光照傳感器在自動頭燈應(yīng)用案例研究

李欣，龍建，付貽瑋，任小龍

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院汽車工程學(xué)院，北京 100176）

光照傳感器在自動頭燈應(yīng)用案例研究

李欣，龍建，付貽瑋，任小龍

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院汽車工程學(xué)院，北京 100176）

文章介紹了光照傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理和信號輸出特性，并以捷豹某款車型為例介紹了自動頭燈的工作過程、操作方法和控制策略，充分闡述了自動頭燈的特點，可為工程技術(shù)人員和維修人員提供參考，具有一定的理論價值和實踐意義。

自動頭燈；研究；光照傳感器

Abstract:This paper introduces the light sensor structure, working principle and signal output characteristics, and with a Jaguar models as an example to introduce the working process, automatic headlights operation method and control strategy,expounds the characteristics of fully automatic headlights, which can provide reference for engineering technical personnel and maintenance personnel, has certain theory value and practice meaning.

Keywords: Automatic headlamp; Research; Illumination sensor

CLC NO.: TP212.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-49-02

前言

目前，隨著汽車智能化程度的日益提高，越來越多的傳感器被安裝在汽車上以增加駕駛的安全性、便捷性和舒適性，光照傳感器是汽車自動頭燈功能的核心部件，它是汽車電子工業(yè)中的新型傳感器， 隨著光電技術(shù)、集成電路技術(shù)和檢測控制技術(shù)的飛速發(fā)展，將光照傳感器應(yīng)用在汽車上實現(xiàn)車前燈自動控制是近年來汽車傳感器應(yīng)用中的研究熱點。更是降低駕駛?cè)藛T駕車干擾，顯著提高汽車駕駛的安全性、便捷性和舒適性的有力保障。符合汽車電子行業(yè)發(fā)展的趨勢[1]。

光照傳感器可以感知車外光照條件的明暗變化，可區(qū)分白天、黑夜、隧道、車庫、橋洞等不同路況，根據(jù)不同路況可以實現(xiàn)大燈的自動開啟和關(guān)閉，自動空調(diào)和自動雨刮等。因其響應(yīng)速度快，減低駕駛員的干擾，廣泛應(yīng)用在中高端車上，光照傳感器的使用可減少因道路照明引起的交通事故[2-3]。

1 光照傳感器

光照傳感器是利用光敏二極管來檢測日照變化的情況，光敏二極管對日照變化反應(yīng)靈敏，不受自身的溫度影響，并把光照強度轉(zhuǎn)換成電流信號，并將電流信號輸送給控制單元，實現(xiàn)汽車大燈的自動控制。

光照傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，通過等效電路可以看出，主要由電源、光敏二極管、濾波電路組成。光敏二極管的結(jié)構(gòu)與普通二極管結(jié)構(gòu)相似，不同之處在于光敏二極管的PN結(jié)裝在管殼頂部，光線通過透鏡制成的窗戶可以集中照射在PN結(jié)上，一般處于反向偏置狀態(tài)，其信號輸出特性如圖 2所示[4]，隨著光照強度的增加，傳感器的信號輸出電流隨著增加，并呈線性。一般光照傳感器安裝在儀表板上側(cè)或者擋風(fēng)玻璃上側(cè)中間部位，這些位置容易檢測到日照的變化。

圖1 光照傳感器的結(jié)構(gòu)

圖2 光照傳感器的信號輸出特性

2 光照傳感器的在自動頭燈上的應(yīng)用

作為全球聞名的英國汽車品牌，捷豹擁有輝煌歷史的捷豹和奢華SUV品牌路虎，以其迷人設(shè)計、領(lǐng)先科技和非凡性能成為引領(lǐng)現(xiàn)代奢華的潮流標(biāo)志，眾多代表車型已被列為世界汽車發(fā)展進程中起著至關(guān)重要的作用，捷豹始終秉承采用最先進技術(shù)，實現(xiàn)汽車的革新。因此選用捷豹某車型介紹自動大燈具有一定的代表性和典型性，下面主要通過介紹自動大燈的工作過程、工作原理及其控制策略，以實現(xiàn)對自動大燈進一步了解和認知。

