车辆照明灯角度调节器的制作方法

本实用新型涉及车辆灯具的控制装置，具体涉及用于汽车前照灯的控制装置。

背景技术：

汽车行驶过程中遇到上坡或下坡，汽车大灯出现照明光线与地面夹角过大的情况，易形成照明盲区，影响自身和对面车辆行车安全，专利号为CN201610096635的《一种红外感知路面起伏的主动调节前照灯俯仰角控制装置》，公开了前照灯俯仰角的控制方法和模块结构，但没有具体的实现结构，并且车辆前照灯不仅需要进行俯仰角的调节，通常还需要进行横向角的调节，上述专利也没有说明如果在保持车辆前照灯具有调节横向角的功能下如何调节俯仰角。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服车辆在保持车辆前照灯具有调节横向角的功能下无法调节俯仰角的问题，提供了一种车辆照明灯角度调节器。

本实用新型的车辆照明灯角度调节器，包括超声波距离探测装置、角度调节装置和角度计算单元；

超声波距离探测装置安装于车辆前端、该超声波距离探测装置包括第一前向地面距离探测器和第二前向地面距离探测器，且第一前向地面距离探测器与第二前向地面距离探测器之间具有夹角；

角度调节装置包括基座、纵向支撑架、纵向角度调节电机、横向角度调节电机和电机驱动电路；

基座和纵向支撑架均为U型结构，纵向支撑架上横向固定有纵向角度调节转轴、纵向角度调节转轴安装于基座两端之间、相对于基座旋转；车辆照明灯的尾端纵向固定有横向角度调节转轴，该横向角度调节转轴安装于纵向支撑架两端之间、相对于纵向支撑架旋转；

基座的一端安装有纵向角度调节电机、该纵向角度调节电机的动力输出轴与纵向角度调节转轴传动联接、带动纵向角度调节转轴转动；纵向支撑架的一端安装有横向角度调节电机、该横向角度调节电机的动力输出轴与横向角度调节转轴传动连接、带动横向角度调节转轴转动；

第一前向地面距离探测器的第一脉冲信号输入端与角度计算单元的第一脉冲信号输出端电气连接，第二前向地面距离探测器的第二脉冲信号输入端与角度计算单元的第二脉冲信号的输出端电气连接；第一前向地面距离探测器的第一前向地面距离信号输出端与角度计算单元的第一前向地面距离信号输入端电气连接，第二前向地面距离探测器的第二前向地面距离信号输出端与角度计算单元的第二前向地面距离信号输入端电气连接；

角度计算单元的纵向调节角度信号输出端与电机驱动电路的纵向调节角度信号输入端电气连接、电机驱动电路的纵向角度调节驱动信号输出端与纵向角度调节电机的纵向角度调节驱动信号输入端电气连接。

本实用新型的有益效果是：结构简单，能够根据前方坡度进行车辆照明灯纵向角度的调节，从而减少照明盲区，提高车辆行驶安全性，并且本装置将车辆照明灯横向角度调节和纵向角度调节组合，在满足传动进行车辆照明灯横向调节的前提下，使车辆照明灯还能够进行纵向角度调节，精简了装置结构。

附图说明

图1为本实用新型的车辆照明灯角度调节器的西南轴侧结构示意图；

图2为本实用新型的车辆照明灯角度调节器的东南轴侧结构示意图；

图3为本实用新型的车辆照明灯角度调节器的后视结构示意图；

图4为本实用新型的车辆照明灯角度调节器的电气模块结构示意图；

图5为本实用新型的车辆照明灯角度调节器的上坡时工作原理示意图；

图6为本实用新型的车辆照明灯角度调节器的下坡时工作原理示意图；

图7为本实用新型的车辆照明灯角度调节器的电机驱动电路的电路图；

图8为本实用新型的车辆照明灯角度调节器的超声波发射电路的电路图；

图9为本实用新型的车辆照明灯角度调节器的超声波接收电路的电路图；

图10为本实用新型的车辆照明灯角度调节器的电源隔离芯片的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一

如图1～3所示，本实用新型的车辆照明灯角度调节器，包括超声波距离探测装置1、角度调节装置2和角度计算单元3；

超声波距离探测装置1安装于车辆前端、该超声波距离探测装置1包括第一前向地面距离探测器4和第二前向地面距离探测器5，且第一前向地面距离探测器4与第二前向地面距离探测器5之间具有夹角；

角度调节装置2包括基座6、纵向支撑架7、纵向角度调节电机8、横向角度调节电机9和电机驱动电路10；

基座6和纵向支撑架7均为U型结构，纵向支撑架7上横向固定有纵向角度调节转轴11、纵向角度调节转轴11安装于基座6两端之间、相对于基座6旋转；车辆照明灯12的尾端纵向固定有横向角度调节转轴13，该横向角度调节转轴13安装于纵向支撑架7两端之间、相对于纵向支撑架7旋转；

