一种汽车远光灯强制切换装置的制作方法

本发明涉及远光灯控制领域，尤其涉及一种汽车远光灯强制切换装置。

背景技术：

远光灯是给车辆夜间行驶照明用的，一般来说，灯光越亮越好，而当两辆相向行驶的车辆在夜间会车时，驾驶员应该及时切换远光灯为近光灯，避免影响对方车辆驾驶员的正常视线。而在现实情况中，总有的司机面对对面有车辆驶过来的情况而没有及时切换近光灯甚至不切换近光灯，对面车辆驾驶员因受远光灯强光照射而无法正确判断路面情况，造成危险。近些年，由于汽车远光灯的不正确使用而导致的事故越来越多，要想减少此类事故的发生次数，在加强交通执法力度的同时，在车辆加装一些辅助设备也是一种有效的方法。

现阶段对汽车远光灯控制的研究主要为：1、汽车防眩远光前照明灯。汽车防眩远光前照明灯防眩目是调整灯丝与反射平面的角度，使灯光不会直接照射司机的眼睛。但是，当会车时，人的视线会不自觉的被前大灯得到光线所吸引，所以远光灯眩目问题仍然存在。2、用偏振光防眩目。偏振光防眩目的原理是运用光的偏振特性，把车辆的挡风玻璃换成偏振片，其偏振轴与水平面成正45度夹角，车灯玻璃也换成偏振片，其偏振轴与水平面成负45度夹角，则两车会车时，一方车灯的偏振轴与另一方的挡风玻璃的偏振轴接近正交，根据光的偏振特性，对方车灯发出的光经过前大灯玻璃和本方挡风玻璃后，透射率几乎为零。但是，由于当前偏振片的透光率很不理想，因此需要加大车灯功率才能达到照明要求，所以，此方案尚未达到实用化程度。3、单色光防眩。单色光防眩是利用单色远光灯来照明。研究发现，饱和照明时，人眼对黄光有比白光更敏感，人眼睛被黄光眩目后视野恢复的时间比被白光眩目后恢复的时间短，可以在发生紧急情况时争取宝贵时间。但是，黄光波长较小，通常照射效率低，视野不亮，效果不是很理想，所以没有被广泛使用。4、液晶变光装置。液晶变光防眩目装置的基本原理是在车灯前加液晶面板，使用传感器检测外界光照强度，然后将传感器得到的信号输入控制芯片，控制芯片根据外界光照情况改变液晶的透射率，使车灯的光线变弱，解决远光灯炫目问题。目前的问题在于系统的成本高，液晶的耐热特性差，寿命不长，也没有被广泛使用。

通过对研究情况的分析发现，多数远光灯炫目问题的解决方案都存在一些问题，有的是成本高、方案不成熟、和现有汽车系统不能平滑对接等等问题，而根据实际情况需求，对于汽车远光灯探测与控制系统，一定要具有低成本，易推广，生效快，可靠性强的特点，这也是未来的研究发展趋势。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种汽车远光灯强制切换装置，以解决对远光灯炫目造成大量交通隐患的现有技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种汽车远光灯强制切换装置，包括：用于引发控制信号的光照探测模块、用于执行远光灯关闭的灯光控制模块以及主控模块，光照探测模块包括光敏电阻、可变电阻和电阻r6，光敏电阻一端接地另一端与可变电阻串联，可变电阻的另一端连接电源，电阻r6一端连接光敏电阻和可变电阻的公共端，另一端作为控制信号的输出端；主控模块包括单片机和收发模块，光照探测模块、灯光控制模块和收发模块分别与单片机连接。

进一步地，收发模块采用无线通讯方式，具体选择zigbee通讯。

切换装置还包括报警模块，报警模块与单片机连接，报警模块包括蜂鸣器、三极管v1、电阻r1和电阻r2,电阻r1一端与喇叭负极连接，电阻r1另一端接地，三极管v1发射极与喇叭正极连接，三极管v1集电极与电源连接，三极管v1基极与电阻r2一端连接，电阻r2另一端作为控制信号输入端。

