CN202656920U - 基于单片机的车辆弯道随动照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及公开了基于单片机的车辆弯道随动照明装置，包括：车速传感器，转角传感器，单片机，步进电机，前照灯连接有旋转轴，所述旋转轴的端部设有第一齿轮，在步进电机的端部设有与所述第一齿轮相啮合的第二齿轮；当方向盘转角大于设定阈值，单片机控制步进电机驱动第二齿轮，所述第二齿轮啮合第一齿轮进而驱动旋转轴调整前照灯的随动角度；当方向盘回正时，单片机控制步进电机做反向旋转，驱动前照灯恢复原位，本实用新型结构简单、自动化程度高、可靠性高，且由于采用单片机控制和减少了机械结构，角度调节更加精确，单片机能够根据方向盘转动的角速度大小自动调节步进电机的转动速度，从而使响应更加及时，反应更加灵敏。

Description

基于单片机的车辆弯道随动照明装置

技术领域

本实用新型属于车辆智能化自动控制领域，更为具体地说，涉及一种基于单片机的车辆弯道随动照明装置。

背景技术

车辆照明装置的作用主要是在夜间或视线不足的情况下为车辆提供照明，帮助驾驶员获得足够的视野，保证汽车正常、安全行驶，防止交通事故的发生。目前汽车上的照明装置大都是固定于车体之上，照射的方向也是固定的。当车辆在夜间转弯行驶时，由于灯光的照射方向和车辆行进方向存在一定的偏差，灯光的照射滞后于车辆转向，这样在弯道内侧形成了很大的照明死角，严重影响了驾驶员对弯道路面信息的获取，一旦遇到突发状况，往往因为驾驶员准备不足而引发交通事故。因此，开发一种在汽车弯道行驶时，自动调节照明角度的智能照明装置显得极具现实意义。

现有技术中有许多随动转向照明装置，但大多是机械联动式的，例如专利号为ZL20091014443.7，名称为《一种车灯随车转向执行机构》的中国专利公开了一种随车转向的车灯转向装置，虽然在一定程度上要优于传统的固定式照明装置，但也存在明显的不足：一是，其结构复杂，易磨损，可靠性差；二是，由于机械结构中机械间隙的存在，容易导致响应不及时，控制不精确等问题，不能及时、精确的控制转向的角度。目前市场上的随动装置大多实现的是左右前照灯随汽车转向而同时转向，这样却导致正前方光照不足，同样存在安全隐患。

实用新型内容

针对上述问题以及现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种基于单片机的车辆弯道随动照明装置，该装置能够在车辆夜间弯道转弯行驶时，根据方向盘转角及、转向及转动的角加速度信息，自动地对前照灯的照射角度进行同步调节，避免在弯道内侧出现照明死角，确保车辆夜间弯道行车的安全性。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

基于单片机的车辆弯道随动照明装置，包括：

安装在驱动桥壳内的车速传感器，用于检测汽车的实时车速；

安装在方向盘转向轴管上的转角传感器，用于采集方向盘的转向角度、转向方向和转动角加速度信息；

单片机，用于根据车速传感器和转角传感器提供的输入信息，控制左、右侧步进电机的工作；

分别安装在左右前照灯附近的两个步进电机；

车速传感器和转角传感器分别与单片机的输入端连接，左右侧步进电机分别与单片机的输出端连接；

其特征在于：前照灯连接有旋转轴，所述旋转轴的端部设有第一齿轮，在步进电机的端部设有与所述第一齿轮相啮合的第二齿轮；当方向盘转角大于设定阈值，单片机控制步进电机驱动第二齿轮，所述第二齿轮啮合第一齿轮进而驱动旋转轴调整前照灯的随动角度；当方向盘回正时，单片机控制步进电机做反向旋转，驱动前照灯恢复原位。

