CN105522895B - 车用电控液晶调光分区挡光板及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种车用电控液晶调光分区挡光板，包括挡光板，挡光板的外层采用亚克力塑料透明板，挡光板包括上挡光区、下挡光区和透明区；所述的上挡光区由m个电控液晶调光板组成，下挡光区由n个电控液晶调光板组成；所述的挡光板还包括控制主板、光电传感器组和控制电路；上述挡光板的控制方法包括微型继电器控制和人工调试两部分，通过继电器常开常闭开关位置的设计，结合人工调试，建立光电传感器和继电器、电控液晶调光板之间的对应关系，从而保证在各个方向上有效遮挡强光，且不会影响驾驶员的视野。

Description

车用电控液晶调光分区挡光板及其控制方法

背景技术

夜间行车时，很多驾驶员不能正确使用远光灯，会车时若遭遇对面来车强光照射，会导致本车驾驶员短暂失明，非常容易发生危险。实验表明，在驾驶员眼前20~40cm处放一块30cm*20cm的透明板，当对面50~100m处有车辆远光灯照射时，只要在透明板适当的位置贴上两块10mm*20mm的半透明物片，且两物片中心间距为65mm左右（约等于成人双眼中心距离），就能遮住照眼的入射光，随着车辆的相对运动，只要两贴片跟随运动，且两贴片中心距离保持65mm左右，就能使本车驾驶员在对面车灯始终不照眼的情况下安全通过，根据实验结果、人眼结构及光学知识可以证明，贴片运动轨迹近似一条斜直线。

除了其它车辆的强光影响外，道路上的监控射灯和交通灯在夜间也会对驾驶员的眼部造成不同程度的影响，也会增加安全隐患，同理，在驾驶员面前20~40cm处的左上方设置挡光片，并跟随入射光点移动，便可以使眼睛不受监控射灯和交通灯的光照影响。

目前已有的挡光板多为在挡风玻璃前加装不透明或半透明挡光片，车辆行驶过程中，当对面有一辆车或几辆车的时候，1、强光的入射点不同，挡光板不能保证将所有强光全部挡下。2、车辆一直处于相对运动，强光的入射点也会随之移动，现有的挡光板不能跟随强光入射点进行动态调整。3、挡光板会影响驾驶员的视野，不利于观察周围的环境。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，结合试验得出的结论，利用电控液晶调光板通电变透明，电压降低透明度下降这一性质，本发明提供了一种车用电控液晶调光分区挡光板及其控制方法，挡光区能够跟随强光入射点进行动态调整，无强光时整个挡光板呈现透明状态，有强光照射时，只会挡住强光入射处，不会影响驾驶员视野。

本发明采用的技术方案：一种车用电控液晶调光分区挡光板，包括挡光板，挡光板的外层采用亚克力塑料透明板，所述的挡光板包括上挡光区、下挡光区和透明区；所述的上挡光区由m个电控液晶调光板组成，下挡光区由n个电控液晶调光板组成；所述的挡光板还包括控制主板、光电传感器组和控制电路。

优选的，所述的上挡光区设置在挡光板的右上方，上挡光区m个电控液晶调光板从上到下布置；下挡光区设置在挡光板的左下方，下挡光区n个电控液晶调光板从左到右布置。

优选的，所述的电控液晶调光板包括液晶层，液晶层的正面夹有控制电极，背面夹有公用电极，每两块相邻的电控液晶调光板由透明绝缘材料隔开。

优选的，所述的控制主板设置在挡光板的上方，控制主板和挡光板之间设有用于调节挡光板位置的调节杆和挡光板管套。

优选的，所述的光电传感器组设置在控制主板的正面，控制电路设置在控制主板的背面，控制电路通过透明电线与挡光板内的电控液晶调光板的控制电极和公用电极连接。

优选的，所述的光电传感器组包括多个角度不同的光电传感器，所述的光电传感器包括光敏二极管和包裹在光敏二极管外的圆柱形的传感器外壳，光敏二极管的前方设有凸透镜；所述的传感器外壳的前端设有能够沿传感器外壳来回滑动的外套管；所述的光电传感器的底部设有用于调节传感器角度的调节螺丝。

