CN108045299A - 一种带保护功能的汽车灯光自动控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种具有保护功能的汽车灯光自动控制装置，属于汽车电器技术领域。采用光敏电阻器和固定电阻器构成的H型电桥电路组成的光感采集电路，联接由两级运算放大电路组成的电压比较电路构成控制单元。所述的两级运算放大电路之间设置了由正向晶体二极管和电阻器组成的耦合回路，正向晶体二极管和电阻器联接处与地之间并接电容器和电阻器构成的能量释放回路；采用了一只NPN型晶体管和一只PNP型晶体管依次连接组成的深度负反馈直流放大输出电路组成驱动控制及保护电路，其输出端跨接入直流稳压二极管。优点是结构简单性能可靠，故障消失可以自动恢复无需维修。成本低易于推广应用，并且适用性强，可以与各种结构的灯光系统融合。
Description
技术领域
本发明公开了一种具有保护功能的汽车灯光自动控制装置，属于汽车电器技术领域。
背景技术
汽车用灯光自动控制系统的技术和产业化已经成熟，其技术主要采用微机自动检测、分析进行智能控制，经光电传感器检测环境光线和汽车行驶的状态进行分析判断，根据环境光线的强弱自动开闭示阔灯、仪表灯、近光灯或远光灯，实现光电感应的最佳智能转换。解决了汽车在行驶过程中环境光线变幻莫测、在错综复杂的光线环境下达到变换自如的功能和各种状态下的自适应能力。国内汽车目前已经有这方面的产品，其功能主要集成在控制器内，且主要应用在乘用车上。上述汽车用灯光自动控制系统，由于与汽车的控制器集成一体，不仅成本比较高，而且使用时容易发生故障，维修技术难度大。因此，重型汽车目前尚未普遍应用和推广。
目前重型卡车上应用较多的是自动头灯，给前大灯安装了汽车灯光自动控制装置，当汽车行驶中光线变暗时，前大灯会自动亮起，当光线变亮时会自动熄灭。尤其是在天刚刚黑的时候很多驾驶者都忽略了头灯的开启，或者当遇到光线突然变暗的环境（比如进入隧道），驾驶员未及时开启前大灯，这种汽车灯光自动控制装置发挥了较好的作用，能避免交通事故的发生。
上述汽车灯光自动控制装置，存在的主要问题是当与控制装置相连的驱动电路发生故障时，例如常见的短路故障，会影响其正常工作，并且不能自动保护和恢复；另一个问题是容易受到瞬间光线的干扰。例如对面的强光车灯的照射、隧道自身灯光的变化，会影响其工作的稳定性。这些都是目前汽车灯光自动控制装置亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决以上技术上的不足，本发明的目的是提供一种带保护功能的汽车灯光自动控制装置。
本发明的目的还在于提高汽车灯光自动控制装置的抗干扰性，以获得稳定可靠的工作。
本发明的技术特征表现为：
采用光敏电阻器和固定电阻器构成的H型电桥电路组成的光感采集电路，联接由两级运算放大电路组成的电压比较电路构成控制单元。所述的两级运算放大电路之间设置了由正向晶体二极管和电阻器组成的耦合回路，正向晶体二极管和电阻器联接处与地之间并接电容器和电阻器构成的能量释放回路；
采用了一只NPN型晶体管和一只PNP型晶体管依次连接组成的深度负反馈直流放大输出电路组成驱动控制及保护电路，其输出端跨接入直流稳压二极管。
综上所述，一种带保护功能的汽车灯光自动控制装置，包括直流电源电路，其特征是由依次相联的光感采集电路，由两级运算放大电路组成的电压比较电路构成的控制单元，以及由一只NPN型晶体管和一只PNP型晶体管依次连接组成的深度负反馈直流放大输出电路组成驱动控制及保护电路构成：
所述的光感采集电路由光敏电阻器和固定电阻器构成的H型电桥电路组成；
所述的两级运算放大电路之间设置了由正向晶体二极管和电阻器组成的耦合回路，正向晶体二极管和电阻器联接处与地之间并接电容器和电阻器构成的能量释放回路；
所述的驱动控制及保护电路的输出端跨接入直流稳压二极管。
所述的直流电源电路中串联了防反接二极管；防反接二极管与地之间并联联接TVS瞬态抑制保护器，和滤波电容器，以得到稳定的直流电源VCC。
所述的光敏电阻器采用的型号为M5528。
