CN107685679A - 一种汽车矩阵式led智能前照大灯照明系统 - Google Patents

一种汽车矩阵式led智能前照大灯照明系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统，包括：传感器组件、信号调理电路、主控制器、驱动电路和执行机构。本发明的汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统能够综合车速、方向盘转角、车辆前方亮度、前方物体情况综合调节前照大灯的照射方向、照射范围以及亮度，避免了转弯时的照射盲区，车身前后重量不一致时保证照射距离不发生变化，保证自己视线的同时防止造成前方人或车辆炫目，极大的提高了行驶的安全性，还具有延时照明功能，方便使用。

Description

一种汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统
技术领域
本发明涉及汽车前照大灯技术领域，尤其涉及一种汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统。
背景技术
据统计，夜间发生交通事故的比例占事故总数的50％，对事故的原因统计分析，发现照明条件差是重要的原因之一，现有的汽车前大灯一般采用普通卤素灯泡作为光源，这种光源能耗大，使用寿命短，会车时，容易对驾驶员造成眩光。因此在提倡节能、环保、低碳的趋势下，并不能很好的适应当前汽车行业的发展要求。LED具有节能、环保、高光效、抗震性好、点亮速度快、光衰小、使用寿命长等优点，因而能较好地满足汽车行业发展的要求，LED是理想的可控光源，目前在汽车的前大灯远近灯光的控制问题上，汽车生产厂家大多设计为手动转换装置控制，人工手动操作，车灯亮度单一，视距较短，不能随外界环境的变化自动调节亮度和模式；在汽车转弯照射范围调整的控制中，汽车前照灯大都不能随车轮的转向而同步转动，在夜间行驶转弯时就会存在照明死角，转弯内侧的路面没有灯光照明而看不清楚，带来了巨大的安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种智能变换光照方向、光照范围，杜绝光照死角，很大程度提高行驶安全性的汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统，包括：传感器组件、信号调理电路、主控制器、驱动电路和执行机构，所述执行机构包括LED驱动电路、步进电机驱动电路、水平调整电机、垂直调整电机和LED前照大灯，所述驱动电路分别与所述LED驱动电路和步进电机驱动电路连接，所述LED驱动电路与所述LED前照大灯连接，所述步进电机驱动电路分别于所述水平调整电机和垂直调整电机连接，所述水平调整电机和垂直调整电机分别与所述LED前照大灯连接用于调整LED前照大灯水平和垂直方向位置；所述驱动电路与所述主控制器连接；所述主控制器与所述信号调理电路连接；所述信号调理电路与所述传感器组件连接；所述传感器组件包括光敏传感器、车速传感器、光电编码器、车门工作状态传感器、发动机工作状态传感器和电流传感器；所述主控制器分别与系统工作电路和CAN收发器连接。
进一步的，所述的光敏传感器设置在汽车后视镜支架上，所述车速传感器设置在汽车变速轴输出轴上顶端靠近带齿的转子处，所述光电编码器与汽车方向盘主轴连接用于感应方向盘转角的变化，所述电流传感器检测主控制器内电流变化量。
进一步的，所述的LED远近光一体前照大灯包括散热板、按矩阵排布设置在散热板表面的复合抛物面聚光器、设置在复合抛物面聚光器内的LED光源，设置在复合抛物面聚光器开口方向的透镜。
进一步的，所述LED光源按“凸”字形矩阵排布，所述“凸”字形上方较小的矩形矩阵为远光灯矩阵，所述“凸”字形下方较大矩形矩阵为近光灯矩阵，每颗LED光源均可单独点亮、熄灭或调节亮度。
进一步的，所述传感器组件还包括雷达和立体摄像机，根据雷达和立体摄像机反馈的前方物体的情况，控制LED光源部分熄灭或降低亮度，使光照范围绕开前方物体。
进一步的，所述主控制器为内部集成CAN控制器的AT89C51CC01单片机。
进一步的，所述AT89C51CC01单片机CAN总线接口与CAN收发器连接实现车辆中控交互功能。
进一步的，汽车上的蓄电池输出电压为+12V，电源经所述系统工作电路上的三端稳压管LM7805稳压，将电压稳定在+5V供AT89C51CC01单片机控制电路使用。
有益效果：本发明的汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统能够综合车速、方向盘转角、车辆前方亮度、前方物体情况综合调节前照大灯的照射方向、照射范围以及亮度，避免了转弯时的照射盲区，车身前后重量不一致时保证照射距离不发生变化，保证自己视线的同时防止造成前方人或车辆炫目，极大的提高了行驶的安全性，还具有延时照明功能，方便使用。
附图说明
图1为本发明系统结构框图；