优选的，所述的挡光板的尺寸为28cm*19cm；上挡光区的尺寸为15cm*16.4cm，下挡光区的尺寸为1.1cm*22cm。

一种车用电控液晶调光分区挡光板控制方法，该方法包括继电器控制和人工调试两部分；

继电器控制具体为：光电传感器组中各个光敏二极管分别通过电路控制相对应的微型继电器线圈，微型继电器的常开、常闭开关一端与高、低电平线相连，另一端与其对应的电控液晶调光板的控制电极相连，用于控制该电控液晶调光板的通电状态；

人工调试具体为：调试下挡光区时具体包括以下步骤：

A1：设计左前方最远距离处有单辆汽车强光射入，调节相对应位置的电控液晶调光板对应的光电传感器的角度，使该光电传感器检测到强光；

A2：与该光电传感器对应的微型继电器J吸合，常开、常闭触点动作，相对应位置的一个或多个电控液晶调光板控制电极接通低电平变为半透明状态，挡住设计左前方最远距离处射入人眼的强光；

A3：模拟车辆会车相对移动过程，强光与本车间距缩小，强光入射点角度和位置发生变化，当强光的入射点到达半透明电控液晶调光板的边缘时，延长光电传感器的外套管，使光电传感器检测不到入射光，微型继电器再次动作，受继电器控制，上述位置的电控液晶调光板恢复透明；

A4：重复步骤A1~A3中调节相应位置电控液晶调光板对应的光电传感器的方法，调节下一组光电传感器、微型继电器和电控液晶调光板，使下一组电控液晶调光板继续挡光，直至车辆避开强光安全通过；

调试上挡光区时具体包括以下步骤：

B1：将车辆行驶到设计监控射灯最远距离处，调节上挡光区相应位置的电控液晶调光板对应的光电传感器的角度，使该光电传感器检测到射灯光或交通灯光；

B2：光电传感器对应的微型继电器动作，上挡光区最下方的电控液晶调光板控制电极电压下降，变半透明，挡住射入人眼的射灯光；

B3：模拟车辆通过监控射灯区的过程，车辆与监控射灯的距离缩小，监控射灯入射点上移，当入射点移动到最下方的电控液晶调光板的边缘时，延长光电传感器的外套管，使光电传感器检测不到入射光，与其对应的电控液晶调光板恢复透明；

B4：重复步骤B1~B3中的调节相应位置的电控液晶调光板对应的光电传感器的方法，依次调节下一组光电传感器、微型继电器和电控液晶调光板，使下一组电控液晶调光板继续挡光，直至车辆避开监控射灯光安全通过。

优选的，所述的设计左前方最远距离为100m，设计监控射灯最远距离为40m。

优选的，步骤A2中所述的多个电控液晶调光板的中心间距为66mm。

本发明的有益效果：利用光电传感器组实时检测车辆前方各个角度的光线强度，并自动调整各个电控液晶调光板控制电极的电压，使之在不同的位置呈现不同的透明度，确保驾驶员在整个行车过程中不受强光影响。本发明中上挡光区、下挡光区和透明区全部采用透明材料，电控液晶调光板不断变化的变色板块与雨刮器运动的视觉效果相似，不会影响驾驶员观察。本发明的控制方法科学严谨，一次调试完毕后，以后使用无需调试即可应对各种强光干扰。

附图说明

图1是本发明挡光板整体结构示意图；

图2是本发明中单个电控液晶调光板结构示意图；

图3是本发明挡光板的右视图；

图4是本发明上挡光区顶端侧视图；

图5是本发明下挡光区下端侧视图；

图6是本发明光电传感器结构示意图；

图7是本发明光电传感器组角度调试示意图；

图8是本发明上、下挡光区控制电路原理图；

图9是本发明图8中虚线框内等效电路图；

图10是本发明继电器控制电路初始状态示意图；

图中，1、挡光板，2、调节杆，3、挡光板管套，4、透明电线，5、控制主板，6、光电传感器，6-1、光敏二极管，6-2、传感器外壳，6-3、凸透镜，6-4调节螺丝，6-5、外套管，7、透明绝缘材料，8、电控液晶调光板，9、外层，10、控制电极，11、公用电极，12、液晶层。