所述的两级运算放大电路采用集成芯片采用LM2903。此芯片为电压双比较器。
所述的NPN型晶体管Q2采用的型号为MMBT5551、PNP型晶体管Q1采用的型号为2SA1013。
所述的直流稳压二极管采用的型号为MMBZ5258B。
所述的TVS瞬态抑制保护器的型号为SMBJ33A。
本发明的特点是它用一只光敏电阻采集光信号，使用运放电压比较器集成芯片LM2903作为控制器件，利用PNP 型晶体管Q1和NPN型晶体管Q2搭建的驱动保护电路，能够驱动直流继电器触点的接通或断开，且能够实现短路保护，若短路，NPN型晶体管Q2截止，PNP型晶体管Q1导通，损耗小且能够满足工作需要，待短路故障解除后恢复到正常工作状态。
本发明的优点是电路结构简单性能可靠，故障消失可以自动恢复无需维修。成本低易于推广应用，并且适用性强，可以与各种结构的灯光系统融合。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
一种带保护功能的汽车灯光自动控制装置，包括直流电源电路，其特征是由依次相联的光感采集电路，由两级运算放大电路组成的电压比较电路构成的控制单元，以及由一只NPN型晶体管和一只PNP型晶体管依次连接组成的深度负反馈直流放大输出电路组成驱动控制及保护电路构成：
所述的光感采集电路由光敏电阻器和固定电阻器构成的H型电桥电路组成；
所述的两级运算放大电路之间设置了由正向晶体二极管和电阻器组成的耦合回路，正向晶体二极管和电阻器联接处与地之间并接电容器和电阻器构成的能量释放回路；
所述的驱动控制及保护电路的输出端跨接入直流稳压二极管。
所述的直流电源电路中串联了防反接二极管；防反接二极管与地之间并联联接TVS瞬态抑制保护器，和滤波电容器，以得到稳定的直流电源VCC。
所述的光敏电阻器采用的型号为M5528。
所述的运放电压比较器集成芯片采用LM2903，此芯片为电压双比较器。
所述的NPN型晶体管Q2采用的型号为MMBT5551、PNP型晶体管Q1采用的型号为2SA1013。
所述的直流稳压二极管采用的型号为MMBZ5258B。
所述的TVS瞬态抑制保护器的型号为SMBJ33A。
实施例具体电路详述如下：
本发明是通过以下措施实现的：一种带保护功能的汽车灯光自动控制装置，包括直流电源电路、光感采集电路、电压比较电路、驱动控制及保护电路、负载。
所述的直流电源电路由15电电源、灯光AUTO档开关K5、防反接二极管D5、TVS二极管D0、滤波电容C2组成。15电电源经开关K5与防反接二极管D5的阳极相连接，防反接二极管D5的阴极与TVS二极管的阴极、电容C2的一端相连接，TVS二极管的阳极、电容C2的另一端与地相连接；
所述的光感采集电路由光敏电阻R5、电阻R1、R12组成。光敏电阻R5的一端与电阻R1、R12的一端连接，电阻R12的另一端连接电压比较器集成芯片U1的第5脚，光敏电阻R5的另一端与地相连接，电阻R1的另一端与电源电压VCC相连接。
所述的电压比较电路由运放电压比较器集成芯片U1、电阻R2、R4、R6、能量释放回路的电阻R7与电容C3、上拉电阻R3 、R11组成。电阻R6的一端与电阻R2的一端相连接后与运放电压比较器集成芯片U1的第6脚与第3脚相连接，电阻R6的另一端与地相连接，电阻R2的另一端与直流电源VCC相连接；运放电压比较器集成芯片U1的第7脚与上拉电阻R11的一端连接，与二极管D6的阳极相连，二极管的阴极与电容C3的一端、电阻R4、R7的一端相连，上拉电阻R11的另一端与电源VCC相连，电容C3、电阻R7的另一端与地相连，电阻R4的另一端与运放电压比较器集成芯片U1的第2脚连接；运放电压比较器集成芯片U1的第1脚为输出脚，与上拉电阻R3的一端相连，上拉电阻R3的另一端与电源VCC连接，运放电压比较器集成芯片U1的第4脚接地，且U1的第一脚连接驱动控制及保护电路。
