汽车远近光灯控制

汽车远近光灯控制 两只光敏三极管构成的灯光亮度转换电路 20086519 田占周 一.目的 设计一个由两只光敏三极管构成的灯光亮度转换电路，适用于汽车远光灯与近光灯切换。控制远近灯的点亮情况，既可以在正常行驶情况下利用远灯照明来增强照明效果，使司机看得更远更清楚，提高行车安全性;又能在会车情况下，自动进行远近灯的自动切换，强制性地并可靠地熄掉远光灯而开启近光灯，避免对方司机产生眩目的现象，减少由此而引发的交通事故，进一步提高行车的安全性能。 二.设计要求 1(选择两只光敏三极管组合设计一个能进行灯光亮度转换电路 2(设计完成电路，制版 3(提示:当被面对行驶车辆的灯光照射时，传感器接受的信号呈低阻状态，单向晶闸管导通，继电器线圈得电吸合，近光灯亮，远光灯灭;反之，远光灯亮，远近光灯灭。 4. 完成3000字设计报告 三.硬件电路设计 3.1电路设计框图 设计电路大致可分为以下几部分:传感器检测部分、信号处理部分 。其中传感器检测部分是检测外界是否有被测量的变化;信号处理部分是将检测到的外界变化量转换成电信号。电路设计结构框图如图3-1所示。 图3-1 电路设计结构框图 3.2 传感器的选择 本设计要求选择两个光敏三极管，组合构成一个能进行灯光亮度转换电路。光敏三极管如图3-2所示: 图3-2 光敏三极管 1 光敏三极管特性及其参数: 1)光谱特性 光敏三极管由于使用的材料不同，分为错光敏三极管和硅光敏三极管，使用较多的是硅光敏三极管。光敏三极管的光谱特性与光敏二极管是相同的。 2)伏安特性 光敏三极管的伏安特性是指在给定的光照度下光敏三极管上的电压与光电流的关系。 3)光电特性 光敏三极管的光电特性反映了当外加电压恒定时，光电流IL与光照度之间的关系。如图3-3所示。 图3-3 光敏三极管光电特性曲线 4)暗电流ID 在无光照的情况下，集电极与发射极间的电压为值时，流过集电极的反向漏电流称为光敏三极管的暗电流。 5)光电流IL 在规定光照下，当施加规定的工作电压时，流过光敏三极管的电流称为光电流，光电流越大，说明光敏三极管的灵敏度越高。 6)温度特性 温度对光敏三极管的暗电流及光电流都有影响。由于光电流比暗电流大得多，在一定温度范围内温度对光电流的影响比对暗电流的影响要小。图中给出了光敏三极管的温度特性曲线及光敏三极管相对灵敏度和温度的关系曲线。 7)集电极一发射极击穿电压VCE 在无光照下，集电极电流IC为规定值时，集电极与发射极之间的电压降称为集电极一发射极击穿电压。 8) 最高工作电压VRM 在无光照下，集电极电流Ie 为规定的允许值时，集电极与发射极之间的电压降称为最高工作电压。 9)最大功率PM 最大功率指光敏三极管在规定条件下能承受的最大功率。 10)峰值波长λp 当光敏三极管的光谱响应为最大时对应的波长叫做峰值波长。 11)光电灵敏度 在给定波长的入射光输入单位为光功率时，光敏三极管管芯单位面积输出光电 2 流的强度称为光电灵敏度。 3.3 信号处理电路 光敏三极管工作原理:当有光照射时，内阻变小。通过的工作电流变大。 三极管工作原理:如果则三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置。这时，三极管处于放大状态。将电路中电流放大。放大后的电流使继电器工作。 继电器的工作原理:继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。 信号处理电路如图3-4所示。 图3-4 信号处理电路 3.4 系统原理和元件选择 通电后，当无光照射时，电路中的电流经过三极管方大电流小于晶闸管的擎柱电流，继电器不能通电工作。常闭触点闭合，常开出点断开，控制远灯亮。 当有光照射时三极管作为光敏三极管3DU5的负载，被导通。从而在三极管的基极上产生信号，使三极管处于工作状态，并放大电流。 基极电流为射极的电流,大于晶闸管门极的擎柱电流。晶闸管导通，继电器得电。常开触电闭合，常闭触点断开，控制近灯亮。 系统原理图如图3-5所示。 3 图3-5 系统原理图 本设计中，光敏三极管的型号是3DU5型。此光敏三极管的暗电阻(无光照射时的电阻)大于1兆欧，光电阻(有光照射时的电阻)约为2千欧。三极管用的是9013NPN管。 它的工作电压是20V，电流是 625mA，功率是 500mW ， 放大倍数40-110倍。晶闸管选择97A6M922型，它的门极擎柱电流为几十毫安。二极管选择1N4007型。继电器选择五角继电器，元件上有一个常开开关和一个常闭开关。 四.系统的仿真 图5-1为对面无车时，按钮不按下，光敏三极管无光照时，继电器不动作，常闭触点闭合，常开触点断开。远灯亮。 图5-1 对面无车 4 图5-2为对面有车时，按钮按下，光敏三极管有光照时，继电器动作，常闭触点断开，常开触点闭合。近灯亮。 图5-2 对面有车 五.设计总结 在实际情况中，本设计存在不足之处。 1)当光敏三极管损坏时，有可能导致汽车前灯在面临强光照射时不能马上由远灯转换成近灯，容易引发交通事故。 2)随距离的增加远光灯光强及照度下降明显，加之周围环境影响，还不能在更远距离识别前方来车的远光灯信号。 本次的光控制开关的设计实践将了大量的资料，通过仔细的研究和反复演算我终于完成了我的设计，学会了半年的专业课，我掌握了一些电路的理论知识，平时的实验课我通过自己的努力，学会了数字电子技术。我把学到的知识应用到了实践，对数字电路的设计认识，使我们在设和掌握前面所学的基础知识，加深了对数字电路、传感器的理解，对元器件的使用更加深刻。为我以后学习、工作积累了宝贵的经验。平时深入研究理论知识的同时，也不能放松实践。把理论与实践相结合，才能把知识学扎实，才能做出优秀的工作。 通过这次设计，我深深地感觉到了只有付出才会有收获，同时也需要有严谨的学习态度才能需有所获，设计过程中遇到很多问题，在此感谢高老师对我的指导和帮助。 5 六.参考文献 [1] 刘爱华.传感器原理与应用技术.人民邮电出版社，2008 [2] 童诗白.模拟电子技术基础 第三版，北京:高等教育出版社 [3] 谢淑如、郑光钦、杨渝生《Protel PCB 99 SE电路板设计》清华大学出版社，2001年第一版 [4] 杨素行 模拟电子电路，北京:中央广播电视大学出版社，1996 [5] 江晓安、董秀峰《模拟电子技术》西安电子科技大学出版社，2007年1月 [6] 卞小梅《数字电子技术》电子工业出版社，2005年9月 6