进一步地，切换装置还包括按键模块，按键模块与单片机连接，按键模块包括key0、key1、key2、key3四个独立按键，以及分别与四个按键并联的r24、r25、r26、r27四个电阻。

进一步地，切换装置还包括存储模块，存储模块与单片机连接。

进一步地，光照探测模块包括电阻r3、电阻r4、电阻r5、三极管v2、三极管v3、二极管d1和继电器k1，三极管v2的发射极与三极管v3的发射极连接并接地，三极管v2的集电极分别与电阻r3和电阻r5的一端连接，三极管v2的基极与电阻r4一端连接，电阻r4另一端作为控制信号输入端；电阻r3另一端分别与二极管d1的负极以及继电器k1的第2触点连接并接电源，电阻r5另一端与三极管v3的基极连接，三极管v3的集电极分别与二极管d1的正极以及继电器k1的第4触点连接。

进一步地，收发模块上安装有信号聚合装置，信号聚合装置为金属空心弧形罩结构，且弧形罩两端设置有第一信号出口和第二信号出口。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种汽车远光灯强制切换装置，通过在两车之间建立无线通讯，以单片机为核心，光敏传感器为检测，无线通讯为交流方案，利用光照传感器探测前方来车的远光灯，当光照强度到达一定值时，系统判断前方来车对当前行驶车辆有影响时发送无线信号告知对方，对方车辆上接收到信号后切换装置把远光灯切换为近光灯，达到主动控制的目的，解决了生活中常见的由于开车过程中收到对面车辆远光灯照射司机眼睛而形成视觉盲区无法正确判断前面路段情况，造成危险的问题。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的一种汽车远光灯强制切换装置的系统结构示意图；

图2是本发明优选实施例的光照探测模块的电路图；

图3是本发明优选实施例的报警模块的电路图；

图4是本发明优选实施例的按键模块的电路图；

图5是本发明优选实施例的灯光控制模块的电路图；

图6是本发明优选实施例的存储模块的电路图；

图7是本发明优选实施例的信号聚合装置结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供了一种汽车远光灯强制切换装置，参见图1，包括：用于引发控制信号的光照探测模块、用于执行远光灯关闭的灯光控制模块以及主控模块，光照探测模块包括光敏电阻、可变电阻和电阻r6，光敏电阻一端接地另一端与可变电阻串联，可变电阻的另一端连接电源，电阻r6一端连接光敏电阻和可变电阻的公共端，另一端作为控制信号的输出端；主控模块包括单片机和收发模块，光照探测模块、灯光控制模块和收发模块分别与单片机连接。

光敏电阻是用硫化隔或硒化隔等半导体材料制成的特殊电阻器，其工作原理是基于内光电效应。光照愈强，阻值就愈低，随着光照强度的升高，电阻值迅速降低，差别可以达到几十倍。光敏电阻的性能参数有：

暗电阻：光敏电阻在室温和全暗条件下测得的稳定电阻值称为暗电阻。此时流过的电流称为暗电流。

亮电阻：光敏电阻在室温和100lx光照的条件下测得的稳定电阻值称为亮电阻。此时流过的电流称为亮电流。

响应时间：从光照射到光敏电阻到光敏电阻阻值发生变化所花的时间称为响应时间。

常用光敏电阻的规格参数如下表1：

表1常用的光敏电阻规格参数

光敏电阻的性能主要表现在亮电阻、暗电阻和响应时间。响应时间越短，系统反应越迅速。暗电阻和亮电阻差别越大，则暗电流和亮电流相差越大，反差明显，系统可以准确的做出响应。

针对常见市区和郊区上的车辆统计，车速平均在30km/h左右，假设会车时，两车车速都为36km/h，两车相对速度为72km/h，折合20m/s。光照度在20lux以下时，光敏电阻不能做出正确的反应。所以，光照探测器最多在80m内捕捉到对方的远光灯信号，距离再远则不能正确的捕捉信号。人眼在持续近光下，平均视距约为50m。在远光突然变近光时，由于人眼的视觉暗适应停留效应，视距下降为40m，而光照度在50lx时，直射人眼会出现短暂的失明，所以对方车辆在要40m外切换近光灯。因此，本强制切换装置必须在这个空隙产生作用，要求系统响应时间最长为1.5s。在本发明中考虑到两车相会时，相对速度很大，会车时间短，强制切换装置需要在1.5s内做出响应，因此选择响应时间短，暗电阻和亮电阻相差大，性能较为优秀的型号为gl3547-2的光敏电阻。

