汽車(chē)大燈遠(yuǎn)光燈自動(dòng)控制系統(tǒng)

高漪安 姚燦 張明娟 周永寧 許玉振

摘要：汽車(chē)大燈是車(chē)輛在光線不足時(shí)車(chē)輛行駛的與安全相關(guān)的重要部件，目前市面上的汽車(chē)主要是以手動(dòng)控制遠(yuǎn)光燈進(jìn)行切換，但常常因?yàn)轳{駛員對(duì)遠(yuǎn)光燈濫用行為，而危害行車(chē)安全。本文構(gòu)思了一種基于光敏傳感器使得近遠(yuǎn)光燈可以通過(guò)環(huán)境的改變而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換的控制系統(tǒng)，以維護(hù)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(guān)鍵詞：汽車(chē);遠(yuǎn)光燈;夜間自動(dòng)控制

Key words： automobile;high beam;night automatic control

中圖分類(lèi)號(hào)：U472.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）11-0227-02

0? 引言

隨著科技的發(fā)展，人們生活質(zhì)量的提高，如今家用汽車(chē)逐漸普及。在汽車(chē)前面裝配的大燈（近光燈與遠(yuǎn)光燈）大大提高了夜間、雨霧等天氣的行車(chē)安全性。這是由于汽車(chē)的遠(yuǎn)光燈一般有效光照范圍約為150米，相對(duì)于近光燈（有效光照范圍約為30米）在夜間無(wú)照明設(shè)施的路段（如郊區(qū)）有更好的光亮視野。通常，當(dāng)車(chē)輛行駛時(shí)行駛路線前方有車(chē)輛，該駕駛員應(yīng)將遠(yuǎn)光燈切換為近光燈，以避免強(qiáng)光對(duì)對(duì)方車(chē)輛駕駛員的干擾與影響。不過(guò)仍有許多車(chē)輛駕駛員會(huì)在會(huì)車(chē)，或是在市區(qū)有充足照明設(shè)備的情況下，依然開(kāi)啟遠(yuǎn)光燈，造成對(duì)方車(chē)輛駕駛員或是路人的炫光，嚴(yán)重影響交通安全。根據(jù)中華人民共和國(guó)交通安全法，濫用遠(yuǎn)光燈者記1分，罰款100元。[1]

為了解決遠(yuǎn)光燈使用不恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題給生活帶來(lái)的極大的不便，汽車(chē)大燈遠(yuǎn)光燈自動(dòng)控制系統(tǒng)由此而生。我們了解到，目前僅有部分汽車(chē)品牌的部分車(chē)型（如豐田、奔馳S系、奧迪A8L、寶馬i8等）[3][5]有配置類(lèi)遠(yuǎn)光燈自動(dòng)控制系統(tǒng)，市場(chǎng)空缺很大。本文將介紹一種汽車(chē)遠(yuǎn)光燈自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)想法。

1? 基本原理

通過(guò)光敏傳感器輸入信號(hào)的不同可以對(duì)整個(gè)電路輸出的結(jié)果進(jìn)行調(diào)制，基于這一構(gòu)思，將光敏傳感器和遠(yuǎn)光燈開(kāi)關(guān)組合在一起，降低濫用遠(yuǎn)光燈和其帶來(lái)危險(xiǎn)的幾率?；诖怂枷耄呀?jīng)有很多類(lèi)似的設(shè)備應(yīng)用于我們的生活中，比如根據(jù)光強(qiáng)決定是否自動(dòng)開(kāi)啟的路燈。但是，在光敏路燈這類(lèi)設(shè)備中，通常是通過(guò)電磁繼電器來(lái)控制光路的閉合于斷開(kāi)，根據(jù)資料顯示，對(duì)于家用汽車(chē)來(lái)說(shuō)，電磁繼電器體形過(guò)于龐大，會(huì)占用其它元器件空間或是增大車(chē)頭部位，并且價(jià)格不低，對(duì)于家用車(chē)來(lái)說(shuō)性?xún)r(jià)比不高。[2]在本設(shè)想中，可以采用微型計(jì)算機(jī)（如單片機(jī)）來(lái)進(jìn)行對(duì)汽車(chē)燈光切換的控制。但隨著人工智能和5G的進(jìn)一步發(fā)展，這個(gè)功能可以集成至主控制芯片上，無(wú)需單獨(dú)的控制器。

