汽車夜間行車自動變光系統設計

摘要：需求是最佳生產力，光照變光技術由此衍生出來，利用和接收外界光源，對外界光源強度進行判定，從而控制或改變自身光源強度。這項技術早已運用在許多方面，技術也越來越成熟。

本次研究方向是如何利用光照變光技術實現汽車夜間會車自動進行遠近照明燈交替。計一個光照變光電路模擬夜間會車，實現自動遠近燈交替。本次設計力求通過光照變光技術實現汽車夜間行車的一系列復雜情況下的照明燈自動變換。汽車照明燈自動變換早已有過此類設計與研究，充分的證明了此次研究的可行性。

關鍵詞：夜間會車、遠近交替、光照變光電路

本次論文研究的方向就是如何將光照變光運用到汽車夜間照明及夜間會車方面。在一定程度上實現夜間汽車照明和會車時的智能化遠近燈交替處理或汽車自發光源強弱變化處理。

一、光照變光技術在汽車照明方面的可行性

汽車照明與信號系統是汽車安全行駛的必備系統之一。它主要包括“外部照明燈具、內部照明燈具、外部信號燈具、內部信號燈具、警報器、電喇叭和蜂鳴器” 等。

汽車燈具按照功能功用劃分，主要有兩個種類：“汽車照明燈和汽車信號燈”。

其中汽車照明燈中的前照燈可運用光照變光技術，在夜間行車會車可以根據不同路況不同光照強度來改變自身的光照強度，從而避免如：前方有反光物而自身光照強度高導致駕駛者發生炫目反應出現事故、夜間會車由于駕駛者陋習不進行遠近燈交替而導致撞車事故等......

二、光照變光技術運用在汽車前照明燈面臨的難題

光照變光技術運用在汽車夜間照明方面的所面臨的難題主要有兩點：

1.光照傳感器的選擇

前方光源光照強度信息是實現智能調節前照燈光照強弱的控制的前端。所以對于外界光源信息的獲取方式如何更高效、更靈敏得進行詳細分析，不能將就。

當前的光照傳感器有兩種：光敏電阻器和光照強度傳感器。

光敏電阻器主要構成部分是半導體光電晶體。遇到光源照射時光電晶體內的載流子數量隨光照強度的增加而增加，電導率也隨之增強。缺點是其輸出為模擬信號，需經過一系列轉換，且需要不斷地進行硬件調試，又要對光照強度進行分階標定，費時費力，可靠性低，在實驗室實驗測量還行，但是運用到汽車上沒有可行性。

另外一種便是光照強度傳感器，一個成熟的集成電路光照強度采集模塊，包含了傳感器、調理電路、放大電路模數轉換。高精度、高可靠性、高性價比，且實時性能優異，運用于汽車夜間的光照變光方面十分合適。

2.調光方式的選擇

調光的方式按照現在的照明產品來說有三種：模擬調光、可控硅調光和LED燈導通數量調光。

模擬調光原理是通過調控經過電流的改變來改變發光體發光的強度。但模擬調光驅動器能量利用效率會隨輸出電流大小改變而改變，與綠色環保的理念不符。

可控硅調光工作原理是：通過與三端雙向可控硅電壓驅動開關并聯的自我改動變阻器調節控制兩端電壓來控制三端雙向可控硅開關的開關動作，通過高頻率的調控來控制光照亮度。燈的頻閃對人眼不利，且想要去掉又需新增電路，提高能耗，不符合綠色環保理念。

LED燈導通數量調光，顧名思義，通過控制LED燈導通數量來控制光源強度。LED燈亮度高、成本低、調控簡單，這讓LED燈導通數量調光有可行之處。

三、研究與測試

研究方案：先給單片機設定光照強度判定值，將光照強度分為兩個階段：光照強度高和光照強度低兩個階段。再通過光照強度傳感器接收外界光照并及時響應將外界光源強度轉換成電信號的方式傳輸給STC89C51芯片單片機處理，STC89C51芯片單片機接收電信號將接收的光照強度產生的電信號與初設的光照強度值進行對比，判定接收的光照強度是否高或低，從而來控制LED燈的導通數量來控制自身發光的光照強度，實現汽車夜間會車遠近燈交替這一操作。

在本次設計中對傳統的汽車前照燈做出了一點整改，用一定數量的LED燈代替了傳統的汽車車頭燈，響應號召，低碳綠色環保。

在本次實物設計中，加入了超聲波測距，模擬出夜間會車環境，聲波測距用于個別復雜情況下的光照變換需求。

四、工作原理

光照強度傳感器接收外界光源，將外界光源光信號轉變成電信號傳遞給STC89C52單片機芯片，裝有STC89C52芯片的單片機經過一系列對光強傳感器傳輸過來的電信號進行判斷和處理，發出指令控制LED燈發光，從而實現預期的光照變光效果。與此同時而外加裝了超聲波測距，模擬夜間汽車行車時前方有燈光照明下不易發現且反光系數小的障礙物引起光強傳感器接收到不符合實際情況的光信號導致判斷出錯而發生事故。通過發射超聲波來判斷前方有無障礙物，并接收到反射波，將聲信號轉換成電信號傳輸給單片機進行判定，單片機在判定后發出指令控制LED燈發光。模擬和考慮到了汽車夜間行車的各類不同情形。

五、結論

本設計能夠實現如下功能：

1.及時的獲取周圍環境的光照強度信息與前方有無障礙物并及時傳輸給單片機做出對應的改變；

2.當外界光照強度增大時，無論前方有無障礙物，系統都自動改變通電發光二極管的位置來實現改變自身發光光照遠近的目的；外界光照強度減小時，若前方有障礙物，系統自動改變通電發光二極管位置來實現降低燈光照明范圍遠近的目的，達到方便觀察近處路況規避風險的目的；外界光照強度弱是，且前方無障礙物，系統自動改變通電發光二極管位置來實現擴大照明范圍遠近的目的，方便行車。

參考文獻：

[1]郭繼強·一種高效智能型LED路燈驅動電源的研究與設計[J]·復旦大學·2011年.

[2]曹永·LED路燈驅動電源及其光照感知控制技術的研究與設計[J]·華南理工大學·2015年.

[3]電子技術基礎模擬部分（第五版）·康華光.

[4]電子技術基礎數字部分（第五版）·康華光.

[5]單片機原理及應用（C語言版）.

[6]傳感器原理及其應用.

[7]傳感器原理及其應用·普利斯曼，比得斯，莫瑞·電子工業出版社.

[8]任廣起·光照度測量系統設計[J]·西安工業大學·2012年.

[9]戚盈凱，章珺·基于單片機的溫室溫度和光照強度控制電路設計[J] ·科研·2017年.

[10]陳旭川，胡超，杜海洋，林坤，嚴駿·基于HT46R24的汽車車燈智能控制器設計[J]·重慶理工大學學報· 2007年.

指導老師：蔡蓉（1988-），女，湖南益陽人，湖南人文科技學院，主要研究方向為電子信息獲取與處理。