参见图2，图2为本发明实施例提供的光照探测模块，可以通过电阻值的变化得出光照强度的变化，而电阻值的变化可以反映在电阻两端的电压值的变化情况上。该电路由光敏电阻和一个可变电阻串联，可变电阻分压并可以将可变电阻两端的电压作为输入信号输入单片机，然后进行数模转换，再由单片机处理转换出来的信号，对系统做出不同的相应。单片机io读出可变电阻两端的电压，而光敏电阻的阻值随着光照强度的变而变化。可变电阻和光敏电阻串联，由串联电阻的分压公式可知，io口读出得到电压值为vcc*r(r+r)(r表示可调电阻阻值，r表示光敏电阻)，随着光照强度的变化，io口读到的电压值也在变化，单片机就可以根据这个数值做出不同的相应动作。此外，由于r是可调的，所以，调节r可以调整系统的灵敏度，使得系统可以适应不同的外界条件。由元器件规格表可以查出，光敏电阻gl3547-2的亮电阻为：100kω，暗电阻为10mω，r6作为系统保护电路，电源电压为3.3v，单片机io口允许通过的电流最大为10ma。为保护系统安全，系统必须满足以下条件：

根据常用元器件的规格选择，r6选择为1kω，可调电阻最大阻值设置为10mω。

另外，本发明实施例选用stc80c51单片机。

当a、b两辆汽车会车时，b车的远光灯处于开启状态。a车的第一强制切换装置的光照探测模块检测到的光线强度变化达到触发条件后，第一强制切换装置的单片机将控制命令输出至信号收发模块，信号收发模块将控制信号发送至b车的第二强制切换装置的信号收发模块，接收到控制信号的第二强制切换装置通过单片机发出控制信号控制灯光控制模块关闭远光灯，此时，b车的远光灯处于关闭状态。以上即为远光灯强制切换的过程。

优选地，收发模块采用无线通讯方式，具体选择zigbee通讯。

常见的无线通讯方式有：蓝牙，红外通讯技术，射频，zigbee和wifi。他们的特点各不相同，下表2列出了他们的特点。

表2常见的无线通讯方式的特点

本装置要求的通讯距离在50m–100m，可选的通讯方式就只有无线局域网802.11(wi-fi)和zigbee了，综合考虑成本，响应时间和功耗后，最终确定两车之间使用zigbee通讯。zigbee是基于ieee802.15.4标准的低功耗局域网协议。zigbee的技术特点有：传输效率低，只有10kb/s～250kb/s；成本低；有效范围小，有效覆盖范围10m–75m之间，具体看实际发射功率；响应快，睡眠状态转工作状态仅需15ms；功耗低。

优选地，参见图3，切换装置还包括报警模块，报警模块与单片机连接，报警模块包括蜂鸣器、三极管v1、电阻r1和电阻r2,电阻r1一端与喇叭负极连接，电阻r1另一端接地，三极管v1发射极与喇叭正极连接，三极管v1集电极与电源连接，三极管v1基极与电阻r2一端连接，电阻r2另一端作为控制信号输入端。当光照探测模块接收的信号超过人为的设定值时，单片机会输出一个高电平给三极管，三极管变为导通状态，蜂鸣器正极会得到一个高电平发出声音，提示驾驶员会车时光强太大，需要注意行驶安全。

优选地，参见图4，切换装置还包括按键模块，按键模块与单片机连接，按键模块包括key0、key1、key2、key3四个独立按键，以及分别与四个按键并联的r24、r25、r26、r27四个电阻。通过独立键盘可以设定手动与自动模式切换，整个系统的复位。独立式键盘的按键相互独立，每个按键与单片机的一个io口相连，按键工作状态不会影响其它按键，单片机通过检测i/o口的电平状态，即可判断键盘上哪个键被按下。其中，key0用作复位，key1用作手动切换远光灯近光灯，key2用作切换手动模式和自动模式，key3用作备用按键。