优选地，所述的设定阈值为10°；车辆向左转弯，单片机控制第一步进电机转动，通过驱动第二齿轮使左前照灯向左偏转相应的随动角度；车辆向右转弯，单片机控制第二步进电机转动，通过驱动第二齿轮使右前照灯向右偏转相应的随动角度；优选地，所述前照灯的随动角度

为：

(1)，(1)式中：由车速传感器实时采集的车速v，单位为km/h；由转角传感器实时采集的方向盘转角α；t为驾驶员反应时间；a_max取路面附着系数，单位m/s²；L_轴为轴距；K为转向特征系数。

本实用新型的其他特点是：

设有手动开关，手动开启和关闭系统；

所述车速传感器选用磁电式速度传感器；

所述的单片机选用AT89C51型单片机；

所述步进电机选用四相六线的42BYG001型永磁感应式步进电机；

所述转角传感器采用0VW2系列的光电式转角传感器。

所述驾驶员反应时间为1秒。

本实用新型的基于单片机的车辆弯道随动照明装置，能够在汽车夜间行驶时，实时监测方向盘转角、转向和转动角加速度信息，当方向盘转角大于预先设定的阈值时，如果车辆向左弯道行驶，则通过驱动左侧步进电机来自动调节左前照灯的照射角度，如果车辆向右弯道行驶，则自动调节右前照灯的照射角度，从而帮助驾驶员及时的获取弯道内侧的场景和路面信息，保障夜间弯道行车安全。

本实用新型的优点在于，结构简单、自动化程度高、可靠性高，且由于采用单片机控制和减少了机械结构，角度调节更加精确。

本实用新型的另一个优点在于，单片机能够根据方向盘转动的角速度大小自动调节步进电机的转动速度，从而使响应更加及时，反应更加灵敏。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的传动结构示意图。

图3为本实用新型的程序流程图。

图4为本实用新型的水平偏转模型示意图

图中的标号分别表示，1、车速传感器；2、转角传感器；3、单片机；4、第一步进电机；5、第二步进电机；6、第二齿轮；7、第一齿轮；8、旋转轴；9、前照灯。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的解释。

具体实施方式

参照图1、2，本实施例给出一种基于单片机的车辆弯道随动照明装置的结构，包括车速传感器1，转角传感器2，单片机3，第一步进电机4，第二步进电机5，第二齿轮6，第一齿轮7，旋转轴8和前照灯9。

车速传感器1安装在驱动桥壳内，采集汽车的实时车速；

转角传感器2安装在方向盘转向轴管上，用来采集车辆方向盘转动角度、转动方向和角加速度信息；

单片机3根据车速传感器1而后转角传感器2输入的信息，控制第一步进电机4和第二步进电机5的工作；

第一步进电机4安装在左侧前照灯附近，通过传动机构驱动左前照灯横向偏转；

第二步进电机5安装在右侧前照灯附近，借助传动机构驱动右前照灯横向偏转；

车速传感器1和转角传感器2与单片机的输入端连接，第一步进电机4和第二步进电机5分别与单片机3的输出端电连接。第二齿轮6装置在步进电机轴端部，旋转轴8上，设有和第二齿轮6啮合的第一齿轮7。

本实施例中，单片机3选用AT89C51型单片机，第一步进电机4和第二步进电机5均选用四相六线的42BYG001型永磁感应式步进电机，转角传感器2采用0VW2系列的光电式转角传感器。