首先，在氣候或時(shí)間的影響下，當(dāng)環(huán)境光變暗，車(chē)內(nèi)的光照度降低時(shí)，光敏傳感器會(huì)捕捉這一變化，開(kāi)啟車(chē)燈;在亮度降至一定值時(shí)（符合遠(yuǎn)光燈開(kāi)啟條件），會(huì)自動(dòng)將近光燈切換至遠(yuǎn)光燈;當(dāng)車(chē)輛在夜間行駛過(guò)程中遇到前方有行駛車(chē)輛時(shí)，若是對(duì)向行駛，兩車(chē)在識(shí)別光信號(hào)之后會(huì)同時(shí)將遠(yuǎn)光燈切換至近光燈;若同向行駛，前方車(chē)輛后側(cè)傳感器接收到光信號(hào)會(huì)向后發(fā)射一特定波段的紅外信號(hào)，后方開(kāi)啟遠(yuǎn)光燈的車(chē)輛傳感器識(shí)別到前方車(chē)輛時(shí)發(fā)出的信號(hào)時(shí)，會(huì)將遠(yuǎn)光燈切換為近光燈。在平常駕駛中，遠(yuǎn)光燈還有提示作用，故車(chē)輛駕駛員可以手動(dòng)打開(kāi)遠(yuǎn)光燈，但是若不符合光敏傳感器的識(shí)別結(jié)果，將在到達(dá)一定時(shí)間后（設(shè)想為3秒）將車(chē)輛燈光關(guān)閉。

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

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

2? 模擬

基于此種設(shè)想，本實(shí)驗(yàn)小組搭建了一個(gè)簡(jiǎn)易裝置用于模擬此汽車(chē)大燈近遠(yuǎn)光燈自動(dòng)切換系統(tǒng)。在這套電路中由干電池代替汽車(chē)中的供電模塊，不同顏色的LED燈泡分別代替近光燈和遠(yuǎn)光燈，光敏電阻代替光敏探測(cè)元件，使用單片機(jī)編程代替控制芯片（在實(shí)際操作中未能實(shí)現(xiàn)使用單片機(jī)進(jìn)行所設(shè)想的功能，便簡(jiǎn)單地用光敏電阻對(duì)光照敏感改變電路電阻量的大小來(lái)體現(xiàn)車(chē)輛前方進(jìn)行對(duì)光強(qiáng)大小辨別實(shí)現(xiàn)控制燈光亮暗的操作）。實(shí)物模擬圖如圖3所示。

3? 結(jié)語(yǔ)

目前，在汽車(chē)大燈近遠(yuǎn)光燈自動(dòng)切換這一方面，一部分汽車(chē)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了機(jī)械式遠(yuǎn)光防眩大燈和矩陣式遠(yuǎn)近光車(chē)燈。對(duì)于機(jī)械式遠(yuǎn)光燈，是通過(guò)光學(xué)探測(cè)元器件對(duì)前方車(chē)輛和行人位置探查，在遠(yuǎn)光燈光路中加入特定大小的擋板，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)光對(duì)車(chē)輛和行人的避讓?zhuān)瑫r(shí)在轉(zhuǎn)彎時(shí)，有反射鏡與方向盤(pán)聯(lián)動(dòng)，使遠(yuǎn)光光路向拐彎方向彎折;矩陣式車(chē)燈是由許多可編程LED燈泡進(jìn)行矩陣式排列，根據(jù)光學(xué)探測(cè)器對(duì)環(huán)境亮度及前方情況的反饋經(jīng)行燈光亮度與方向的調(diào)控。[6]現(xiàn)在已有部分車(chē)型分別搭載這兩種系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)各自企業(yè)的安全性測(cè)試，安全可靠。[4]但是這兩種技術(shù)如今不是十分成熟，而且價(jià)格不菲。本課題小組所構(gòu)思的這一近遠(yuǎn)光燈自動(dòng)切換系統(tǒng)也僅僅是將本來(lái)應(yīng)該由駕駛員手動(dòng)控制的近遠(yuǎn)光燈用一簡(jiǎn)單電路所代替，但由于設(shè)備與環(huán)境的限制無(wú)法真正做出所構(gòu)思的設(shè)備并進(jìn)行測(cè)試，實(shí)際使用效果與安全性問(wèn)題無(wú)法保證。我們也在此呼吁廣大的駕駛員們，在車(chē)輛行駛時(shí)要注意規(guī)范，為道路安全出一份力。

參考文獻(xiàn)：

[1]維基百科：汽車(chē)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(chē)LED大燈燈光智能切換裝置的設(shè)計(jì)[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù)，2018（17）：171-173.

[3]鄒祖軍，馮進(jìn)良，郭奕辰，葛明達(dá).汽車(chē)大燈遠(yuǎn)近光自動(dòng)切換系統(tǒng)[J].儀器儀表用戶(hù)，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(chē)遠(yuǎn)光燈智能避讓系統(tǒng)[J].電子測(cè)試，2020（24）：15-18.

[5]白彩盛，何洋.最具發(fā)展前景汽車(chē)新技術(shù)簡(jiǎn)介——不刺眼的遠(yuǎn)光燈[J].汽車(chē)維護(hù)與修理，2017（10）：66-68.

[6]黃寶君.汽車(chē)遠(yuǎn)光燈的防炫目設(shè)計(jì)[J].機(jī)電信息，2017（06）：79-80.