CN103661084B - 智能控制车灯投射角度及投射强度的装置 - Google Patents

智能控制车灯投射角度及投射强度的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种智能控制车灯投射角度及投射强度的装置,其技术特点是:包括震动检测模块、测速模块、单片机控制模块、脉冲发生模块、可调电源模块和灯光调节模块,震动检测模块和测速模块分别用于采集车辆在行驶时的路况信息和速度信息并传送给单片机控制模块,单片机控制模块对震动检测模块和测速模块传来的信号进行处理并输出控制信号给脉冲发生模块和可调电源模块,该脉冲发生模块和可调电源模块都直接与灯光调节模块相连接分别用于调节车灯的投射角度及投射强度。本发明使用单片机对震动检测模块、测速模块检测得到的实时路况信息和速度信号进行分析并通过可调电源模块自动控制车灯的投射角度和投射强度,保证了车辆的安全行驶,降低了成本。

Description

智能控制车灯投射角度及投射强度的装置
技术领域
本发明属于车灯控制技术领域,尤其是一种智能控制车灯投射角度及投射强度的装置。
背景技术
目前,市场上有很多应用于运动车辆照明的车灯,其中通过灯光角度控制来实现投射远近功能的车灯也有很多类型,但是这些类型的产品通常以物理光学的反射或折射的原理来实现的,其照明范围的调节方式主要有移动灯源、灯罩、凹凸透镜和反射罩灯方式,通过调整灯源与凹凸透镜、灯罩或反射罩之间的相对距离,来改变灯源进入凹凸透镜、灯罩或反射罩的入射角,这样经凹凸透镜、灯罩或反射罩后的灯光出射角或反射角也会随之变化,以达到调整灯光远近的目的。上述实现方式必然会对车灯本身有特殊的要求,无疑增加了车灯的制作成本,同时,对于不同路况和不同车速不能有良好的灯光投射效果,对于不同的投射距离灯光的投射强度控制也是现有车灯控制的一个难点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种设计合理、能够根据实时路况进行调节且成本低廉的智能控制车灯投射角度及投射强度的装置。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的:
一种智能控制车灯投射角度及投射强度的装置,包括震动检测模块、测速模块、单片机控制模块、脉冲发生模块、可调电源模块和灯光调节模块,震动检测模块和测速模块分别用于采集车辆在行驶时的路况信息和速度信息并传送给单片机控制模块,单片机控制模块对震动检测模块和测速模块传来的信号进行处理并输出控制信号给脉冲发生模块和可调电源模块,该脉冲发生模块和可调电源模块都直接与灯光调节模块相连接分别用于调节车灯的投射角度及投射强度;
所述单片机控制模块根据检测到的车速和路况,控制投射角度在垂直方向上以-45至0度调节;
所述的震动检测模块由封闭腔体及其内部的弹簧、绕有多个闭合回路的金属小球和永磁体构成,该弹簧安装在金属小球上,该金属小球安装在永磁体的N极和S极之间,永磁体的N极和S极安装在封闭腔体的两个侧壁上;所述的震动检测模块安装在运动车辆上易于感知震动的部位;
所述的灯光调节模块由步进电机、齿轮啮合传动机构和车灯构成,步进电机的输出轴连接齿轮啮合传动机构,车灯固定在齿轮啮合传动机构的转轴上;所述的齿轮啮合传动机构由两个相同直径的圆柱形齿轮啮合构成;
所述可调电源模块由移动电源和控制装置构成,控制装置设有两个档位,分别控制输出额定电压值的60%或输出额定电压值,单片机控制模块通过控制两个档位输出相应的电压值;所述单片机控制模块在检测到车速小于等于平均车速的50%时,可调电源模块输出额定电压值的60%;所述单片机控制模块检测到车速大于等于平均车速时,使可调电源模块输出额定电压值。
而且,所述的测速模块采用霍尔传感器,其中霍尔元件安装在运动车辆贴近车轮的支架上,磁钢安装在车轮上。
而且,所述的移动电源为锂电池或锂电池组合。
本发明的优点和积极效果是:
本发明设计合理,单片机控制模块对震动检测模块、测速模块检测得到的实时路况信息和速度信号进行分析并通过可调电源模块自动控制车灯的投射角度和投射强度,保证了车辆的安全行驶,同时不需要对车灯及其灯罩进行改进,降低了成本。
附图说明
图1为本发明的控制电路方框图
图2为震动检测模块的结构示意图;