基于单片机的车辆弯道随动照明装置的工作过程如下：

系统开启以后，车速传感器1采集车辆的实时速度信息，转角传感器2实时地监测方向盘转角和转向信息，并将其传给单片机3，单片机3将接收到的方向盘转动角度大小和预先设定的阈值θ(这里设定为10°)进行比较，如果方向盘转角大于预先设定的阈值θ，则单片机3根据预先设定的程序计算出前照灯9应该转动的角度，并根据方向盘转动方向信息，控制相应的步进电机工作：如果车辆是向左转弯，则单片机3控制第一步进电机4转动，通过装置在步进电机轴端部的第二齿轮6和设置在旋转轴8上的第一齿轮7的啮合作用，驱动左前照灯向左偏转相应的角度；如果车辆是向右弯道行驶，则单片机3控制第二步进电机5工作，通过传动机构驱动右前照灯向右偏转相应的角度。方向盘趋于回正时，单片机3控制步进电机做反向旋转，驱动前照灯恢复原位。同时，单片机3根据转角传感器2采集的方向盘转动角速度大小，调节步进电机的转动速度，从而保证响应的及时性和准确性。

结合图4，说明前照灯随动转向角度

的计算过程：

前照灯需要偏转的角度就

是要保证有效刹车距离内的照明，转弯水平偏转的模型如图4所示，由圆弧长关系公式求得圆弧长L：

式中R为转弯半径。

为了确保转弯时制动距离内的有效照明，L必须至少和制动距离S相等：

$L=S=\frac{1}{3.6}\mathrm{Vt}+\frac{V^2}{25.92a_{\max }}---\left(2\right)$

式中：t为驾驶员反应时间，a_max取路面附着系数，单位m/s²；V为车辆速度，单位为km/h。

转弯半径R：

R＝L_轴/sinβ    (3)

式中L_轴为车辆轴距，β为车轮转过的角度。

由方向盘转角α和车轮转角β的关系可得：β＝Kα    (4)

式中K为转向特征系数。

结合式(1)～式(4)可得前照灯随动转向角度

为：

式中：车速V由车速传感器1实时采集，方向盘转角α由转角传感器2实时采集，驾驶员反应时间取保守值1秒，路面附着系数也取保守值0.6，轴距L轴和转向特征系数K根据不同车型在出厂时确定。

本实施例中，设有手动开关，可以根据需要手动开启和关闭该装置。

尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。

Claims (7)

1.基于单片机的车辆弯道随动照明装置，包括：

安装在驱动桥壳内的车速传感器，用于检测汽车的实时车速；

安装在方向盘转向轴管上的转角传感器，用于采集方向盘的转向角度、转向方向和转动角加速度信息；

单片机，用于根据车速传感器和转角传感器提供的输入信息，控制左、右侧步进电机的工作；

分别安装在左右前照灯附近的两个步进电机；

车速传感器和转角传感器分别与单片机的输入端连接，左右侧步进电机分别与单片机的输出端连接；

其特征在于：前照灯连接有旋转轴，所述旋转轴的端部设有第一齿轮，在步进电机的端部设有与所述第一齿轮相啮合的第二齿轮；当方向盘转角大于设定阈值，单片机控制步进电机驱动第二齿轮，所述第二齿轮啮合第一齿轮，驱动旋转轴调整前照灯的随动角度；当方向盘回正时，单片机控制步进电机做反向旋转，驱动前照灯恢复原位。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的车辆弯道随动照明装置，其特征在于：所述的设定阈值为10°。

3.根据权利要求2所述的基于单片机的车辆弯道随动照明装置，其特征在于：车辆向左转弯，单片机控制第一步进电机转动，通过驱动第二齿轮使左前照灯向左偏转相应的随动角度；车辆向右转弯，单片机控制第二步进电机转动，通过驱动第二齿轮使右前照灯向右偏转相应的随动角度。

4.根据权利要求3所述的基于单片机的车辆弯道随动照明装置，其特征在于：设有手动开关手动开启和关闭该装置。

5.根据权利要求1所述的基于单片机的车辆弯道随动照明装置，其特征在于：所述车速传感器是磁电式速度传感器。

6.根据权利要求5所述的基于单片机的车辆弯道随动照明装置，其特征在于：所述步进电机是永磁感应式步进电机。

7.根据权利要求6所述的基于单片机的车辆弯道随动照明装置，其特征在于：所述转角传感器是光电式转角传感器。

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