图2为本发明LED前照大灯的结构示意图；
图3为本发明LED光源矩阵分布图。
图中，1、传感器组件，11、光敏传感器，12、车速传感器，13、光电编码器，14、车门工作状态传感器，15、发动机工作状态传感器，16、电流传感器，2、信号调理电路，3、主控制器，4、驱动电路，5、执行机构，51、LED驱动电路，52、步进电机驱动电路，53、水平调整电机，54、垂直调整电机，55、LED前照大灯，551、散热板，552、LED光源，553、复合抛物面聚光器，554、透镜，6、系统工作电路，7、CAN收发器。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包括但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
如图所示，一种汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统，包括：传感器组件1、信号调理电路2、主控制器3、驱动电路4和执行机构5，所述执行机构5包括LED驱动电路51、步进电机驱动电路52、水平调整电机53、垂直调整电机54和LED前照大灯55，所述驱动电路4分别与所述LED驱动电路51和步进电机驱动电路52连接，所述LED驱动电路51与所述LED前照大灯55连接，所述步进电机驱动电路52分别于所述水平调整电机53和垂直调整电机54连接，所述水平调整电机53和垂直调整电机54分别与所述LED前照大灯55连接用于调整LED前照大灯55水平和垂直方向位置；所述驱动电路4与所述主控制器3连接；所述主控制器3与所述信号调理电路2连接；所述信号调理电路2与所述传感器组件1连接；所述传感器组件1包括光敏传感器11、车速传感器12、光电编码器13、车门工作状态传感器14、发动机工作状态传感器15和电流传感器16；所述主控制器3分别与系统工作电路6和CAN收发器7连接。
特别优选的，所述的光敏传感器11设置在汽车后视镜支架上，系统选用光敏电阻GL4526来检测光照的强度,其阻值大小随光照强度变化而变化，并将光强信号转换为电信号,利用放大器LM324和比较器LM339对信号进行放大、比价后，分别通过单片机I/O口P1.0和P1.1送入单片机进行判断处理，调节电位器Rf的阻值可以设定负端的门限电压，在电压比较器中加入正反馈，形成滞回比较器，可以提高比较器的抗干扰能力，避免输出电压在阈值点反复跳变；所述车速传感器12设置在汽车变速轴输出轴上顶端靠近带齿的转子处，系统采用霍尔车速传感器，当转子转动时，线圈上就会产生交流信号，车速传感器12将交流信号转化成为电压信号，输入到单片机，然后计算出采样周期内累积的脉冲数，计算出车辆的速度由于传感器输出的信号比较小，通过电容C8的充放电来实现准确检测信号，经RC滤波和光电隔离后通过P1.2口输入到单片机进行计数处理；所述光电编码器13与汽车方向盘主轴连接用于感应方向盘转角的变化，由光电编码器原理可知，当方向盘转角发生变化时，光电编码器13会发出与角度值成比例的A、B两路数字脉冲信号，相位差90°，正转时A超前B90°，反转时B超前A90°，通过对脉冲的计数可以得到方向盘转角的大小，系统选用光电编码器ZSP3806，分辨率为360个脉冲/圈，需要对编码器的输出信号进行鉴相后才能计数，当方向盘顺时针旋转时，A超前B90°，计数脉冲送至计数器的加脉冲输入端CPU进行加法计数；当方向盘逆时针旋转时，B超前A90°，计数脉冲通过波形送至计数器的减脉冲输入端CPD进行减法计数；所述电流传感器16检测主控制器3内电流变化量，系统选择ACS712系列霍尔元件电流传感器测量电路中电流变化，该器件为5V单电源操作，输出灵敏度185mV/A，可测±5A的电流，能输出与检测的电流成比例的电压，传感器检测线路中电流变化量，通过P0.0口输入到单片机，经过内部A/D转换、判断处理，当线路中电流变化大于等于±10％时，单片机P2.7输出高电平，蜂鸣器报警；系统通过用I/O口检测发动机和车门的工作状态，发动机工作状态和车门状态都是开关量，采用RC滤波和PC827光电隔离后通过I/O口P3.0和P3.1输入到单片机，当汽车发动机停止工作且车门打开时，延时照明功能开始工作。
特别优选的，所述的LED远近光一体前照大灯55包括散热板551、按矩阵排布设置在散热板551表面的复合抛物面聚光器553、设置在复合抛物面聚光器553内的LED光源552，设置在复合抛物面聚光器553开口方向的透镜554。
特别优选的，所述LED光源552按“凸”字形矩阵排布，所述“凸”字形上方较小的矩形矩阵为远光灯矩阵，所述“凸”字形下方较大矩形矩阵为近光灯矩阵，每颗LED光源552均可单独点亮、熄灭或调节亮度。
特别优选的，所述传感器组件1还包括雷达和立体摄像机，根据雷达和立体摄像机反馈的前方物体的情况，控制LED光源552部分熄灭或降低亮度，使光照范围绕开前方物体。