2.1 工作過程

將燈光開關(guān)放在自動擋光照傳感器一般安裝在儀表板前面，器安裝位置如圖3所示，用于檢測車外光線亮度水平。當(dāng)將燈光開關(guān)放在自動擋位置時，車輛可根據(jù)光強弱，將自動打開和關(guān)閉前照燈和側(cè)燈，當(dāng)天色漸暗趨于黃昏或駛?cè)霕蚨垂芫€不足時，側(cè)燈和前照燈也會自動打開，黎明或者駛出橋洞時，光線逐步增強側(cè)燈和前照燈將自動關(guān)閉，實現(xiàn)自動大燈的功能，可減低駕駛員的干擾，減少交通事故。

2.2 操作方法

對于具有自動大燈功能的車量來說，將燈光開關(guān)放在自動擋（AUTO）位置，燈光控制桿如圖 3所示，點火開關(guān)處于打開位置，當(dāng)光照傳感器檢測光線不足時，車輛自動打開近光和側(cè)燈，實現(xiàn)自動頭燈的功能。

圖3 光照傳感器安裝位置

圖4 燈光控制桿

2.3 自動大燈控制策略

儀表將燈光開關(guān)的自動檔的信號通過中速 CAN輸入給中心接線盒，激活自動大燈功能，光照傳感器通過LIN線把光線強度直接輸入給中心接線盒，中心接線盒根據(jù)光照傳感器和自動大燈開關(guān)信號給左大燈和右大燈的側(cè)燈和近光燈提供或切斷電源，實現(xiàn)大燈的自動開啟和關(guān)閉。自動大燈控制策略如圖5所示。

圖5 自動大燈控制組件圖

2.4 自動頭燈的自動開啟近光的原因分析

這款車光照傳感器是汽車工業(yè)中新型的一個傳感器，即光照雨量傳感器，既可以實現(xiàn)自動大燈又可以實現(xiàn)自動雨刮的功能。在自動大燈使用時，只能開啟近光燈，遠光燈需要手動開啟，因為車輛起步前，首先要通過近光觀察車輛周圍情況，確認環(huán)境安全后才能起步行駛；并且遠光燈的亮度比較高，如果對面有來車的情況下貿(mào)然開啟遠光燈會直接影響到對面來車司機的視線，影響他們的正常駕駛，甚至有可能會引發(fā)安全事故。因此，一般車輛自動頭燈自動開啟為近光燈，遠光需要手動開啟。

3 結(jié)論

光照傳感器是汽車電子工業(yè)中非常重要的傳感器，是光電技術(shù)、集成電路技術(shù)、檢測測量技術(shù)飛速發(fā)展的結(jié)果，將光照傳感器應(yīng)用到汽車上實現(xiàn)自動頭燈的功能也是追求汽車駕駛安全、降低駕駛員干擾，提交駕駛的便捷性和舒適性的結(jié)果。隨著科技水平的不斷提高和對行車安全的進一步要求，光照傳感器不但可以通過檢測到光線變?nèi)踝詣娱_啟頭燈，也會通過檢測到光線強弱自動調(diào)節(jié)儀表燈光等功能。

目前，在國外市場自動頭燈的推廣應(yīng)用時間長，技術(shù)成熟，而對國內(nèi)市場因其研究成本高和市場份額少，會提高汽車的價格，因此本文希望能對汽車研發(fā)和工程技術(shù)人員提供一定的幫助，能在設(shè)計和研發(fā)的源頭減少費用，使國內(nèi)自主地低端車能夠盡快實現(xiàn)自動頭燈的功能。

[1] 韓之俠.一種新型雨量光照傳感器的設(shè)計[J].電子設(shè)計工程.2015.23（17）:154-157.

[2] Jiangwei D U, Chaozhong W U, Jie M A, et al. Adaptive Control Approaches of Vehicle Front-lighting System Based on Cooperative Vehicle-infrastructure[J]. Journal of Transport Information &Safety, 2011.

[3] 韓之俠,馬鳴.雨量光線傳感器接口芯片 MLX75308機器應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝,2014.12：77-80.

[4] 董輝,王泌寶,董南波.汽車用傳感器第二版[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2013.8.

Application of Light Sensor in Automatic Headlamp

Li Xin, Long Jian, Fu Yiwei, Ren Xiaolong
（Beijing electronic technology Training college, Beijing 100176）

TP212.9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)18-49-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.018

李欣（1972.12-）女，講師，學(xué)士。就職于北京電子科技職業(yè)學(xué)院汽車工程學(xué)院。主要從事汽車電控、機械電控等方面的研究。基金項目：北京電子科技職業(yè)學(xué)院 科研一般項目（CJGX2016-KY-YYK025）。