CN105774636B - 汽车用电子自控后置雾灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车用电子自控后置雾灯，包括：一个湿度传感器(1)、一个光学传感器(2)、一个三端稳压器(33)、一个MCU单片机(4)、一个第一功率电子开关(5)、一个第二功率电子开关(6)、一个聚光型LED阵列(7)、一个半导体激光器阵列(8)。本发明通过检测湿度、判断雾气浓度高低，达到一定湿度后再检测雾气透光性，透光性下降到一定程度后再开启雾灯，并可以根据雾气浓度调节雾灯亮度，雾灯采用间歇式发光方式，可实现亮度可调节，在保证后方驾驶员能看清前方车辆的同时，也避免了对后方驾驶员的强光刺激，采用聚光型LED阵列(7)及半导体激光器阵列(8)效率高、能耗低。

Description

汽车用电子自控后置雾灯

技术领域

本发明涉及电子雾灯领域，尤其涉及一种汽车用电子自控后置雾灯。

背景技术

浓雾天气常常导致高速公路封闭，普通公路也会因为浓雾而发生大量的交通事故，给人们的出行带来很多不便。在浓雾天气里，驾驶机动车出行通常需要借助雾灯来提示周围的车辆和行人，用以减少交通事故的发生。现有技术的机动车雾灯，通常采用灯泡构成的散光黄色灯，在雾天不易被后面车辆发现，容易造成汽车追尾事故的发生。而且采用灯泡式的后置雾灯，一般功率在15W左右，效率低能耗大。

发明内容

本发明的目的在于：解决现有技术雾灯亮度低、亮度不能调节、效率低、能耗大的技术问题，提供一种汽车用电子自控后置雾灯。

本发明提供的汽车用电子自控后置雾灯，包括：一个湿度传感器、一个光学传感器、一个三端稳压器、一个MCU单片机、一个第一功率电子开关、一个第二功率电子开关、一个聚光型LED阵列、一个半导体激光器阵列，所述湿度传感器的输出端连接所述MCU单片机的一个输入端，所述光学传感器的输出端与所述MCU单片机的又一输入端连接，所述三端稳压器一端连接所述汽车的汽车电源，另一端分别连接所述湿度传感器、所述光学传感器、所述MCU单片机，所述汽车电源还分别连接所述第一功率电子开关、所述第二功率电子开关的电源端，所述MCU单片机的一个输出端与所述第一功率电子开关的受控端连接，所述MCU单片机的又一个输出端与所述第二功率电子开关的受控端连接，所述第一功率电子开关的控制端连接所述聚光型LED阵列，所述第二功率电子开关的控制端连接所述半导体激光器阵列。

本发明实施例通过检测湿度、判断雾气浓度高低，达到一定湿度后再检测雾气透光性，透光性下降到一定程度后再开启雾灯，并可以根据雾气浓度调节雾灯亮度，雾灯既能达到增大亮度，又可实现亮度可调节，在保证后方驾驶员能看清前方车辆的同时，也避免了对后方驾驶员的强光刺激，采用聚光型LED阵列及半导体激光器阵列效率高、能耗低。

作为一种举例说明，所述第一功率电子开关可以包括一个第一电阻、一个第二电阻、一个第三电阻、一个第四电阻、一个第五电阻、一个第一三极管、一个第二三极管、一个第三三极管、一个第一电容、一个第二电容，所述第一电阻一端连接所述MCU单片机的一个输出端，另一端连接所述第一三极管的基极，所述第二电阻和第三电阻串联后的一端分别连接所述第一三极管的集电极、第二三极管和第三三极管的基极，所述第一三极管的发射极连接所述第三三极管的集电极，所述第三三极管的发射极连接所述第二三极管的发射极，所述第二电阻和第三电阻串联后的另一端连接所述第二三极管的集电极，所述第一电容、第四电阻、第五电阻依次串联后的一端连接在所述第二电阻和第三电阻之间、依次串联后的另一端接地，所述第二三极管与所述第三三极管的发射极还一路连接所述第二电容、一路连接在所述第一电容和所述第四电阻之间，所述第二电容的另一端还连接在所述第四电阻和第五电阻之间。

本发明实施例功率电子开关通过独特的电路结构驱动聚光型LED阵列及半导体激光器阵列，并配合MCU单片机实现雾灯的亮度调节，使雾灯调节电路更加稳定。

作为一种举例说明，所述第一三极管和所述第二三极管可以为PNP型三极管，所述第三三极管可以为NPN型三极管。

作为一种举例说明，所述第一电容可以是自举升压电容。

第一电容采用自举升压电容能够保证提供给第二三极管足够的基极电流，使开关开启更加迅速。

附图说明

图1是本发明优选实施例汽车用电子自控后置雾灯原理框图；

图2是本发明优选实施例汽车用电子自控后置雾灯电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的优选实施例做进一步详细的说明。