具体实施方式

为了进一步说明本发明技术方案的细节，现结合附图和实施例作说明。

首先说明本发明的原理，试验方法，在驾驶员眼前20~40cm处放一块30cm*20cm的透明板，当对面50~100m处有车辆远光灯照射时，只要在透明板适当的位置贴上两块10mm*20mm的半透明物片，且两物片中心间距为65mm左右（约等于成人双眼中心距离），就能遮住照眼的入射光，随着车辆的相对运动，只要两贴片跟随运动，且两贴片中心距离保持65mm左右，就能使本车驾驶员在对面车灯始终不照眼的情况下安全通过，根据实验结果、人眼结构及光学知识可以证明，贴片运动轨迹近似一条斜直线。

如图1所示，一种车用电控液晶调光分区挡光板，包括挡光板1，挡光板1的外层9采用亚克力塑料透明板，在外层9的里面有透明导电层，包括透明电线4、控制电极10和公用电极11，所述的透明电线4、控制电极10和公用电极11由Ito膜（氧化铟锡膜）做成。所述的挡光板1包括上挡光区（图中EBGF）、下挡光区（图中PQHD）和透明区（图中AEFGCHQPA）；所述的上挡光区由m个电控液晶调光板8组成，下挡光区由n个电控液晶调光板8组成，理论上电控液晶调光板8的数量越多，挡光效果越好；所述的挡光板1还包括控制主板5、光电传感器组和控制电路。

本实施例中，由于监控射灯和交通灯通常在驾驶员的右上方，所以上挡光区设置在挡光板1的右上方，上挡光区的m个电控液晶调光板8从上到下布置；由于我国规定车辆靠右行驶，所以下挡光区设置在挡光板1的左下方，下挡光区的n个电控液晶调光板8从左到右布置；电控液晶调光板8包括液晶层12，液晶层12的正面夹有控制电极10，背面夹有公用电极11，每两块相邻的电控液晶调光板8由透明绝缘材料7隔开。

所述的控制主板5设置在挡光板1的上方，控制主板5和挡光板1之间设有用于调节挡光板1位置的调节杆2和挡光板管套3，调节杆2穿过挡光板管套3固定在汽车遮阳板附近位置，挡光板1可以通过挡光板管套3在调节杆2上左右移动或上下翻转。

所述的光电传感器组设置在控制主板5的正面，控制电路设置在控制主板5的背面，控制电路通过透明电线4与挡光板1内的电控液晶调光板8的控制电极10和公用电极11连接。

所述的光电传感器组包括多个角度不同的光电传感器6，所述的光电传感器6包括光敏二极管6-1和包裹在光敏二极管6-1外的圆柱形的传感器外壳6-2，光敏二极管6-1的前方设有凸透镜6-3；所述的传感器外壳6-2的前端设有能够沿传感器外壳6-2来回滑动的外套管6-5；所述的光电传感器6的底部设有用于调节传感器角度的调节螺丝6-4。

所述的挡光板1的尺寸为AB*BC=28cm*19cm；上挡光区的尺寸为EB*BG=15cm*16.4cm，下挡光区的尺寸为PD*DH=1.1cm*22cm，下挡光区单块电控液晶调光板8的尺寸为11mm*22mm。

一种车用电控液晶调光分区挡光板控制方法，该方法包括继电器控制和人工调试两部分；

继电器控制具体为：光电传感器组中各个光敏二极管6-1分别通过电路控制相对应的微型继电器线圈，微型继电器的常开、常闭开关一端与高、低电平线相连，另一端与其对应的电控液晶调光板8的控制电极10相连，用于控制该电控液晶调光板8的通电状态；

人工调试具体为：调试下挡光区时具体包括以下步骤：

A1：设计左前方最远距离处有单辆汽车强光射入，调节相对应位置的电控液晶调光板8对应的光电传感器6的角度，使该光电传感器6检测到强光；

A2：与该光电传感器6对应的微型继电器J吸合，常开、常闭触点动作，相对应位置的一个或多个电控液晶调光板控制电极10接通低电平变为半透明状态，挡住设计左前方最远距离处射入人眼的强光；