基座6的一端安装有纵向角度调节电机8、该纵向角度调节电机8的动力输出轴与纵向角度调节转轴11传动联接、带动纵向角度调节转轴11转动；纵向支撑架7的一端安装有横向角度调节电机9、该横向角度调节电机9的动力输出轴与横向角度调节转轴13传动连接、带动横向角度调节转轴13转动；

第一前向地面距离探测器4的第一脉冲信号输入端与角度计算单元3的第一脉冲信号输出端电气连接，第二前向地面距离探测器5的第二脉冲信号输入端与角度计算单元3的第二脉冲信号的输出端电气连接；第一前向地面距离探测器4的第一前向地面距离信号输出端与角度计算单元3的第一前向地面距离信号输入端电气连接，第二前向地面距离探测器5的第二前向地面距离信号输出端与角度计算单元3的第二前向地面距离信号输入端电气连接；

角度计算单元3的纵向调节角度信号输出端与电机驱动电路10的纵向调节角度信号输入端电气连接、电机驱动电路10的纵向角度调节驱动信号输出端与纵向角度调节电机8的纵向角度调节驱动信号输入端电气连接。

而横向角度调节电机9与车辆自身现有的车辆照明灯横向调节装置电气连接。一般车辆的车辆照明灯横向调节装置是与方向盘等装置进行联动，在汽车转向时调整车辆照明灯的横向角度。

具体实施方式二

本具体实施方式二与具体实施方式一的区别在于，超声波距离探测装置1安装于车辆的进气格栅后侧。或者其他车辆前端位置，如引擎盖内部等。

具体实施方式三

本具体实施方式三与具体实施方式一的区别在于，角度调节装置2还包括复位扭簧14，该复位扭簧14套设在纵向角度调节转轴11上、且复位扭簧14的一端与固定纵向角度调节转轴11、另一端与基座6固定。

复位扭簧14不仅提供车辆照明灯在转动一定角度的回复力，同时也在车辆照明灯转动时提供一定的阻尼力，使转动流畅，防止抖动。

具体实施方式四

本具体实施方式四与具体实施方式一的区别在于，第二前向地面距离探测器5与车辆竖向中轴线的夹角为α；第一前向地面距离探测器4与车辆竖向中轴线的夹角为β，则α和β满足如下关系：α＜90°且0°≤β＜α。

如图5所示，将第一前向地面距离探测器4和第二前向地面距离探测器5所发射接收的超声波路径看做直线，且两条直线均位于同一平面上，该平面垂直于底盘所在平面，第一前向地面距离探测器4的探测距离和第二前向地面距离探测器5的探测距离可得、且两者超声波路径a、b之间的夹角为(α-β)，根据三角形原理，即利用余弦公式可以得到第一前向地面距离探测器4的探测距离最远点和第二前向地面距离探测器5的探测距离最远点之间连线c与b夹角θ，从而可得c与水平线的夹角为γ＝180°-(90°-β+θ)＝90°+β-θ。

上述公式为上坡情况，如图6所示，下坡情况同理可得γ＝θ-(90°+β)，因此可以根据θ与90°+β大小的对比判断上坡和下坡。如果超出向上或向下探测的最大范围，则将车辆照明灯向上或向下旋转至最大角度，该最大角度由本领域的技术人员根据车辆照明灯周围结构以及设计需求来决定。

而上述涉及到余弦公式的计算和角度的加减，均为现有技术，解得夹角γ后，即可令纵向角度调节电机8偏转γ角度即可，由于在实际情况中，车辆照明灯(大灯)的照射角度并不是与水平面平行，而是向下一定角度，防止车辆照明灯直接照射到迎面车辆的司机眼中，本装置并不用考虑该角度。

具体实施方式五

本具体实施方式五与具体实施方式一、二、三或四的区别在于，角度计算单元3为ATmega128微处理器，或同系列处理器。

具体实施方式六

本具体实施方式六与具体实施方式五的区别在于，第一前向地面距离探测器4和第二前向地面距离探测器5均包括超声波收发装置、超声波发射电路和超声波接收电路；

超声波收发装置包括超声波发射探头15和超声波接收探头16；

如图8所示，超声波发射电路包括反相器U1、反相器U2、反相器U3、反相器U4和反相器U5，反相器U1的输入端与角度计算单元3PWM引脚电气连接、输出端分别与反相器U2的输入端和反相器U3的输入端电气连接；反相器U2的输出端和反相器U3的输出端均与超声波发射探头的其中一个电极电气连接；反相器U4的输入端和反相器U5的输入端均与角度计算单元3PWM引脚电气连接、反相器U4的输出端和反相器U5的输出端均与超声波发射探头的另一个电极电气连接；