所述的驱动控制及保护电路由NPN型晶体管Q2、PNP型晶体管Q1、稳压二极管D1、电阻R8、R9、R10、电容C1及二极管D2、D3、D4、D7、D8组成。电阻R8的一端与二极管D7的阳极连接，D7的另一端与电压比较器集成芯片U1的输出端连接，电阻R8的另一端与Q2的发射极连接；电阻R9、电容C1并联于Q2的集电极与发射极两端，Q2的集电极与Q1的基极相连接，Q2的基极与二极管的D8的阴极连接；Q1的发射极与直流电源VCC连接，Q1的集电极与电阻R10的一端连接、与D8的阳极相连接，R10的另一端与地相连接，稳压二极管D1的阳极与Q1的集电极相连接，阴极与Q1的发射极相连接；所述的二极管D2、D3、D4、的阳极与Q1的集电极连接，阴极分别与位置灯继电器、近光灯继电器、控制器输入信号相连接。
所述的驱动控制及保护电路具体的结构如下： NPN型晶体管Q2的发射极集电极之间并联电容器C1、电阻器R9，两级运算放大电路的输出端串联接入一反向晶体二极管D7 和电阻器R8组成的耦合回路与NPN型晶体管Q2的发射极搭接，NPN型晶体管Q2的基极联接一反向晶体二极管D8，与PNP型晶体管Q1的集电极联接，PNP型晶体管Q1的发射极与集电极之间并联一个稳压晶体二极管D1，PNP型晶体管Q1的集电极与地之间搭接负载电阻器R10，PNP型晶体管Q1的集电极并联至少三只正向晶体二极管构成三路直流输出控制端，分别与位置灯继电器、近光灯继电器、控制器输入信号相连接。
所述的负载包括位置灯继电器、近光灯继电器。
所述的光敏电阻采用的型号为M5528。
所述的运放电压比较器集成芯片采用LM2903，此芯片为电压双比较器。
所述的NPN型晶体管Q2采用的型号为MMBT5551、PNP型晶体管Q1采用的型号为2SA1013。
所述的电阻R7和电容C3组成能量释放回路，延长了光感电路电压比较器集成芯片U1的输出端的关闭时间，增大了其回滞区间。
所述的驱动控制及保护电路，采用了具有短路保护的驱动电路，在外部负载短路时，可以起到良好的短路保护功能，在短路解除后可以恢复正常状态。
所述的稳压二极管采用的型号为MMBZ5258B。
所述的24V直流电源电路，采用防反接、TVS瞬态抑制保护、滤波后得到开关电路所需的稳定的直流电源VCC。
若光线由亮变暗时，光敏电阻R5采集的光信号其阻值增大，导致电压比较器的同相端输入电压U5大于反相端输入电压U6，此时电压U7大于U6，得出U2大于U3，此时电压比较器的输出端1脚输出为0，直流电源VCC从Q1的发射极到基极，经过电阻R9、R8，与二极管D7、与U1的第四脚形成回路，PNP型晶体管Q1发射极与集电极导通，此时直流电源VCC从Q2的基极流向发射极，因此Q2的集电极与发射极导通。稳定后的电路Q1的控制端电路为直流电源VCC经Q1的发射极到Q2的集电极，再到Q2的发射极，与电阻R8形成回路；被控制端电路为直流电源VCC经Q1的发射极到集电极，与R10形成回路，同时驱动位置灯继电器、近光灯继电器、控制器自动信号输入。
当驱动继电器发生短路时，NPN型晶体管Q2截止，此时电源VCC经过PNP型晶体管Q1的发射极到基极，并经过电阻R9、R8，二极管D7、U1的第4脚形成回路，此时形成Q1的一个较小的基极电流，因此Q1的集电极电流也相当小，晶体管Q1的自身损耗也相当小，满足此时短路工况的需要，待短路故障解除后恢复到正常工作状态。
若光线由暗变亮时，光敏电阻R5采集光信号其阻值减小，导致电压比较器的同相端输入电压U5小于反相端输入电压U6，此时电压U7小于U6，得出U2小于U3，此时电压比较器的输出端1输出不为0，因C3的前期储能，此时与R7组成能量释放回路，延长了光感电路电压比较器集成芯片U1的输出端的关闭时间。经上拉电阻R3得出此时电压比较器输出端的电压约为24V，此时PNP型晶体管Q1发射极与集电极断开，此时断开驱动位置灯继电器、近光灯继电器和控制器自动信号输入。
Claims (10)
1.一种带保护功能的汽车灯光自动控制装置，包括直流电源电路，其特征是由依次相联的光感采集电路，由两级运算放大电路组成的电压比较电路构成的控制单元，以及由一只NPN型晶体管和一只PNP型晶体管依次连接组成的深度负反馈直流放大输出电路组成驱动控制及保护电路构成：