A3：模拟车辆会车相对移动过程，强光与本车间距缩小，强光入射点角度和位置发生变化，当强光的入射点到达半透明电控液晶调光板的边缘时，延长光电传感器6的外套管6-5，使光电传感器6检测不到入射光，微型继电器再次动作，受继电器控制，上述位置的电控液晶调光板8恢复透明；

A4：重复步骤A1~A3中调节相应位置电控液晶调光板8对应的光电传感器6的方法，调节下一组光电传感器6、微型继电器和电控液晶调光板8，使下一组电控液晶调光板8继续挡光，直至车辆避开强光安全通过；

调试上挡光区时具体包括以下步骤：

B1：将车辆行驶到设计监控射灯最远距离处，调节上挡光区相对应位置的电控液晶调光板8对应的光电传感器6的角度，使该光电传感器6检测到射灯光或交通灯光；

B2：光电传感器6对应的微型继电器动作，上挡光区最下方的电控液晶调光板8控制电极电压下降，变半透明，挡住射入人眼的射灯光；

B3：模拟车辆通过监控射灯区的过程，车辆与监控射灯的距离缩小，监控射灯入射点上移，当入射点移动到最下方的电控液晶调光板8的边缘时，延长光电传感器6的外套管6-5，使光电传感器6检测不到入射光，与其对应的电控液晶调光板8恢复透明；

B4：重复步骤B1~B3中的调节相对应位置的电控液晶调光板8对应的光电传感器6的方法，依次调节下一组光电传感器6、微型继电器和电控液晶调光板8，使下一组电控液晶调光板8继续挡光，直至车辆避开监控射灯光安全通过。

步骤A1~A4和步骤B1~B4中所说的相对应位置，指的是能挡住强光入射点的一个或多个位置，其目的是起到前文所述的试验中两半透明物片的作用，这个位置是随着强光入射点变动的。

控制方法：以下挡光区电控液晶调光板8的数量为n=10个（编号a1~a10），上挡光区电控液晶调光板8的数量为m=4个（编号b1~b4），光电传感器6的数量为14个（编号c1~c14），微型继电器的数量为14个（编号J1~J14）为例进行说明，其中，光电传感器c1~c14分别对应控制微型继电器J1~J14，对应关系为cn→Jn，.微型继电器J1~J10用于控制电控液晶调光板a1~a10的通电状态，微型继电器J11~J14用于控制电控液晶调光板b1~b4的通电状态。

微型继电器的常开常闭开关按照图10所示的状态安装在电控液晶调光板8的控制电极10与高、低电平的连接线上，用于控制电控液晶调光板8的通电状态，其中U=AC80V，V=AC40V（不同厂家的电控液晶调光板UV取值不同），接通高电平呈透明状态，接通低电平呈半透明状态。其中微型继电器J1~J3，J11~J14具有一个常开开关和一个常闭开关，微型继电器J4~J10具有两个常开开关和两个常闭开关。

调试下挡光区时，在本车左前方沿道路方向100m处模拟对方车辆强光照射，如图9、图10所示，调节光电传感器c10的调节螺丝6-4使光电传感器c10检测到入射光，光电传感器c10检光后，调节电阻的阻值使微型继电器J10动作，J10k1、J10k4闭合，J10k2、J10k3断开，从而电控液晶调光板a10和a7控制电极10从高电平接至低电平，电控液晶调光板a10、a7变为半透明，挡住此时的入射光，本实施例中电控液晶调光板a1~a10尺寸为11mm*22mm（宽*长），a10至a7中心距离为66mm，约等于成人双目的中心距离，此时电控液晶调光板a10、a7相当于试验中的两贴片。随着车辆的相对运动，当强光对于人眼的入射点到达电控液晶调光板a10、a7的边界时，延长光电传感器c10的外套管6-5，测光范围角度α减小，光电传感器c10检测不到入射光，微型继电器J10恢复原状，电控液晶调光板a10、a7接通高电平恢复透明。

