值的相对变化。晶体三极管的简介及工作原理晶体三极管的简介半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极（用字母b表示）。其他的两个电极成为集电极（用字母c表示）和发射极（用字母e表示）。由于不同的组合方式，形成了一种是NPN型的三极管，另一种是PNP型的三极管。三极管的种类很多，并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装，常见三极管的外观如图，大的很大，小的很小。三极管的电路符号有两种：有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN型三极管，而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头所指的方向是电流的方向。电子制作中常用的三极管有90××系列，包括低频小功率硅管9013（NPN）、9012（PNP），低噪声管9014（NPN），高频小功率管9018（NPN）等。它们的型号一般都标在塑壳上，而样子都一样，都是TO-92标准封装。在老式的电子产品中还能见到3DG6（低频小功率硅管）、3AX31（低频小功率锗管）等，它们的型号也都印在金属的外壳上。晶体三极管的工作原理三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，极B，射极E。分成NPN和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。一、电流放大下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源，能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1,例如几十,几百)。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间,这就会引起基极电流Ib的变化,Ib的变化被放大后,导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的,那么根据电压计算公式U=R*I可以算得,这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来,就得到了放大后的电压信号了。二、偏置电路三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管),基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生(对于硅管,常取。当基极与发射极之间的电压小于时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比要小,如果不加偏置的话,这么小的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于时,基极电流都是0)。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流(叫做偏置电流,上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻)，那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时,小信号就会导致基极电流的变化,而基极电流的变化,就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求,如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电极电流为0,不能再减小了)。而加上偏置,事先让集电极有一定的电流,当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小；当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。三、开关作用下面三极管的饱和情况。像上面那样的图，因为受到电阻Rc的限制（Rc是固定值，那么最大电流为U/Rc，其中U为电源电压），集电极电流是不能无限增加下去的。当基极电流的增大，不能使集电极电流继续增大时，三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是：Ib*β〉Ic。进入饱和状态之后，三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小，可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流为0时，三极管集电极电流为0（这叫做三极管截止），相当于开关断开；当基极电流很大，以至于三极管饱和时，相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。四、工作状态

如果我们在上面这个图中，将电阻Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为0时，集电极电流为0，灯泡灭。如果基极电流比较大时（大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数β），三极管就饱和，相当于开关闭合，灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了，所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加，那么灯泡的亮度也会随着增加（在三极管未饱和之前）。对于PNP型三极管，分析方法类似，不同的地方就是电流方向跟NPN的刚好相反，因此发射极上面那个箭头方向也反了过来——变成朝里的了。5系统设计原理及功能自动变光系统总设计原理自动变光系统是由光强检测电路、光强信号处理电路、控制电路、开关电路、电源电路五部分组成。自动控制电路的总体框图如下图所示工作原理光强检测电路的功能是利用光敏电阻的特性，即入射光强时，电阻减小，入射光弱时电阻增大，在光敏电阻的阻值变化的同时影响与其并联的支路电压，进而将光信号转换为电信号。光强信号处理电路的功能是将光强监测电路输出的电信号输入555定时器组成的斯密特触发器集成电路，继而得到一个电平信号，为控制电路作准备。控制电路的功能是将得到的电平信号送至电磁继电器，由电磁继电器控制开关的开断。开关电路的功能是利用继电器控制近远光灯的转换。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。自动变光原理电路图其工作原理如下：继电器K的常币触点与远光灯相连，常开触点与近光灯相通。开关S为自动控制启动开关。光敏电阻PC1用来传感光照情况，其电阻值反比于光照强度，在黑暗中，PC1呈高阻态，但当收到一定的光照射时，它的电阻值便迅速下降。PC1和R7、R1、R2、R3、VT6、R11一起组成分压器。射极输出器VT1的输出，由VT2放大并反相，VT2的输出加在施密特触发器VT3和VT4上，VT4的集电极控制继电器激励级VT5。设开关S处于关闭状态，此时远光灯处于打开状态，若迎面无直射强光源，PC1呈高阻态，VT1基极呈低电位，VT1截止，VT2截止，VT3导通，VT4截止，VT5也由于基极电位提高而处于截止状态。继电器K线圈无电流，常闭触点接通远光灯。当迎面有直射强光源时，PC1阻值受到光照阻值迅速下降，VT1基极电位迅速提高，VT1导通，VT2也随之导通，VT3截止，VT4、VT5导通，继电器K线圈得到电，常开触点闭合而接通近光灯。如果迎面来车的前照灯也转换到了近光灯，光敏电阻PC1接到的光通量减少，但由于此时VT6已经处于截止状态而维持远光。只有当迎面来车驶过而PC1无光照而呈高阻态时，VT1才截止，VT5也随之截止，继电器K线圈失