基于單片機的一種新型汽車智能大燈設計

向云南

摘? 要：文章介紹一種新型汽車智能大燈，通過燈組的布局改變（“C”型或直列型）以及獨立控制各LED燈珠，最終實現(xiàn)汽車在會車時，系統(tǒng)檢測會車車距，根據(jù)距離遠近動態(tài)調整大燈的照射范圍及照射明暗程度，以保障會車時大燈不會直射來車駕駛員的同時提供自己車輛駕駛員最大的照明視線。汽車轉彎時，保持汽車大燈與轉向方向一致，同時加大汽車周邊的照射角度，以確保對前方道路提供最佳照明，并對駕駛員提供最佳可見度，從而增強黑暗中駕駛的安全性等功能。

關鍵詞：“C”型排列;光線偏轉;智能遠光

中圖分類號：U468.2 文獻標志碼：A? ? ? ?文章編號：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，分為近光燈和遠光燈，夜間行車要求燈光越亮越好，駕駛員在夜間會車時應關閉遠光燈，避免影響對方車輛駕駛員的正常視線。而在實際情況中，總有部分駕駛員在會車時不關閉遠光燈，使對面車輛駕駛員因受遠光燈強光照射而無法正確判斷路面情況，造成危險。

2 總體設計

2.1 設計目的

本文通過對目前汽車大燈中存在的問題進行剖析。確定了汽車智能大燈的設計計劃，明確產品設計達到如下要求：（1）增強汽車會車時自己行車方向光線并且減弱對來

車方向燈光照射強度，同時根據(jù)對方車輛距離智能偏轉燈光照射范圍。（2）根據(jù)汽車轉向角度智能調節(jié)“C”型排列中各燈珠的明亮程度，使燈光的聚集點隨轉向角度改變，使之具有汽車轉向隨動大燈特點，使汽車駕駛員的前方視野得到保障的同時加大兩邊的行車視野，增強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），可由無級磁驅動成“C”字型排列（如圖1B所示），平行排列時可增強正前方照射面積，“C”形排列時可保證前方照射距離的同時增強周邊照射范圍，由平行到“C”形變換時可改變照射的角度。（2）每個燈珠可由亮到滅自由調節(jié)，配合燈組C形變形，可改變照射的強度和照射的角度，使汽車夜間會車和轉向時提供駕駛員一個良好的駕駛視野，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.無極變速驅動裝置

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 具體實施方案

汽車智能大燈包括光線傳感器、轉角傳感器、供電模塊、單片機、LED驅動、汽車LED一體大燈組成。

（1）光線傳感器。光線傳感器檢測會車時對方車輛燈光的強度，以此來檢測會車時與對方車輛的距離。系統(tǒng)通過AD轉換器檢測光敏電阻的電壓值，通過大量的實驗得到AD數(shù)據(jù)表，實際檢測值與AD數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)進行比對，從而得到會車時與對方車輛的真實距離，通過距離遠近來調節(jié)左前大燈的LED各燈珠明亮程度，以此來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玻璃內側，檢測頭平行地面朝前安裝并加裝遮光罩，此時光線傳感器只對正前方車輛燈光敏感，對側邊和路燈等光源信息不敏感，以避免系統(tǒng)對其他光源做出錯誤動作，影響汽車智能大燈的正常使用。（2）轉角傳感器。轉角傳感器用于檢測汽車駕駛員的意圖，對汽車轉向角度進行檢測，在駕駛員轉動方向盤時向控制系統(tǒng)發(fā)出指令。系統(tǒng)根據(jù)檢測到的轉向角度，合理的控制LED燈珠和燈組電磁轉向機構，以得到最大的轉向照明視野。將原車的轉向角度傳感器數(shù)據(jù)直接接入系統(tǒng)進行運算處理，將系統(tǒng)的接口協(xié)議調整成通用形式，不再外接轉角傳感器，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，通過算法處理后對各LED燈珠進行獨立控制（全亮、調光、熄滅）、對電磁轉向機構進行精準控制。（4）LED燈組。LED燈組是汽車智能大燈的執(zhí)行機構，由三組LED燈組（圖1中的燈組1、燈組2和燈組3）組成，可由電磁轉動機構調節(jié)成直列式或“C”字型結構，每個模組包含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

3.1 創(chuàng)新點

（1）“C”型布局，可實現(xiàn)隨動轉向功能，避免了傳統(tǒng)隨動轉向大燈中復雜的電機轉向機構與控制系統(tǒng)。同時采用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，可對大燈內部LED燈珠進行獨立控制;通過分別對各LED燈的獨立亮度調節(jié)，會車時可根據(jù)會車距離智能調節(jié)大燈對會車區(qū)域的照射強度，在不對會車車輛造成對射的前題下最大程度保障已方車輛的道路照明光線，同時也加強了已方右邊道路的照射范圍與光線，確保夜間會車時雙方車輛的行車安全與對道路突發(fā)情況的控制能力。（3）對LED燈珠單獨加聚光杯，可將傳統(tǒng)大燈復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，也可實現(xiàn)“C”形布局，從而調節(jié)大燈的照射范圍。汽車在大角度轉向時根據(jù)轉向角度調節(jié)燈光的磁力轉動裝置，改變“C”字形態(tài)，使汽車的大燈照射中心線與大角度轉向時輪胎的方向保持一致，形成多角度的照射光線，即有轉向方向也有車身兩邊光線，最大程度減少夜間行車轉向時的視線盲區(qū)。

3.2 技術關鍵和理論

（1）光線傳感器的檢測與安裝，為防止路燈和其他側邊車輛對傳感器的影響，將光線傳感器安裝于車前檔玻璃內則，檢測感應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正前方來車的燈光信息敏感，對于側方車輛或路燈的燈光信息不敏感。（2）在夜間會車時，光線傳感器會自動檢測前方車輛燈光的亮度，系統(tǒng)自動將會車一側的光線照射范圍進行調節(jié)。（3）汽車轉向時，轉角傳感器自動檢測到方向盤的轉角后，系統(tǒng)自動將汽車轉向方的大燈照射中心線與轉向輪的方向保持一致，另一側保持不變，讓駕駛員有最大的視線范圍，保障行車安全。

3.3 主要技術指標

（1）每邊大燈由6個燈珠組成，每個燈珠功率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）為了更進一步加大照射角度，采用電磁式轉向機構，該機構具備特殊的鎖定機構，調節(jié)角度時，鎖定機構打開，燈組可自由調節(jié)組成夾角，調節(jié)完成后鎖定機構鎖定各燈組，確保燈組1和燈組3在汽車行駛過程中不會隨車身振動而改變角度。

3.4 科學性與先進性

（1）節(jié)能性。每組大燈全開的情況下功率為18W遠低于傳統(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)遠光大燈的1200LM，相比傳統(tǒng)大燈更亮更節(jié)能。（2）先進性。相比傳統(tǒng)汽車遠光燈120米左右的照射范圍，本作品具有更遠的照射距離，最遠可達400米。相比目前汽車的隨動轉向系統(tǒng)，本作品的“C”型布局，減少了傳統(tǒng)隨動系統(tǒng)中復雜的電機轉向及控制系統(tǒng)，同時具有更寬闊的照射范圍。（3）實用性。本作品能跟據(jù)夜間會車距離和轉向角度智能調節(jié)大燈的照射角度，能給駕駛員一個良好的夜間行車視野，保障夜間行車安全，同時利用高效聚光杯取代傳統(tǒng)復雜的反光與聚光裝置，使本作品具有較強的實用價值。

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