汽車大燈隨動系統仿真電路設計

李延廷

（北京信息職業技術學院，北京 100070）

1 引言

在《汽車綜合控制系統應用與調試》課程教學中，我們需要設計汽車大燈隨動仿真控制電路系統。若采用實際汽車上的車速傳感器、轉向角度傳感器、車身高度傳感器等實車部件，會帶來設計系統體積大、成本高，也不利于更好地培養學生的電路設計能力。因此，我們考慮自己設計上述傳感器信號產生電路。我們基于車速傳感器工作原理設計了車速信號產生電路；利用可調電阻器形成的分壓器獲得轉向角度和車身高度信號，雖然信號產生機理與轉向角度傳感器、車身高度傳感器不同，但在不影響大燈隨動調節的原則下，節約了設計時間和設計難度，特別是降低了數據處理難度、汽車大燈調節模型的設計難度，開發出了符合預定技術要求的整機系統。

2 汽車大燈隨動大燈系統分析

汽車大燈隨動系統包括AFS前大燈隨動系統和ALS光軸自動調整系統。AFS前大燈隨動系統由電控單元、車速傳感器、轉向角度傳感器、氙光前大燈等組成。在夜間轉彎時，電控單元根據車速以及轉向盤轉向角度，輸出控制信號，自動調整氙光前大燈的照射中心，自動向彎道左側移動，確保彎道中的高能見度。ALS光軸自動調整系統由電控單元、車身高度傳感器、氙光前大燈等組成。在后排負載較重導致車身角度上揚時，ALS自動調整光軸傾角，避免光軸上揚對對面來車駕駛人員的視覺造成干擾。

轉向角度傳感器一般采用光電式傳感器，用來檢測轉向軸的旋轉角位移量和旋轉方向。在轉向軸上，設有一個遮光盤，夾于遮光盤兩側的是兩組光電藕合組件，光電藕合組件安裝在轉向柱上。當轉向軸轉動時，遮光盤隨著轉動，遮光盤圓周上均勻地開有許多槽，遮光盤上轉動使光電耦合組件之間的光斷續地通斷，由此就可以檢測出旋轉角度。根據光斷續通斷的速度，可以檢測出轉向速度。此外，再根據兩組光電管產生脈沖信號的相位關系，可以檢測出轉向軸的旋轉方向。

車身高度傳感器帶有連桿，能帶動傳感器軸轉動。傳感器軸上固定著一個開有許多窄槽的遮光圓盤。其工作原理與轉向角度傳感器基本相同。當車身高度發生變化時，遮光圓盤在傳感器軸帶動下轉動，在光電耦合組件輸出端輸出通斷信號。根據此通斷信號，懸架電子控制系統ECU計算出遮光圓盤轉動的角度和車身高度發生的變化。

3 汽車大燈隨動系統仿真電路設計

3.1 汽車大燈隨動系統仿真電路基本組成

汽車大燈隨動系統仿真電路由單片機控制系統、車速-轉向角-車身高度信號模擬電路、大燈調節驅動電路、大燈調節執行機構（核心是直流電機）及電源電路等組成，其電路框圖如圖1所示。

3.2 具體功能電路分析

單片機控制系統由80C52單片機、12MHz時鐘電路及復位電路組成，通過調用控制程序對車速信號、A/D轉換電路送來的轉向角信號與車身高度信號進行處理，輸出大燈調節控制信號，控制水平調節直流電機、豎直調節直流電機的轉動方向和轉動角度。

車速—轉向角—車身高度信號模擬電路如圖2所示。其中，LF0038是紅外光接收專用集成電路，其內有紅外光電二極管、放大器、限幅器、帶通濾波器、積分電路及比較器等電路。接收到紅外光信號經過LF0038處理后，得到矩形脈沖信號，并送到80C52的P1.3腳。圖中A代表帶圓孔的轉盤，B代表直流電機。直流電機調速電路如圖3所示，NE555的OUT腳輸出的PWM信號控制控制直流電機改變轉速。轉向角度信號和車身高度信號直接由兩個電位器Rw1、Rw2的滑動端取出，并送給A/D轉換器。

圖1 汽車大燈隨動系統仿真電路框圖

圖2 車速-轉向角-車身高度信號模擬電路

圖3 直流電機調速電路

圖4 A/D轉換電路

A/D轉換電路由ADC0832組成，如圖4所示。ADC0832與80C52的連接關系如圖4所示。來自Rw1、Rw2的表示轉向角度、車身高度的兩個電壓信號U1、U2送到ADC0832的CH0、CH1端。在80C52的控制下，ADC0832將U1、U2轉換為數據信號。

圖5 大燈調節驅動電路

大燈調節驅動電路主要由大燈燈光位置控制器集成電路TDA3629組成，如圖5所示。

5 單片機控制系統控制程序設計

單片機控制系統控制程序采用C語言編寫而成，主要包括系統初始化程序、車速信號檢測程序、A/D轉換與數據儲存程序、大燈調節驅動程序等功能模塊。整機系統上電后，在系統控制程序控制下，單片機系統開始初始化；單片機控制檢測車速信號、A/D轉換器送來車身高度、轉向角度信號，按照大燈調節控制模型進行數據處理，最后輸出驅動信號驅動大燈內水平調節電機、豎直調節電機旋轉，從而達到調節大燈光軸方向的目的。

結語

目前，汽車大燈隨動系統仿真電路已在課程教學中得到應用，并且運行穩定、效果良好。系統控制源程序代碼對學生公開，在開展汽車大燈隨動系統仿真控制實訓項目教學時作為學生學習的參考資料。正是由于我們設計了汽車大燈隨動系統仿真控制電路（含軟件）實訓臺，學生能夠更好地在其上面學習汽車大燈隨動系統仿真控制硬件電路和控制程序設計知識，有效地提高了學生開發汽車單片機應用系統的能力。

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