汽车大灯远光灯自动控制系统

高漪安 姚灿 张明娟 周永宁 许玉振

摘要：汽车大灯是车辆在光线不足时车辆行驶的与安全相关的重要部件，目前市面上的汽车主要是以手动控制远光灯进行切换，但常常因为驾驶员对远光灯滥用行为，而危害行车安全。本文构思了一种基于光敏传感器使得近远光灯可以通过环境的改变而实现自动切换的控制系统，以维护行驶安全。

Abstract： The automobile headlight is an important part of the vehicle driving in the insufficient light and safety. At present， the car on the market is mainly to manually control the high beam to switch， but often because the driver abuses the high beam， and endangers the driving safety. In this paper， a kind of control system based on photosensitive sensor can realize automatic switching of the near high beam lamp through the change of the environment， so as to maintain the safety of driving.

关键词：汽车;远光灯;夜间自动控制

Key words： automobile;high beam;night automatic control

中图分类号：U472.4                                   文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）11-0227-02

0  引言

随着科技的发展，人们生活质量的提高，如今家用汽车逐渐普及。在汽车前面装配的大灯（近光灯与远光灯）大大提高了夜间、雨雾等天气的行车安全性。这是由于汽车的远光灯一般有效光照范围约为150米，相对于近光灯（有效光照范围约为30米）在夜间无照明设施的路段（如郊区）有更好的光亮视野。通常，当车辆行驶时行驶路线前方有车辆，该驾驶员应将远光灯切换为近光灯，以避免强光对对方车辆驾驶员的干扰与影响。不过仍有许多车辆驾驶员会在会车，或是在市区有充足照明设备的情况下，依然开启远光灯，造成对方车辆驾驶员或是路人的炫光，严重影响交通安全。根据中华人民共和国交通安全法，滥用远光灯者记1分，罚款100元。[1]

为了解决远光灯使用不恰当的问题给生活带来的极大的不便，汽车大灯远光灯自动控制系统由此而生。我们了解到，目前仅有部分汽车品牌的部分车型（如丰田、奔驰S系、奥迪A8L、宝马i8等）[3][5]有配置类远光灯自动控制系统，市场空缺很大。本文将介绍一种汽车远光灯自动控制系统的设计想法。

1  基本原理

通过光敏传感器输入信号的不同可以对整个电路输出的结果进行调制，基于这一构思，将光敏传感器和远光灯开关组合在一起，降低滥用远光灯和其带来危险的几率。基于此思想，已经有很多类似的设备应用于我们的生活中，比如根据光强决定是否自动开启的路灯。但是，在光敏路灯这类设备中，通常是通过电磁继电器来控制光路的闭合于断开，根据资料显示，对于家用汽车来说，电磁继电器体形过于庞大，会占用其它元器件空间或是增大车头部位，并且价格不低，对于家用车来说性价比不高。[2]在本设想中，可以采用微型计算机（如单片机）来进行对汽车灯光切换的控制。但随着人工智能和5G的进一步发展，这个功能可以集成至主控制芯片上，无需单独的控制器。

首先，在气候或时间的影响下，当环境光变暗，车内的光照度降低时，光敏传感器会捕捉这一变化，开启车灯;在亮度降至一定值时（符合远光灯开启条件），会自动将近光灯切换至远光灯;当车辆在夜间行驶过程中遇到前方有行驶车辆时，若是对向行驶，两车在识别光信号之后会同时将远光灯切换至近光灯;若同向行驶，前方车辆后侧传感器接收到光信号会向后发射一特定波段的红外信号，后方开启远光灯的车辆传感器识别到前方车辆时发出的信号时，会将远光灯切换为近光灯。在平常驾驶中，远光灯还有提示作用，故车辆驾驶员可以手动打开远光灯，但是若不符合光敏传感器的识别结果，将在到达一定时间后（设想为3秒）将车辆灯光关闭。

控制电路概念图如图1所示（其中左图为汽车前方控制电路、右图为汽车后方控制电路）。

为了模拟车辆驾驶员眼睛对光亮度（能否分辨道路情况）的分辨，本系统的前方光敏传感（探测）器的位置被安装至车辆内部后视镜后，如图2（左）所示;为了模拟车辆驾驶员眼睛对各个后视镜光亮度的分辨，本系统的后方光敏传感（探测）器的位置被安装至车辆内部后视镜后，如图2（右）所示。

2  模拟

基于此种设想，本实验小组搭建了一个简易装置用于模拟此汽车大灯近远光灯自动切换系统。在这套电路中由干电池代替汽车中的供电模块，不同颜色的LED灯泡分别代替近光灯和远光灯，光敏电阻代替光敏探测元件，使用单片机编程代替控制芯片（在实际操作中未能实现使用单片机进行所设想的功能，便简单地用光敏电阻对光照敏感改变电路电阻量的大小来体现车辆前方进行对光强大小辨别实现控制灯光亮暗的操作）。实物模拟图如图3所示。

3  结语

目前，在汽车大灯近远光灯自动切换这一方面，一部分汽车企业已经开发出了机械式远光防眩大灯和矩阵式远近光车灯。对于机械式远光灯，是通过光学探测元器件对前方车辆和行人位置探查，在远光灯光路中加入特定大小的挡板，实现远光对车辆和行人的避让，同时在转弯时，有反射镜与方向盘联动，使远光光路向拐弯方向弯折;矩阵式车灯是由许多可编程LED灯泡进行矩阵式排列，根据光学探测器对环境亮度及前方情况的反馈经行灯光亮度与方向的调控。[6]现在已有部分车型分别搭载这两种系統，经过各自企业的安全性测试，安全可靠。[4]但是这两种技术如今不是十分成熟，而且价格不菲。本课题小组所构思的这一近远光灯自动切换系统也仅仅是将本来应该由驾驶员手动控制的近远光灯用一简单电路所代替，但由于设备与环境的限制无法真正做出所构思的设备并进行测试，实际使用效果与安全性问题无法保证。我们也在此呼吁广大的驾驶员们，在车辆行驶时要注意规范，为道路安全出一份力。

参考文献：

[1]维基百科：汽车灯（https：//zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B1%BD%E8%BD%A6%E7%81%AF）.

[2]陈益贤，陈鹏羽，石登龙，孙移，孟昭军.汽车LED大灯灯光智能切换装置的设计[J].汽车实用技术，2018（17）：171-173.

[3]邹祖军，冯进良，郭奕辰，葛明达.汽车大灯远近光自动切换系统[J].仪器仪表用户，2011（03）：24-26.

[4]汤梓日，张杰波，田秀云，王文华.基于光敏传感器的汽车远光灯智能避让系统[J].电子测试，2020（24）：15-18.

[5]白彩盛，何洋.最具发展前景汽车新技术简介——不刺眼的远光灯[J].汽车维护与修理，2017（10）：66-68.

[6]黄宝君.汽车远光灯的防炫目设计[J].机电信息，2017（06）：79-80.