基于光電傳感器感應(yīng)的汽車霧燈自控系統(tǒng)研究

孫萍 郝祥鑫

1. 煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東 煙臺(tái) 264006；

2. 煙臺(tái)汽車工程職業(yè)學(xué)院 山東 煙臺(tái) 265500

1 汽車霧燈系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 汽車霧燈簡(jiǎn)介

汽車霧燈分為前霧燈和后霧燈，汽車前霧燈提供一個(gè)高亮度的散射光源，這個(gè)光源的強(qiáng)度是為了穿透濃霧，起到提醒對(duì)面駕駛員的作用。后霧燈的作用就是在霧、雪、雨或塵埃彌漫等能見度較低的環(huán)境中讓車輛后面的汽車駕駛員易于發(fā)現(xiàn)自己的汽車。現(xiàn)有的汽車霧燈系統(tǒng)采用霧燈繼電器控制霧燈供電線路的通斷，在汽車點(diǎn)火開關(guān)置于“ON”，并打開近光燈開關(guān)時(shí)，經(jīng)霧燈開關(guān)進(jìn)行分流使霧燈發(fā)光。現(xiàn)有的霧燈系統(tǒng)由于需要手動(dòng)接通開關(guān)，所以對(duì)于新手駕駛員來講往往反應(yīng)能力差沒有打開霧燈，或者有些駕駛員忘記打開霧燈，因此而造成的追尾、剮蹭等交通事故在大霧天氣容易發(fā)生[1]。

1.2 新型霧燈控制系統(tǒng)

綜上考慮，一種無須手動(dòng)控制的，根據(jù)行車當(dāng)前霧霾濃度而自動(dòng)啟動(dòng)并控制的霧燈自控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。這種控制系統(tǒng)采用新型高靈敏度光電傳感器作為霧霾濃度感應(yīng)器，控制回路接收來自傳感器的開關(guān)信號(hào)，控制霧燈回路電流的通斷。針對(duì)近幾年空氣污染和多個(gè)城市霧霾頻發(fā)狀況，本項(xiàng)目所研究的系統(tǒng)具有重要的意義，是一個(gè)新的研究方向。

2 煙霧傳感器選擇與信號(hào)控制

2.1 散射光式光電傳感器的選擇

煙霧傳感器在檢測(cè)霧霾濃度時(shí)要求有快速響應(yīng)、較寬的溫度范圍 ，由于安裝在汽車空調(diào)格柵周圍，因此要具備體積不宜太大、性價(jià)比高等特點(diǎn)。在煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)中曾經(jīng)大量使用離子式傳感器，但是由于它容易受環(huán)境影響，特別是由于使用了放射源，容易對(duì)環(huán)境造成污染，越來越不為現(xiàn)代化綠色工程所接受。所以綜合實(shí)際工作參數(shù)的考慮，選擇散射光式光電煙霧探測(cè)器應(yīng)用于汽車霧燈自控系統(tǒng)。該傳感器的檢測(cè)室內(nèi)也裝有發(fā)光器件和受光器件。

2.2 光電傳感器的供電與信號(hào)控制

在汽車點(diǎn)火開關(guān)置于“ON”狀態(tài)時(shí)，電路接通，傳感器發(fā)光源得到電能發(fā)光，檢測(cè)到霧霾濃度報(bào)警門限信號(hào)后由感光元件產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)，經(jīng)芯片進(jìn)行處理整形后輸出。當(dāng)煙霧濃度低于設(shè)定的報(bào)警門限時(shí)恢復(fù)到監(jiān)控狀態(tài)。散射光式光電傳感器的信號(hào)傳遞由89C2051芯片進(jìn)行統(tǒng)一控制，接收來自感光元件的開關(guān)信號(hào)，經(jīng)整形處理后作為驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的基極信號(hào)，接通霧燈繼電器的供電回路，使霧燈繼電器工作電路啟動(dòng)，由蓄電池提供霧燈發(fā)光的電能，實(shí)現(xiàn)霧燈系統(tǒng)的自動(dòng)控制[2]。

3 光電式霧燈傳感器工作原理

霧霾是由無數(shù)微粒組成的，當(dāng)一束強(qiáng)度為Io的平行單色光入射到這些微粒場(chǎng)時(shí)，會(huì)受到顆粒團(tuán)散射和吸收的影響，光強(qiáng)將衰減為I(I＜ Io) 。經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)的強(qiáng)弱與I的大小成正比，通過檢測(cè)電信號(hào)的變化即可得出煙霧的有無。

從圖1可看出兩發(fā)射管L1、L2發(fā)出的紅外光強(qiáng)度一致。無煙霧時(shí)，由于兩紅外接收管的入射光強(qiáng)度相同且不變，有霧霾出現(xiàn)時(shí)，霧霾顆粒進(jìn)入L2與L4間的窗口，使入射到L4的光強(qiáng)減少，UA變小而UB不變，使UA-UB＜0，U輸出端由1變0，單片機(jī)測(cè)到該端為0時(shí)進(jìn)入霧燈自啟動(dòng)程序。

圖1 傳感器原理圖

4 霧燈自動(dòng)控制系統(tǒng)信號(hào)通信

JTY-GD-S839型散射光式光電傳感器采用車載電源12V供電，當(dāng)霧霾濃度在門限范圍內(nèi)時(shí)輸出高電平信號(hào)，并將信號(hào)電平發(fā)送至89C2051芯片進(jìn)行處理。傳感器因其工作溫度的要求，要安裝在汽車進(jìn)氣總管周圍，盡量遠(yuǎn)離汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，防止因溫度過高致使傳感器工作失效。根據(jù)城市霧霾污染指標(biāo)，可按照需求選擇傳感器數(shù)量。一般情況下，選擇四個(gè)傳感器進(jìn)行霧霾濃度檢測(cè)為宜。當(dāng)霧霾濃度在0.65～15.5%時(shí)，發(fā)光源發(fā)出的可見光在經(jīng)過霧霾顆粒反射后形成感光元件可接收的信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理電路進(jìn)行信號(hào)的比較與整形處理后發(fā)出開關(guān)信號(hào)，控制電磁繼電器線圈供電，接通工作回路使霧燈開啟；當(dāng)沒有霧霾或者霧霾濃度低時(shí)，傳感器不發(fā)出開關(guān)信號(hào)，繼電器線圈不通電，霧燈無須啟動(dòng)。

JTY-GD-S839散射光式煙霧傳感器的應(yīng)用，很好地實(shí)現(xiàn)了上述應(yīng)用目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

散射光式光電傳感器在汽車霧燈自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以迅速測(cè)量車輛行駛過程中是否有霧霾，并判斷霧霾濃度大小，從而控制霧燈是否開啟，有利于輔助駕駛員判斷，降低因視線不好和駕駛員沒有及時(shí)開啟霧燈而導(dǎo)致的車輛剮蹭等交通事故的發(fā)生概率。光電傳感器霧燈自控系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)也是以后汽車車載傳感器的新的發(fā)展渠道。