图3为灯光调节模块的结构示意图;
图4为车灯投射角度与速度关系示意图;
图5为单片机控制模块的处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种智能控制车灯投射角度及投射强度的装置,如图1所示,包括震动检测模块、测速模块、单片机控制模块、脉冲发生模块、可调电源模块1和灯光调节模块2,单片机控制模块分别与测速模块、单片机控制模块、脉冲发生模块、可调电源模块相连接,脉冲发生模块和可调电源模块与灯光调节模块相连接。震动检测模块和测速模块主要用于采集车辆在行驶时的路况信息和速度信息,其中,所述震动检测模块是为了检测路况,并将路况的颠簸程度通过震动检测元件转化成相应强度的电平信号,然后经信号线将电平信号传递给单片机控制模块;所述测速模块主要是为了获取运动车辆的行驶速度,然后通过信号线将速度信号传递给单片机控制模块。单片机控制模块在接收路况信号和速度信号进行处理,然后控制可调电源模块和触发脉冲发生模块。可调电源模块根据单片机的控制信号来调节输出电压值的大小给灯光调节模块;脉冲发生模块经单片机控制模块触发后,产生连续的矩形脉冲给灯光调节模块,灯光调节模块在脉冲发生模块的驱动下以及可调电源模块输出的不同电压下调节车灯的投射角度和投射强度。
如图2所示,所述的震动检测模块由封闭腔体6及其内部的弹簧3、绕有多个闭合回路的金属小球4和永磁体5构成,该弹簧安装在金属小球上,该金属小球安装在永磁体的N极和S极之间,永磁体的N极和S极安装在封闭腔体的两个侧壁上。震动检测模块可以安装在运动车辆的车轮支架上或其他易于感知震动的部位,主要用于检测路况的颠簸程度。其震动检测是利用电磁感应原理来实现的:绕有多个闭合回路的金属小球因路况颠簸而震动时,会切割磁感线产生电信号,经信号线传递给单片机,路况越颠簸,绕有多个闭合回路的金属小球震动频率越高,则闭合回路切割磁感线所产生的电信号就越强。单片机控制模块为震动检测模块设定了电信号强度的上限值和下限值,当电信号强度超过设定上限值时,速度信号失效。单片机控制车灯调节模块和可调电源模块,使车灯与水平面的夹角γ=-45°,可调电源输出额定电压60%;当电信号强度低于设定下限值时,速度信号有效,单片机控制模块依据速度信号来控制车灯的投射角度和投射强度。
所述的测速模块采用霍尔元件传感器进行测速。霍尔传感器利用霍尔效应把磁输入信号转换成电信号:把开关型霍尔传感器安装在运动车辆贴近车轮的支架上,磁钢安装在车轮辐条上,当磁钢靠近霍尔传感器的时候,传感器输出一个无抖动的低电平,单片机控制模块根据此信号来计算运动车辆的行驶速度。其测速原理是:测量一定时间间隔T内运动车辆车轮转过的圈数Q,假设车轮周长为L,则运动车辆的行驶速度为:V=QL/T。
如图3所示,车灯调节模块由步进电机7、齿轮啮合传动机构8和车灯9构成,步进电机的输出轴连接齿轮啮合传动机构,车灯固定在齿轮啮合传动机构的转轴上,车灯初始时与水平方向的夹角为γ=-45°。车灯调节模块接收到来自脉冲发生模块输出矩形脉冲信号后,驱动步进电机转过设定的步距角,通过齿轮啮合传动机构带动车灯上调或下调相应的角度,从而达到调节车灯灯光投射角度的目的。在本实施例中,齿轮啮合传动机构由两个相同直径的圆柱形齿轮啮合构成,能精确地实现步进电机设定步距角的传递。
所述可调电源模块由移动电源和控制装置构成,移动电源为锂电池或锂电池组合,控制装置设有两个档位,档位一用于输出锂电池或锂电池组合稳定电压值的60%,档位二用于输出锂电池或锂电池组合稳定电压的100%,单片机控制模块通过控制可调电源模块的两个电压档位,使可调电源输出相应的电压值。单片机控制模块可以根据车辆行驶速度,控制可调电源模块,即控制可调电源的输出电压值。当V≤50%V'时,可调电源输出其额定电压值的60%;当V≥V'时,可调电源输出其额定电压值,该V'是单片机控制模块设定了一个平均速度V'。
所述的单片机控制模块是连接各个模块的关键模块,由单片机及其外围电路连接构成。单片机控制模块接收到路况信息和速度信息后,控制脉冲发生模块和可调电源模块:可调电源模块在单片机控制下输出相应的电压值以调节不同路况或不同车速下的灯光投射强度;脉冲发生模块经单片机触发后产生连续的矩形脉冲以驱动灯光调节模块的步进电机,该步进电机在脉冲驱动下转过设定的步距角,并通过齿轮传动来实现车灯灯光投射角度的控制。
