一種汽車燈光智能控制裝置

楊琪 荊亞東 王帥

摘 要：本論文致力于分析交通事故的發生，通過對汽車的優化設計來保障駕駛員的安全。其中優化設計主要包括遠近光燈自動切換裝置，轉向大燈調節裝置、輔助轉向裝置，能夠實現遠近光燈自動切換，針對外界條件對汽車前部照明做最佳調節，減少車輛在會車、轉彎、超車時造成的危險性，從而降低事故發生的概率。后視鏡防眩光裝置，隨光源強度改變鏡面的變暗程度，減少駕駛者在駕駛途中因后視鏡反光造成的不適感。

關鍵詞：自動切換；調節；降低事故；安全性

一、汽車燈光智能控制裝置簡介

本文項致力于設計一種汽車燈光智能控制裝置，這套裝置包括遠近光燈切換裝置、轉向大燈調節裝置、輔助轉向裝置、后視鏡防眩光裝置，CAN總線模塊及單片機。其可以自動切換遠近光燈、調節大燈轉向角度并且實現霧燈輔助轉彎、對后視鏡采取防止眩光的措施。該裝置利用了CAN總線模塊具有的可以同時接收其所連接的感應器的信號、篩選出需要的信息并把信號發送出去的特點設置了機械手及后視鏡防眩光裝置。機械手根據CAN總線發送的信號來實現機械手對于遠近光燈的切換以及開啟霧燈輔助轉向的操作，后視鏡防眩光裝置則根據CAN總線發送的信號來計算鏡面變暗程度，有效減少了在夜間會車時因眩光或轉彎盲區大而造成的交通事故。

1.遠近光燈切換裝置，包括CAN總線模塊中的CAN收發器、單片機裝置、光探測器以及機械手，光探測器安裝在汽車兩大燈中間部位，機械手內部安裝有感應器，機械手內部的感應器與CAN總線模塊1連接，機械手表面安裝有開關，機械手表面安裝的開關控制機械手是否開始工作。遠近光燈切換裝置的作用是：在機械手表面的開關處于閉合狀態時，當駕駛人不具備及時轉換遠近燈光的能力時，遠近光燈切換裝置可以自動切換遠近燈光，避免駕駛人未及時切換遠近光燈使周圍行人或對面駕駛人產生眩光而造成事故。

2.轉向大燈調節裝置，包括CAN總線模塊中的CAN收發器、單片機裝置、角度傳感器、步進電機、大燈驅動電機以及微控制器，角度傳感器安裝在方向盤內部，步進電機、大燈驅動電機以及微控制器分別都安裝在汽車兩大燈內部，角度傳感器、步進電機、大燈驅動電機以及微控制器與CAN總線模塊連接。轉向大燈調節裝置的作用是：當駕駛人在夜間需要轉彎時，此裝置可以通過調整大燈角度來減小汽車兩邊盲區的大小，通過這種方式來降低轉彎時因盲區而產生的事故發生率。

3.輔助轉向裝置，包括霧燈、角度傳感器、CAN總線模塊中的CAN收發器、機械手以及單片機裝置。輔助轉向裝置的作用是：當駕駛人在夜間需要轉彎時，此裝置可以通過機械手打開霧燈，從而在轉向大燈調節裝置減小的盲區的基礎上進一步減小盲區，來達到轉彎時的“雙保險作用 ”，進一步提高汽車駕駛的安全性。

4.后視鏡防眩光裝置，包括CAN總線、前后向傳感器、電子控制器，單片機。汽車每個后視鏡內部安裝有電致變材料及電子控制器，電子控制器內部安裝有后向傳感器、微處理器，汽車內部后視鏡正面安裝有開關。后視鏡防眩光裝置的作用是：在后視鏡上的開關處于閉合的狀態時，當駕駛人在駕駛過程中遇到前后方車輛的燈光直射或反射，或者是太陽光對后視鏡的反射等光源作用在后視鏡鏡面而對駕駛人產生眩光時，通過微處理器的運算將光強差轉化為電流作用到玻璃內的電致變材料來控制鏡面的變暗程度，來避免因眩光而造成事故。其中機械手及后視鏡上的開關均為手動開關，可按駕駛員意愿來開啟或關閉智能操作。

5.機械手裝置，包括旋轉球、桿件、抓手及固定塊。機械手裝置的作用是：是遠近光燈切換裝置、轉向大燈調節裝置、輔助轉向裝置的重要部分，它是完成這三個功能的基礎，也是完成這三個功能的最后一步。

二、設計思路及預期成果

1.技術路線

本裝置設計基于所學安全工程專業相關知識，結合當前追尾交通事故頻繁發生的現狀，確定了一種汽車燈光智能控制裝置的創新。依據自身的創新理念對現有汽車燈光智能控制技術進行優化設計，主要應用到單片機與機械手（圖一），針對道路照明、眩光、人為因素對汽車設計進行了深入研究。本項目的結構框圖，設計路線如圖（二）所示：

2.設計的關鍵問題

（1）遠近光自動切換裝置的實施問題

裝置設計建立在會車雙方均裝有此系統的基礎上，如果只有一方載有此系統，那么雙方會車時將只有載有此系統的車輛會實現遠近光自動切換，無法根本解決眩光問題。

（2）理論模型的實現問題

裝置設計需要通過實物進一步改正不足，優化設計，且此系統需要對汽車的整個照明系統做出改進，工程量較大，各元件造價比較昂貴，由于資金不足，在現有條件下很難將理論設計模型付諸現實進行調試優化，但該種汽車燈光智能控制裝置的設計通過對汽車裝置進一步優化來保障駕駛員的安全提供了一種創新思路。

3.預期成果

（1）當駕駛者反應較慢時或會車時使用不正確的燈光，自動切換遠近燈裝置將自動操作，從而避免駕駛人未及時切換遠近光燈使周圍行人或對面駕駛人產生眩光而造成事故。

（2）當駕駛人在夜間轉彎時，轉向大燈調節裝置及輔助轉向裝置將互相協調，根據轉向角度調節燈光角度，照明彎道死角，進一步縮小盲區范圍，達到轉彎時的“雙保險作用 ”，進一步提高汽車駕駛的安全性。

（3）在路上駕車行駛時，若遇到有強光照射而產生眩光時，可通過后視鏡防眩光裝置控制鏡面變暗程度，從而使駕駛員舒適駕駛，降低事故發生率。

三、總結

目前，隨著人們生活水平的提高，越來越多的人擁有私家車，而交通事故也層出不窮，為了幫助人們方便、安全地出行，減少交通事故的發生，因而對傳統汽車進行優化性設計具有很高的研究價值，“一種汽車燈光智能控制裝置”的研究成功必然會受到社會普遍關注和支持。

參考文獻：

【1】丁玉蘭編著，人機工程學【M】，北京；北京理工大學出版社，2011。

【2】戚金鳳，汽車燈光智能控制系統的研究【J】，廣東；科技資訊，2014。

【3】郭仁生，機械設計基礎【M】，北京；清華大學出版社，20006。

【4】龐敬禮，邱含等，汽車燈光智能調節裝置的設計研究【J】，山東共工業技術，2016。

【5】賀小明，葉青，嚴金云等，一種智能汽車遠近燈光切換提醒裝置驅動系統設計【J】，2017。