此时，调节光电传感器c9，使光电传感器c9检测到入射光，光电传感器c9检光后，调节电阻的阻值使微型继电器J9动作，J9k1、J9k4闭合，J9k2、J9k3断开，从而电控液晶调光板a9和a6的控制电极10从高电平接至低电平，电控液晶调光板a9、a6变为半透明，接替a10和a7挡住此时的入射光，此时电控液晶调光板a9、a6相当于试验中的两贴片，电控液晶调光板a9、a6相对于电控液晶调光板a10、a7位置的变动相当于试验中的两贴片跟随入射光移动。

按照上述方法，依次调节光电传感器c8、c7、c6、c5、c4，使电控液晶调光板a8a5，a7a4，a6a3，a5a2，a4a1跟随入射光角度的变化依次变为半透明状态，调节过程中光电传感器6的角度变化如图7所示。

当调试到光电传感器c3、c2、c1检光时，分别只有电控液晶调光板a3、a2、a1变为半透明状态，因为电控液晶调光板a1的左边为左前车身，起到了挡光的作用，形成左前车身a3，左前车身a2，左前车身a1挡光。至此下挡光区全部调试完毕，当对面来车时，光电传感器组检光，使相对应位置的电控液晶调光板8变为半透明，从而从始至终挡住对面来车的强光，使车辆安全通过。

调试上挡光区时，使车辆行驶到监控射灯约40m处，如图9所示，调节光电传感器c11的调节螺丝6-4，使光电传感器c11检测到射灯光或交通灯光，调节电阻阻值使微型继电器J11动作，J11k1闭合，J11k2断开，使电控液晶调光板b1变为半透明状态，挡住此时的监控射灯或交通灯入射光，随着车辆的行进，入射光点上移，移动至电控液晶调光板b1的上边界时，延长光电传感器c11的外套管6-5，使其检测不到入射光，微型继电器J11复位，电控液晶调光板b1恢复透明。

此时调节光电传感器c12，使光电传感器c12检光，调节电阻阻值使微型继电器J12动作，J12k1闭合，J12k2断开，电控液晶调光板b2变为半透明状态继续挡光，按照调试光电传感器c11的方法依次设置光电传感器c12、c13、c14，分别使微型继电器J12、J13、J14动作，电控液晶调光板b2、b3、b4依次随着入射光变为半透明状态，挡住入射光，保证车辆全程安全通过。

调试完毕后，以后使用不用再调试，对面有单个汽车通过时，重复单个光电传感器6和继电器的工作过程，对面有多辆汽车通过时，多个光电传感器6和继电器同时工作。挡光板管套3沿调节杆2滑动调节水平位置，沿调节杆2转动调节上下位置，当眼睛和上、下挡光区半透明带上下方向或水平方向稍有偏差时，驾驶员的条件反射会使人的眼睛自动对准变色带避光。

Claims (8)

1.一种车用电控液晶调光分区挡光板，包括挡光板（1），挡光板（1）的外层（9）采用亚克力塑料透明板，其特征在于：所述的挡光板（1）包括上挡光区、下挡光区和透明区；所述的上挡光区由m个电控液晶调光板（8）组成，下挡光区由n个电控液晶调光板（8）组成；所述的上挡光区设置在挡光板（1）的右上方，上挡光区m个电控液晶调光板（8）从上到下布置；下挡光区设置在挡光板（1）的左下方，下挡光区n个电控液晶调光板（8）从左到右布置；所述的挡光板（1）还包括控制主板（5）、光电传感器组和控制电路；所述的光电传感器组包括多个角度不同的光电传感器（6），所述的光电传感器（6）包括光敏二极管（6-1）和包裹在光敏二极管（6-1）外的圆柱形的传感器外壳（6-2），光敏二极管（6-1）的前方设有凸透镜（6-3）；所述的传感器外壳（6-2）的前端设有能够沿传感器外壳（6-2）来回滑动的外套管（6-5）；所述的光电传感器（6）的底部设有用于调节传感器角度的调节螺丝（6-4）。