参照图1、结合参照图2，本优选实施例的汽车用电子自控后置雾灯，包括：湿度传感器1、光学传感器2、三端稳压器3、MCU单片机4、第一功率电子开关5、第二功率电子开关6、聚光型LED阵列7、半导体激光器阵列8，湿度传感器1的输出端连接MCU单片机4的一个输入端，光学传感器2的输出端与MCU单片机4的又一输入端连接，三端稳压器3一端连接所述汽车的汽车电源，另一端分别连接湿度传感器1、光学传感器2、MCU单片机4，所述汽车电源还分别连接第一功率电子开关5、第二功率电子开关6的电源端，MCU单片机4的一个输出端与第一功率电子开关5的受控端连接，MCU单片机4的又一个输出端与第二功率电子开关6的受控端连接，第一功率电子开关5的控制端连接聚光型LED阵列7，第二功率电子开关6的控制端连接半导体激光器阵列8。

第一功率电子开关5包括第一电阻R3、第二电阻R4、第三电阻R5、第四电阻R6、第五电阻R7、第一三极管V1、第二三极管V2、第三三极管V3、第一电容C2、第二电容C3，第一电阻R3一端连接MCU单片机4的一个输出端，另一端连接第一三极管V1的基极，第二电阻R4和第三电阻R5串联后的一端分别连接第一三极管V1的集电极、第二三极管V2和第三三极管V3的基极，第一三极管V1的发射极连接第三三极管V3的集电极，第三三极管V3的发射极连接第二三极管V2的发射极，第二电阻R4和第三电阻R5串联后的另一端连接第二三极管V2的集电极，第一电容C2、第四电阻R6、第五电阻R7依次串联后的一端连接在第二电阻R4和第三电阻R5之间、依次串联后的另一端接地，第二三极管V2与第三三极管V3的发射极还一路连接第二电容C3、一路连接在第一电容C2和第四电阻R5之间，第二电容C3的另一端还连接在第四电阻R6和第五电阻R7之间。第一三极管V1和第二三极管V2为PNP型三极管，第三三极管V3为NPN型三极管。第一电容C2是自举升压电容。

湿度传感器1采用DHT11湿度传感器，首先检测湿度，达到一定湿度后通过单总线通讯方式使MCU单片机4发送控制命令给光学传感器2，使光学传感器继2续检测雾雾气透光性，光学传感器2采用遮挡式结构，无论白昼有无浓雾的情况下，接收光照的光敏元件均接收到较强的光照信号。

MCU单片机4首先检测湿度信号，当湿度达到一定值后再根据光电检测结果和湿度确定PWM信号的输出。当雾天的可见度大于100米时，由P1.0输出PWM脉冲经过第一三极管V1、第二三极管V2驱动IGBT1控制聚光型LED阵列7发光。当雾天的可见度小于100米时，由P1.1输出PWM脉冲经过第三三极管V3、第三三极管V3驱动IGBT2控制半导体激光器阵列8发光，聚光型LED阵列7是由多只散射角15°的功率发光二极管组成的，由于其发出光束的发散，在100米外的亮度较低，雾天100米外难以看到。半导体激光器阵列8是散射角几乎为零的发光二极管组成的，因此在100米外仍然有较高的亮度，但是观看角度小。雾天时在100米外仍然容易看到，而且由于大雾的散射和吸收作用，会降低可见度，不会使后面驾驶员有炫目的感觉。

由发光二极管LED3发出光，在天气良好的情况下照到光电三极管V7的窗口上，给P1.3口输入低电平。当雾天时，照到V7窗口上光大大消弱，P1.3输入电平将与雾气浓度有关。经过P1.3口输入光电检测信号到单片机，在单片机内部经过AD转换，转换为数字信号，用于判断雾气的能见度。

在本优选实施例中，MCU单片机4采用新型国产STC15W402AS单片机，内部具有三路CCP/PWM模块，8路10位ADC电路，可以降低成本，简化电路。

P1.0口输出PWM脉冲，经过第一功率电子开关5和驱动电路驱动聚光型LED阵列7发光。当P1.0口输出高电平+5V时，第一三极管V1饱和，第三三极管V3随之饱和导通，由于第一电容C2充有左正右负的电荷，因此第三三极管V3导通给IGBT1的栅极施加上负下正驱动信号，迫使IGBT1截止。IGB1T截止后，由电感储存能量使得续流二极管D1导通，给聚光型LED阵列7提供工作电流。当P1.0口输出低电平时，第三三极管V2导通，电源经过第三三极管V3给第一电容C2迅速充电，IGBT1的栅极施加上正下负的驱动信号，于是IGBT1饱和导通给聚光型LED阵列7供电，D1截止。

当P1.0输出PWM脉冲时，聚光型LED阵列7持续导通，其工作电流大小由PWM脉冲的占空比D确定。当P1.0持续输出高电平时IGBT1截止，聚光型LED阵列7停止发光。聚光型LED阵列7具体指图中的DL1。

