汽車大燈遠光燈自動控制系統

高漪安 姚燦 張明娟 周永寧 許玉振

摘要：汽車大燈是車輛在光線不足時車輛行駛的與安全相關的重要部件，目前市面上的汽車主要是以手動控制遠光燈進行切換，但常常因為駕駛員對遠光燈濫用行為，而危害行車安全。本文構思了一種基于光敏傳感器使得近遠光燈可以通過環境的改變而實現自動切換的控制系統，以維護行駛安全。

Abstract： The automobile headlight is an important part of the vehicle driving in the insufficient light and safety. At present， the car on the market is mainly to manually control the high beam to switch， but often because the driver abuses the high beam， and endangers the driving safety. In this paper， a kind of control system based on photosensitive sensor can realize automatic switching of the near high beam lamp through the change of the environment， so as to maintain the safety of driving.

關鍵詞：汽車;遠光燈;夜間自動控制

Key words： automobile;high beam;night automatic control

中圖分類號：U472.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）11-0227-02

0? 引言

隨著科技的發展，人們生活質量的提高，如今家用汽車逐漸普及。在汽車前面裝配的大燈（近光燈與遠光燈）大大提高了夜間、雨霧等天氣的行車安全性。這是由于汽車的遠光燈一般有效光照范圍約為150米，相對于近光燈（有效光照范圍約為30米）在夜間無照明設施的路段（如郊區）有更好的光亮視野。通常，當車輛行駛時行駛路線前方有車輛，該駕駛員應將遠光燈切換為近光燈，以避免強光對對方車輛駕駛員的干擾與影響。不過仍有許多車輛駕駛員會在會車，或是在市區有充足照明設備的情況下，依然開啟遠光燈，造成對方車輛駕駛員或是路人的炫光，嚴重影響交通安全。根據中華人民共和國交通安全法，濫用遠光燈者記1分，罰款100元。[1]

為了解決遠光燈使用不恰當的問題給生活帶來的極大的不便，汽車大燈遠光燈自動控制系統由此而生。我們了解到，目前僅有部分汽車品牌的部分車型（如豐田、奔馳S系、奧迪A8L、寶馬i8等）[3][5]有配置類遠光燈自動控制系統，市場空缺很大。本文將介紹一種汽車遠光燈自動控制系統的設計想法。

1? 基本原理

通過光敏傳感器輸入信號的不同可以對整個電路輸出的結果進行調制，基于這一構思，將光敏傳感器和遠光燈開關組合在一起，降低濫用遠光燈和其帶來危險的幾率?；诖怂枷?，已經有很多類似的設備應用于我們的生活中，比如根據光強決定是否自動開啟的路燈。但是，在光敏路燈這類設備中，通常是通過電磁繼電器來控制光路的閉合于斷開，根據資料顯示，對于家用汽車來說，電磁繼電器體形過于龐大，會占用其它元器件空間或是增大車頭部位，并且價格不低，對于家用車來說性價比不高。[2]在本設想中，可以采用微型計算機（如單片機）來進行對汽車燈光切換的控制。但隨著人工智能和5G的進一步發展，這個功能可以集成至主控制芯片上，無需單獨的控制器。

首先，在氣候或時間的影響下，當環境光變暗，車內的光照度降低時，光敏傳感器會捕捉這一變化，開啟車燈;在亮度降至一定值時（符合遠光燈開啟條件），會自動將近光燈切換至遠光燈;當車輛在夜間行駛過程中遇到前方有行駛車輛時，若是對向行駛，兩車在識別光信號之后會同時將遠光燈切換至近光燈;若同向行駛，前方車輛后側傳感器接收到光信號會向后發射一特定波段的紅外信號，后方開啟遠光燈的車輛傳感器識別到前方車輛時發出的信號時，會將遠光燈切換為近光燈。在平常駕駛中，遠光燈還有提示作用，故車輛駕駛員可以手動打開遠光燈，但是若不符合光敏傳感器的識別結果，將在到達一定時間后（設想為3秒）將車輛燈光關閉。

控制電路概念圖如圖1所示（其中左圖為汽車前方控制電路、右圖為汽車后方控制電路）。

為了模擬車輛駕駛員眼睛對光亮度（能否分辨道路情況）的分辨，本系統的前方光敏傳感（探測）器的位置被安裝至車輛內部后視鏡后，如圖2（左）所示;為了模擬車輛駕駛員眼睛對各個后視鏡光亮度的分辨，本系統的后方光敏傳感（探測）器的位置被安裝至車輛內部后視鏡后，如圖2（右）所示。

2? 模擬

基于此種設想，本實驗小組搭建了一個簡易裝置用于模擬此汽車大燈近遠光燈自動切換系統。在這套電路中由干電池代替汽車中的供電模塊，不同顏色的LED燈泡分別代替近光燈和遠光燈，光敏電阻代替光敏探測元件，使用單片機編程代替控制芯片（在實際操作中未能實現使用單片機進行所設想的功能，便簡單地用光敏電阻對光照敏感改變電路電阻量的大小來體現車輛前方進行對光強大小辨別實現控制燈光亮暗的操作）。實物模擬圖如圖3所示。

3? 結語

目前，在汽車大燈近遠光燈自動切換這一方面，一部分汽車企業已經開發出了機械式遠光防眩大燈和矩陣式遠近光車燈。對于機械式遠光燈，是通過光學探測元器件對前方車輛和行人位置探查，在遠光燈光路中加入特定大小的擋板，實現遠光對車輛和行人的避讓，同時在轉彎時，有反射鏡與方向盤聯動，使遠光光路向拐彎方向彎折;矩陣式車燈是由許多可編程LED燈泡進行矩陣式排列，根據光學探測器對環境亮度及前方情況的反饋經行燈光亮度與方向的調控。[6]現在已有部分車型分別搭載這兩種系統，經過各自企業的安全性測試，安全可靠。[4]但是這兩種技術如今不是十分成熟，而且價格不菲。本課題小組所構思的這一近遠光燈自動切換系統也僅僅是將本來應該由駕駛員手動控制的近遠光燈用一簡單電路所代替，但由于設備與環境的限制無法真正做出所構思的設備并進行測試，實際使用效果與安全性問題無法保證。我們也在此呼吁廣大的駕駛員們，在車輛行駛時要注意規范，為道路安全出一份力。

參考文獻：

[1]維基百科：汽車燈（https：//zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B1%BD%E8%BD%A6%E7%81%AF）.

[2]陳益賢，陳鵬羽，石登龍，孫移，孟昭軍.汽車LED大燈燈光智能切換裝置的設計[J].汽車實用技術，2018（17）：171-173.

[3]鄒祖軍，馮進良，郭奕辰，葛明達.汽車大燈遠近光自動切換系統[J].儀器儀表用戶，2011（03）：24-26.

[4]湯梓日，張杰波，田秀云，王文華.基于光敏傳感器的汽車遠光燈智能避讓系統[J].電子測試，2020（24）：15-18.

[5]白彩盛，何洋.最具發展前景汽車新技術簡介——不刺眼的遠光燈[J].汽車維護與修理，2017（10）：66-68.

[6]黃寶君.汽車遠光燈的防炫目設計[J].機電信息，2017（06）：79-80.