优选地，参见图6，切换装置还包括存储模块，存储模块与单片机连接。为了能够保存用户的设置，下次开机用户设置也不会丢失，本设计数据存储rom电路由串行eepromat24c01组成，在速度要求不是很高的情况下，串行eeprom(使用at24c01)是比较理想的选择。at24c01是美国catalyst公司出品的一个1024位的支持i2c总线数据传送协议的串行cmoseeprom，可用电擦除，可编程自定时写周期(包括自动擦除时间不超过10ms典型时间为5ms)的串行eeprom。它具有不易丢失、可更新、高性价比、低功耗的特点，断电后存在其中的数据不会丢失，可以清除存储数据和再编程。

引脚功能描述如下表3所示。

表3at24c01引脚功能

该存储电路芯片at24c01的scl为串行时钟引脚，用于产生器件所有数据发送或接收的时钟。sda为串行数据/地址，这是一个双向传输端，用于传送地址和所有数据的发送或接收。

优选地，参见图5，光照探测模块包括电阻r3、电阻r4、电阻r5、三极管v2、三极管v3、二极管d1和继电器k1，三极管v2的发射极与三极管v3的发射极连接并接地，三极管v2的集电极分别与电阻r3和电阻r5的一端连接，三极管v2的基极与电阻r4一端连接，电阻r4另一端作为控制信号输入端；电阻r3另一端分别与二极管d1的负极以及继电器k1的第2触点连接并接电源，电阻r5另一端与三极管v3的基极连接，三极管v3的集电极分别与二极管d1的正极以及继电器k1的第4触点连接。

由于单片机是一个弱电元器件，一般情况下io口输出的电流都在毫安级以下，如果直接驱动继电器，直接连接继电器线圈，则经过线圈的电流太小，继电器无法正常工作，所以继电器和单片机之间需要一个电路来衔接。本实施例的电路利用了三极管的开关作用，单片机io口输出的高电时，对于三极管v2而言，此时，vc>vb>ve，满足导通条件，三极管v2导通。三极管v2导通后，三极管v1也满足导通条件，三极管v1也导通，此时vcc和继电器线圈，gnd构成回路，使继电器正常工作。查询资料得知，汽车前大灯是12v供电，功率在50w到100w不等，则电流大多在10a以下，本次设计采用的继电器型号为rtt7105r，其额定通过电流为40a，远大于普通前大灯电流，可以保证安全。

优选地，收发模块上安装有信号聚合装置，所述信号聚合装置为金属空心弧形罩结构，且弧形罩两端设置有第一信号出口可第二信号出口。参见图7，由于系统是匿名通讯，接发消息前双方不知道对方地址，所以，接收方收到信号立刻切换自己的前照大灯为近光灯，不和自己的地址比对。这同时带来了一个问题，信号的传播方向，由于信号发射器发出的信号是发散的，不做信号聚合处理会影响周围与会车过程无关的车辆，所以，利用无线信号无法穿过金属的特点，此次设计设计了一个阻止信号和会车过程无关的方向发散，其三维剖面图如图所示。将无线发射放置在信号聚集装置圆心，信号就会以一定的发散角度向前方发射，而不会向四周发散，影响其他无关车辆的正常行驶。

本发明基于无线通讯的汽车远光灯强制切换系统，在两车之间建立无线通讯，以单片机为核心，光敏传感器为检测，无线通讯为交流方案，利用光照传感器探测前方来车的远光灯，当光照强度到达一定值时，系统认定前方来车对当前行驶车辆有影响，继而发送无线信号告知对方，对方车辆上接收到信号后，就会把远光灯切换为近光灯，达到主动控制的目的，解决了生活中常见的由于开车过程中收到对面车辆远光灯照射司机眼睛而形成视觉盲区无法正确判断前面路段情况，造成危险的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。