2.根据权利要求1所述的车用电控液晶调光分区挡光板，其特征在于：所述的电控液晶调光板（8）包括液晶层（12），液晶层（12）的正面夹有控制电极（10），背面夹有公用电极（11），每两块相邻的电控液晶调光板（8）由透明绝缘材料（7）隔开。

3.根据权利要求1所述的车用电控液晶调光分区挡光板，其特征在于：所述的控制主板（5）设置在挡光板（1）的上方，控制主板（5）和挡光板（1）之间设有用于调节挡光板（1）位置的调节杆（2）和挡光板管套（3）。

4.根据权利要求1所述的车用电控液晶调光分区挡光板，其特征在于：所述的光电传感器组设置在控制主板（5）的正面，控制电路设置在控制主板（5）的背面，控制电路通过透明电线（4）与挡光板（1）内的电控液晶调光板（8）的控制电极（10）和公用电极（11）连接。

5.根据权利要求1所述的车用电控液晶调光分区挡光板，其特征在于：所述的挡光板（1）的尺寸为28cm*19cm；上挡光区的尺寸为15cm*16.4cm，下挡光区的尺寸为1.1cm*22cm。

6.一种车用电控液晶调光分区挡光板控制方法，其特征在于：该方法包括继电器控制和人工调试两部分；

继电器控制具体为：光电传感器组中各个光敏二极管（6-1）分别通过电路控制相对应的微型继电器线圈，微型继电器的常开、常闭开关一端与高、低电平线相连，另一端与其对应的电控液晶调光板（8）的控制电极（10）相连，用于控制该电控液晶调光板（8）的通电状态；

人工调试具体为：调试下挡光区时具体包括以下步骤：

A1：设计左前方最远距离处有单辆汽车强光射入，调节相对应位置的电控液晶调光板（8）对应的光电传感器（6）的角度，使该光电传感器（6）检测到强光；

A2：与该光电传感器（6）对应的微型继电器J吸合，常开、常闭触点动作，相对应位置的一个或多个电控液晶调光板控制电极（10）接通低电平变为半透明状态，挡住设计左前方最远距离处射入人眼的强光；

A3：模拟车辆会车相对移动过程，强光与本车间距缩小，强光入射点角度和位置发生变化，当强光的入射点到达半透明电控液晶调光板的边缘时，延长光电传感器（6）的外套管（6-5），使光电传感器（6）检测不到入射光，微型继电器再次动作，受继电器控制，上述位置的电控液晶调光板（8）恢复透明；

A4：重复步骤A1~A3中调节相应位置电控液晶调光板（8）对应的光电传感器（6）的方法，调节下一组光电传感器（6）、微型继电器和电控液晶调光板（8），使下一组电控液晶调光板（8）继续挡光，直至车辆避开强光安全通过；

调试上挡光区时具体包括以下步骤：

B1：将车辆行驶到设计监控射灯最远距离处，调节上挡光区相应位置的电控液晶调光板（8）对应的光电传感器（6）的角度，使该光电传感器（6）检测到射灯光或交通灯光；

B2：光电传感器（6）对应的微型继电器动作，上挡光区最下方的电控液晶调光板（8）控制电极(10)电压下降，变半透明，挡住射入人眼的射灯光；

B3：模拟车辆通过监控射灯区的过程，车辆与监控射灯的距离缩小，监控射灯入射点上移，当入射点移动到最下方的电控液晶调光板（8）的边缘时，延长光电传感器（6）的外套管（6-5），使光电传感器（6）检测不到入射光，与其对应的电控液晶调光板（8）恢复透明；

B4：重复步骤B1~B3中的调节相应位置的电控液晶调光板（8）对应的光电传感器（6）的方法，依次调节下一组光电传感器（6）、微型继电器和电控液晶调光板（8），使下一组电控液晶调光板（8）继续挡光，直至车辆避开监控射灯光安全通过。

7.根据权利要求6所述的车用电控液晶调光分区挡光板控制方法，其特征在于：所述的设计左前方最远距离为100m，设计监控射灯最远距离为40m。

8.根据权利要求6所述的车用电控液晶调光分区挡光板控制方法，其特征在于：步骤A2中所述的多个电控液晶调光板（8）中心间距为66mm。