如图4所示,在当速度信号有效的前提下,单片机控制模块设定了一个平均速度V'(单位是Km/h),该平均速度V'的获取方法是在运动车辆连续三天运动中,由测速模块对运动车辆进行定时速度采样,然后在所测得的速度中选取出现频率最高的那个速度值,该速度值即为平均速度,并以该平均速度作为单片机控制的标准参考速度。测速模块测得的实时速度记为V(单位是Km/h),通过信号线将测得的速度以电信号的形式传递给单片机控制模块。单片机控制模块接收速度信号后,按设定程序对车灯角度进行控制,具体控制过程为:当V=0时,车灯处于原始位置,保持与水平方向夹45°角,记为γ=-45°,γ为车灯与水平方向的夹角,水平方向规定为0°;当V小于等于平均速度V'的50%时,即V≤50%V'时,单片机触发脉冲发生器,产生连续的脉冲信号驱动步进电机转过15°的步进角,通过齿轮传动使车灯与水平方向夹角调整为30°,记为γ=-30°;当速度V≤V'时,单片机控制车灯使其与水平方向的夹角调整为15°,记为γ=-15°;当速度V≥150%V'时,单片机控制车灯使其与水平方向的夹角为0°,记为γ=0°。
在单片机控制模块内设有灯光智能控制软件,如图5所示,该智能控制软件的处理流程为:初始化→测震→震动信号大于设定值?→Y,步进电机不转→γ=-45°→可调电源输出60%额定电压;N,测速→V=0?→Y,步进电机不转→γ=-45°→可调电源输出60%额定电压;N,V≤50%V'?→Y,步进电机转过15°→γ=-30°→可调电源输出60%额定电压;N,V≤V'?→Y,步进电机转过15°→γ=-15°→可调电源输出额定电压;N,V≥150%V'?→Y,步进电机转过15°→γ=0°→可调电源输出额定电压;N,步进电机不转→γ=-15°→可调电源输出额定电压→结束。需要说明的是:步进电机可以正反转,步进电机转过15°,可以是增加15°,也可以是减少15°,即调节车灯与水平面的夹角γ增大或减小15°。
需要强调的是,本发明所述的实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例,凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种智能控制车灯投射角度及投射强度的装置,其特征在于:包括震动检测模块、测速模块、单片机控制模块、脉冲发生模块、可调电源模块和灯光调节模块,震动检测模块和测速模块分别用于采集车辆在行驶时的路况信息和速度信息并传送给单片机控制模块,单片机控制模块对震动检测模块和测速模块传来的信号进行处理并输出控制信号给脉冲发生模块和可调电源模块,该脉冲发生模块和可调电源模块都直接与灯光调节模块相连接分别用于调节车灯的投射角度及投射强度;
所述单片机控制模块根据检测到的车速和路况,控制投射角度在垂直方向上以-45至0度调节;
所述的震动检测模块由封闭腔体及其内部的弹簧、绕有多个闭合回路的金属小球和永磁体构成,该弹簧安装在金属小球上,该金属小球安装在永磁体的N极和S极之间,永磁体的N极和S极安装在封闭腔体的两个侧壁上;所述的震动检测模块安装在运动车辆上易于感知震动的部位;
所述的灯光调节模块由步进电机、齿轮啮合传动机构和车灯构成,步进电机的输出轴连接齿轮啮合传动机构,车灯固定在齿轮啮合传动机构的转轴上;所述的齿轮啮合传动机构由两个相同直径的圆柱形齿轮啮合构成;
所述可调电源模块由移动电源和控制装置构成,控制装置设有两个档位,分别控制输出额定电压值的60%或输出额定电压值,单片机控制模块通过控制两个档位输出相应的电压值;所述单片机控制模块在检测到车速小于等于平均车速的50%时,可调电源模块输出额定电压值的60%;所述单片机控制模块检测到车速大于等于平均车速时,使可调电源模块输出额定电压值。
2.根据权利要求1所述的智能控制车灯投射角度及投射强度的装置,其特征在于:所述的测速模块采用霍尔传感器,其中霍尔元件安装在运动车辆贴近车轮的支架上,磁钢安装在车轮上。
3.根据权利要求1所述的智能控制车灯投射角度及投射强度的装置,其特征在于:所述的移动电源为锂电池或锂电池组合。
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