特别优选的，所述主控制器3为内部集成CAN控制器的AT89C51CC01单片机，该单片机是Atmel公司生产的一种高性价比单片机，自带CAN控制器，内部提供32K字节FlashMemory、2K字节的Bootloader、2K字节EEPROM和1.2K字节的RAM，且内部自带10位A/D转换和PWM发生器等其他功能，拥有34个输入/输出(I/O)管脚，最大时钟频率40MHz。
特别优选的，所述AT89C51CC01单片机CAN总线接口与CAN收发器7连接实现车辆中控交互功能。
特别优选的，汽车上的蓄电池输出电压为+12V，电源经所述系统工作电路6上的三端稳压管LM7805稳压，将电压稳定在+5V供AT89C51CC01单片机控制电路使用。
本发明的汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统能够综合车速、方向盘转角、车辆前方亮度、前方物体情况综合调节前照大灯的照射方向、照射范围以及亮度，避免了转弯时的照射盲区，车身前后重量不一致时保证照射距离不发生变化，保证自己视线的同时防止造成前方人或车辆炫目，极大的提高了行驶的安全性，还具有延时照明功能，方便使用。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统，其特征在于，包括：传感器组件(1)、信号调理电路(2)、主控制器(3)、驱动电路(4)和执行机构(5)，所述执行机构(5)包括LED驱动电路(51)、步进电机驱动电路(52)、水平调整电机(53)、垂直调整电机(54)和LED前照大灯(55)，所述驱动电路(4)分别与所述LED驱动电路(51)和步进电机驱动电路(52)连接，所述LED驱动电路(51)与所述LED前照大灯(55)连接，所述步进电机驱动电路(52)分别于所述水平调整电机(53)和垂直调整电机(54)连接，所述水平调整电机(53)和垂直调整电机(54)分别与所述LED前照大灯(55)连接用于调整LED前照大灯(55)水平和垂直方向位置；所述驱动电路(4)与所述主控制器(3)连接；所述主控制器(3)与所述信号调理电路(2)连接；所述信号调理电路(2)与所述传感器组件(1)连接；所述传感器组件(1)包括光敏传感器(11)、车速传感器(12)、光电编码器(13)、车门工作状态传感器(14)、发动机工作状态传感器(15)和电流传感器(16)；所述主控制器(3)分别与系统工作电路(6)和CAN收发器(7)连接。
2.根据权利要求1所述的汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统，其特征在于，所述的光敏传感器(11)设置在汽车后视镜支架上，所述车速传感器(12)设置在汽车变速轴输出轴上顶端靠近带齿的转子处，所述光电编码器(13)与汽车方向盘主轴连接用于感应方向盘转角的变化，所述电流传感器(16)检测主控制器(3)内电流变化量。
3.根据权利要求1所述的汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统，其特征在于，所述的LED远近光一体前照大灯(55)包括散热板(551)、按矩阵排布设置在散热板(551)表面的复合抛物面聚光器(553)、设置在复合抛物面聚光器(553)内的LED光源(552)，设置在复合抛物面聚光器(553)开口方向的透镜(554)。
4.根据权利要求3所述的汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统，其特征在于，所述LED光源(552)按“凸”字形矩阵排布，所述“凸”字形上方较小的矩形矩阵为远光灯矩阵，所述“凸”字形下方较大矩形矩阵为近光灯矩阵，每颗LED光源(552)均可单独点亮、熄灭或调节亮度。
5.根据权利要求4所述的汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统，其特征在于，所述传感器组件(1)还包括雷达和立体摄像机，根据雷达和立体摄像机反馈的前方物体的情况，控制LED光源(552)部分熄灭或降低亮度，使光照范围绕开前方物体。
6.根据权利要求1所述的汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统，其特征在于，所述主控制器(3)为内部集成CAN控制器的AT89C51CC01单片机。
7.根据权利要求6所述的汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统，其特征在于，所述AT89C51CC01单片机CAN总线接口与CAN收发器(7)连接实现车辆中控交互功能。
8.根据权利要求6所述的汽车矩阵式LED智能前照大灯照明系统，其特征在于，汽车上的蓄电池输出电压为+12V，电源经所述系统工作电路(6)上的三端稳压管LM7805稳压，将电压稳定在+5V供AT89C51CC01单片机控制电路使用。
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