电路中MCU单片机4的P1.0设置为强上拉输出方式，第一电阻R3为限流电阻，用于对第一三极管V1和MCU单片机4的输出保护，第一电容C2是自举升压电容，与第二电阻R4构成自举升压电路，以保证在第二三极管V2导通时由升压电容给其提供足够的基极电流，使第一功率电子开关5开启更加迅速。

第二电阻R4是隔离电阻，第三电阻R5是第二三极管V2的基极偏置电阻。R8是限流保护电阻，可用熔断电阻。P1.1口输出PWM脉冲，经过第二功率电子开关6和驱动电路驱动半导体激光二极管阵列8发光。当P1.1口输出高电平+5V时，三极管V4饱和，三极管V6随之饱和导通，由于电容C6充有左正右负的电荷，因此V6导通给IGBT2的栅极施加上负下正驱动信号，迫使IGBT2截止。IGBT2截止后，由电感储存能量使得续流二极管D2导通，给激光二极管阵列DL2提供工作电流。当P1.1口输出低电平时，三极管V4截止，三极管V5饱和，电源经过V5给电容迅速充电，IGBT2的栅极施加上正下负的驱动信号，于是IGBT2饱和导通给激光二极管阵列8供电，D2截止。

当P1.1输出PWM脉冲时，DL2持续导通，其工作电流大小由PWM脉冲的占空比D确定。当P1.0持续输出高电平时IGBT2截止，半导体激光二极管阵列8停止发光。半导体激光二极管阵列8具体指图中的DL2。

电路中MCU单片机的P1.1设置为强上拉输出方式，电阻R9为限流电阻，用于对三极管V4和MCU单片机4的输出保护，电容C5是自举升压电容，与电阻R10构成自举升压电路，以保证在V5导通时由升压电容给其提供足够的基极电流。电阻R10是隔离电阻，电阻R11是V2的基极偏置电阻。R17是限流保护电阻，可用熔断电阻。L1、L2是储能电感，可用环形铁氧体磁芯制作，电感量在上百毫亨。

P1.4口与P1.5口构成I2C模拟集成电路总线，P1.4为数据线，P1.5为时钟线。

本发明实施例通过检测湿度、判断雾气浓度高低，达到一定湿度后再检测雾气透光性，透光性下降到一定程度后再开启雾灯，并可以根据雾气浓度调节雾灯亮度，雾灯既能达到增大亮度，又可实现亮度可调节，在保证后方驾驶员能看清前方车辆的同时，也避免了对后方驾驶员的强光刺激，采用聚光型LED阵列及半导体激光器阵列效率高、能耗低。本发明实施例第一功率电子开关5通过独特的电路结构驱动聚光型LED阵列7、第二功率电子开关驱动半导体激光器阵列8，并配合MCU单片机4实现雾灯的亮度调节，使雾灯调节电路更加稳定。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上优选实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种汽车用电子自控后置雾灯，其特征在于，包括：一个湿度传感器、一个光学传感器、一个三端稳压器、一个MCU单片机、一个第一功率电子开关、一个第二功率电子开关、一个聚光型LED阵列、一个半导体激光器阵列，所述湿度传感器的输出端连接所述MCU单片机的一个输入端，所述光学传感器的输出端与所述MCU单片机的又一输入端连接，所述三端稳压器一端连接所述汽车的汽车电源，另一端分别连接所述湿度传感器、所述光学传感器、所述MCU单片机，所述汽车电源还分别连接所述第一功率电子开关、所述第二功率电子开关的电源端，所述MCU单片机的一个输出端与所述第一功率电子开关的受控端连接，所述MCU单片机的又一个输出端与所述第二功率电子开关的受控端连接，所述第一功率电子开关的控制端连接所述聚光型LED阵列，所述第二功率电子开关的控制端连接所述半导体激光器阵列。

2.根据权利要求1所述的雾灯，其特征在于，所述第一功率电子开关包括一个第一电阻、一个第二电阻、一个第三电阻、一个第四电阻、一个第五电阻、一个第一三极管、一个第二三极管、一个第三三极管、一个第一电容、一个第二电容，所述第一电阻一端连接所述MCU单片机的一个输出端，另一端连接所述第一三极管的基极，所述第二电阻和第三电阻串联后的一端分别连接所述第一三极管的集电极、第二三极管和第三三极管的基极，所述第一三极管的发射极连接所述第三三极管的集电极，所述第三三极管的发射极连接所述第二三极管的发射极，所述第二电阻和第三电阻串联后的另一端连接所述第二三极管的集电极，所述第一电容、第四电阻、第五电阻依次串联后的一端连接在所述第二电阻和第三电阻之间、依次串联后的另一端接地，所述第二三极管与所述第三三极管的发射极还一路连接所述第二电容、一路连接在所述第一电容和所述第四电阻之间，所述第二电容的另一端还连接在所述第四电阻和第五电阻之间。

3.根据权利要求2所述的雾灯，其特征在于，所述第一三极管和所述第二三极管为PNP型三极管，所述第三三极管为NPN型三极管。

4.根据权利要求2所述的雾灯，其特征在于，所述第一电容是自举升压电容。