所述的光感采集电路由光敏电阻器和固定电阻器构成的H型电桥电路组成；
所述的两级运算放大电路之间设置了由正向晶体二极管和电阻器组成的耦合回路，正向晶体二极管和电阻器联接处与地之间并接电容器和电阻器构成的能量释放回路；
所述的驱动控制及保护电路的输出端跨接入直流稳压二极管。
2.根据权利要求1所述的带保护功能的汽车灯光自动控制装置，其特征是所述的直流电源电路中串联了防反接二极管；防反接二极管与地之间并联联接TVS瞬态抑制保护器和滤波电容器，以得到稳定的直流电源VCC。
3.根据权利要求1所述的带保护功能的汽车灯光自动控制装置，其特征是所述的驱动控制及保护电路结构如下： NPN型晶体管Q2的发射极集电极之间并联电容器C1、电阻器R9，两级运算放大电路的输出端串联接入一反向晶体二极管D7 和电阻器R8组成的耦合回路与NPN型晶体管Q2的发射极搭接，NPN型晶体管Q2的基极联接一反向晶体二极管D8，与PNP型晶体管Q1的集电极联接，PNP型晶体管Q1的发射极与集电极之间并联一个稳压晶体二极管D1，PNP型晶体管Q1的集电极与地之间搭接负载电阻器R10，PNP型晶体管Q1的集电极并联至少三只正向晶体二极管构成三路直流输出控制端，分别与位置灯继电器、近光灯继电器、控制器输入信号相连接。
4.根据权利要求3所述的带保护功能的汽车灯光自动控制装置，其特征是所述的NPN型晶体管Q2采用的型号为MMBT5551、PNP型晶体管Q1采用的型号为2SA1013。
5.根据权利要求1所述的带保护功能的汽车灯光自动控制装置，其特征是所述的两级运算放大电路采用集成芯片采用LM2903。
6.根据权利要求1所述的带保护功能的汽车灯光自动控制装置，其特征是所述的光敏电阻器采用的型号为M5528。
7.根据权利要求1所述的带保护功能的汽车灯光自动控制装置，其特征是所述的直流稳压二极管的型号为MMBZ5258B。
8.根据权利要求1所述的带保护功能的汽车灯光自动控制装置，其特征是所述的TVS瞬态抑制保护器的型号为SMBJ33A。
9.根据权利要求1所述的带保护功能的汽车灯光自动控制装置，其特征是所述的电压比较电路由运放电压比较器集成芯片U1、电阻R2、R4、R6、能量释放回路的电阻R7与电容C3、上拉电阻R3 、R11组成，电阻R6的一端与电阻R2的一端相连接后与运放电压比较器集成芯片U1的第6脚与第3脚相连接，电阻R6的另一端与地相连接，电阻R2的另一端与直流电源VCC相连接；运放电压比较器集成芯片U1的第7脚与上拉电阻R11的一端连接，与二极管D6的阳极相连，二极管的阴极与电容C3的一端、电阻R4、R7的一端相连，上拉电阻R11的另一端与电源VCC相连，电容C3、电阻R7的另一端与地相连，电阻R4的另一端与运放电压比较器集成芯片U1的第2脚连接；运放电压比较器集成芯片U1的第1脚为输出脚，与上拉电阻R3的一端相连，上拉电阻R3的另一端与电源VCC连接，运放电压比较器集成芯片U1的第4脚接地，且U1的第一脚连接驱动控制及保护电路。
10.根据权利要求1所述的带保护功能的汽车灯光自动控制装置，其特征是所述的驱动控制及保护电路由NPN型晶体管Q2、PNP型晶体管Q1、稳压二极管D1、电阻R8、R9、R10、电容C1及二极管D2、D3、D4、D7、D8组成，电阻R8的一端与二极管D7的阳极连接，D7的另一端与电压比较器集成芯片U1的输出端连接，电阻R8的另一端与Q2的发射极连接；电阻R9、电容C1并联于Q2的集电极与发射极两端，Q2的集电极与Q1的基极相连接，Q2的基极与二极管的D8的阴极连接；Q1的发射极与直流电源VCC连接，Q1的集电极与电阻R10的一端连接、与D8的阳极相连接，R10的另一端与地相连接，稳压二极管D1的阳极与Q1的集电极相连接，阴极与Q1的发射极相连接；所述的二极管D2、D3、D4、的阳极与Q1的集电极连接，阴极分别与位置灯继电器、近光灯继电器、控制器输入信号相连接。
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