该超声波发射电路用于放大电压，以驱动超声波发射探头15。

如图9所示，超声波接收电路包括前置放大电路17、带通滤波电路18、中间放大电路19和比较整形电路20；

前置放大电路17包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2和运算放大器A1；超声波接收探头的其中一个电极依次串联电阻R1、电容C2后与运算放大器A1的反相输入端电气连接，超声波接收探头的另一个电极与电容C1串联后与运算放大器A1的正相输入端电气连接，电阻R2的一端与电源VCC1电气连接、另一端电气连接于电阻R1和电容C2之间，电阻R3的一端电气连接于电容C1和运算放大器A1的正相输入端之间、另一端接地，运算放大器A1的输出端通过电阻R4电气连接于运算放大器A1的反相输入端和电容C2之间，且运算放大器A1的反相输入端通过电容C2与运算放大器A1的正相输入端电气连接；

该前置放大电路17对输入的交流信号进行放大，且电容C4应当取0.1～1.0μF。

带通滤波电路18包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C3、电容C4和运算放大器A2；电阻R5与电容C4串联后与运算放大器A2的正相输入端电气连接，电容C3的一端电气连接于电阻R5与电容C4之间、另一端接地，电阻R7的一端连接于电容C4与运算放大器A2的正相输入端之间、另一端电气连接电源VCC1，电阻R8的一端接入电容C4与运算放大器A2的正相输入端之间、另一端接地，运算放大器A2的输出端通过电阻R6电气连接于电阻R5与电容C4之间、且运算放大器A2的输出端与运算放大器A2的反相输入端电气连接；

带通滤波电路18用于提取有用信号。

中间放大电路19包括电阻R9、电阻R10、电容C5和运算放大器A3；运算放大器A3的正相输入端与运算放大器A2的输出端电气连接，运算放大器A3的反相输入端依次串联电阻R9、电容C5后接地，运算放大器A3的输出端通过电阻R10接入电阻R9与运算放大器A3的反相输入端之间；

中间放大电路19用于对上一步的交流信号进一步放大。

比较整形电路20包括电阻R11、电阻R12和运算放大器A4；运算放大器A4的反相输入端与运算放大器A3的输出端电气连接，运算放大器A4的正相输入端通过电阻R11接地，电阻R12的一端电气连接电源VCC1、另一端接入运算放大器A4的正相输入端和电阻R11之间，运算放大器A4的输出端与角度计算单元3INT中断引脚电气连接；

比较整形电路20比较是否有超声波接收进而触发中断。

具体实施方式七

本具体实施方式七与具体实施方式六的区别在于，超声波收发装置为TCT40-T型超声波换能器。

反相器U1、反相器U2、反相器U3、反相器U4和反相器U5五个反相器可以由74HC04芯片提供，运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3和运算放大器A4四个运算放大器可以由LM324芯片提供。

具体实施方式八

本具体实施方式八与具体实施方式五的区别在于，如图7所示，电机驱动电路10包括L298N电机驱动芯片；

L298N电机驱动芯片的IN1引脚、IN2引脚、IN3引脚和IN4引脚分别与角度计算单元3的四个GPIO通用输入输出引脚电气连接，L298N电机驱动芯片的OUT1引脚和OUT2引脚与纵向角度调节电机8的A绕组电气连接、OUT3引脚和OUT4引脚与纵向角度调节电机8的B绕组电气连接；L298N电机驱动芯片的ENA引脚和ENB引脚分别与角度计算单元3的OCA引脚和OCB引脚电气连接。

L298N驱动纵向角度调节电机8时由给出的双绕组脉冲控制正反转和转动角度。N1引脚、IN2引脚、IN3引脚和IN4引脚电气连接角度计算单元3的四个GPIO口，用于给出脉冲；两相四线步进电机中的红、绿、黄、蓝线分别接L298N的OUT1引脚、OUT2引脚、OUT3引脚、OUT4引脚。

具体实施方式九

本具体实施方式九与具体实施方式八的区别在于，如图7所示，电机驱动电路10还包括光耦隔离器TLP521-4，该光耦隔离器TLP521-4电气连接于电机驱动电路10的IN1引脚、IN2引脚、IN3引脚和IN4引脚与角度计算单元3的四个GPIO引脚之间。用于进行电气隔离。

同时如图10所示，电机驱动电路10的电源VCC1、接地和角度计算单元3的电源VCC、接地由B0505S-1W电源隔离芯片或同类型的芯片对5V电源、地进行隔离。

具体实施方式十

本具体实施方式十与具体实施方式一或八的区别在于，横向角度调节电机9和纵向角度调节电机8均为二相步进电机。

该二相步进电机可以采用17HD4317D8型步进电机，并且根据需要匹配有变速箱。