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自動調(diào)節(jié)亮度的汽車車內(nèi)頂燈設計

2020-05-14 00:20:15·  來源：汽車電器雜志社  作者：李源  
　
當前汽車車內(nèi)頂燈的亮度不能隨著外界光照強度而改變。本文對汽車車內(nèi)頂燈電路進行改造，增加光照傳感器，在打開車內(nèi)頂燈時，當外界光線弱時，車內(nèi)頂燈亮度增強，
當前汽車車內(nèi)頂燈的亮度不能隨著外界光照強度而改變。本文對汽車車內(nèi)頂燈電路進行改造，增加光照傳感器，在打開車內(nèi)頂燈時，當外界光線弱時，車內(nèi)頂燈亮度增強，當外界光線強時，車內(nèi)頂燈亮度減弱,直至不亮,達到智能控制目的。
 
現(xiàn)代轎車中，為了方便車上乘員夜間上下車或者在車上閱讀等，在車內(nèi)頂部安裝了頂燈，車內(nèi)頂燈受頂燈開關和車門雙重控制。車內(nèi)頂燈只要工作，在任何時候的亮度都是一樣的，不能夠根據(jù)外界光照亮度來自動調(diào)節(jié)車內(nèi)頂燈的亮度。
根據(jù)現(xiàn)有技術的不足，本文提出一種自動調(diào)節(jié)亮度的車內(nèi)頂燈，通過光照強度改變光照傳感器的電阻值，進而改變通過車內(nèi)頂燈的電流，解決當前缺少根據(jù)車內(nèi)亮度情況自動調(diào)節(jié)車內(nèi)頂燈亮度的技術問題，具有可根據(jù)環(huán)境的光強度自動調(diào)節(jié)車內(nèi)頂燈亮度的效果。 
1 自動調(diào)節(jié)電路圖設計
圖1為自動調(diào)節(jié)亮度的車內(nèi)頂燈設計電路圖，包括頂燈L和自動調(diào)節(jié)電路。其中，自動調(diào)節(jié)電路包括電阻R、光照傳感器Rx、二極管D、三極管VT、繼電器J、聯(lián)動開關、左前車門開關K3、右前車門開關K4、左后車門開關K5、右后車門開關K6，其中聯(lián)動開關上有第1分開關K1和第2分開關K2。
三極管VT的基極分別與電阻R的一端和光照傳感器Rx的一端相連，發(fā)射極搭鐵，并與電阻R的另一端相連。三極管VT的集電極分別與繼電器J和二極管D的正極相連，二極管D的負極與光照傳感器Rx的另一端以及聯(lián)動開關的第1分開關K1連接。
左前車門開關K3、右前車門開關K4、左后車門開關K5和右后車門開關K6并聯(lián)后的一端搭鐵，另一端經(jīng)繼電器J與聯(lián)動開關的第1分開關K1的一端連接，K1的另一端與頂燈L的一端連接。聯(lián)動開關的第2分開關K2的一端搭鐵，另一端與頂燈L的一端連接，頂燈L的另一端由12V電源供電。 
 
R—電阻 Rx—光照傳感器 D—二極管 VT—三極管 J—繼電器 K1—第1分開關  K2—第2分開關 K3—左前車門開關  K4—右前車門開關  K5—左后車門開關  K6—右后車門開關
圖1 一種自動調(diào)節(jié)亮度的車內(nèi)頂燈設計電路圖 
圖1中的光照傳感器Rx如圖2所示，包括光敏電阻11、光電耦合器12、電路板、金屬接線柱a、金屬接線柱b、開關13、電源12；光敏電阻11、光電耦合器12、金屬接線柱a、金屬接線柱b、開關13、電源14固定在電路板上。金屬接線柱a與光敏電阻11一端實現(xiàn)電連接，光敏電阻11另一端與光電耦合器12的第3腳實現(xiàn)電連接，光電耦合器12的第4腳與金屬接線柱b電連接。光電耦合器12的第1腳與電源14的正極電連接，電源14的負極與開關13一端電連接，開關13另一端與光電耦合器12的第2腳電連接。 
 
11.光敏電阻 12.光電耦合器 13.開關 14.電源a.金屬接線柱b.金屬接線柱
圖2 光照傳感器結構圖 
2 電路分析
K1和K2是聯(lián)動開關，分為位置0、或位置1和位置2，即K1和K2同時在位置0、或位置1、或位置2。K3為左前車門開關，當左前門關閉時，K3斷開，當左前門打開時，K3閉合；K4為右前車門開關，當右前門關閉時，K4斷開，當右前門打開時，K4閉合；K5為左后車門開關，當左后門關閉時，K5斷開，當左后門打開時，K5閉合；K6為右后車門開關，當右后門關閉時，K6斷開，當右后門打開時，K6閉合。
Rx為光照傳感器，安裝在車內(nèi)頂部，當光傳感器接收的光亮多時，其電阻值變??；當光傳感器接收的光亮少時，其電阻值變大。通過改變Rx的電阻值，來決定三極管VT是導通還是截止。D為二極管，釋放繼電器J線圈的反電動勢。
1） 當K1和K2同時在位置0，頂燈L電路斷路，即頂燈L不亮。
2） K1和K2同時在位置1時，電流：電源（正極） →頂燈L→K2 （位置1） →電源（負極），頂燈L有電流，頂燈L亮。
3） 當K1和K2同時在位置2時，分為兩種情況：第1種情況是車內(nèi)光線充足（不需要頂燈照明），此時光傳感器接收的光度強，其電阻Rx變小，有電路1：電源（正極） →頂燈L→K1 （位置2）→Rx→R→電源（負極）（頂燈L上流過的電流很少，所以此時頂燈不亮），由于電阻Rx變小，則Rx上的電壓降減小，R上的電壓降增大。
當R上的電壓降增大到一定程度時，三極管VT導通，則電路2：電源（正極）→頂燈L→K1（位置2）→繼電器J線圈→三極管VT→電源（負極）（頂燈L上流過的電流很少，所以此時頂燈不亮），繼電器J線圈有電流流過，其常閉觸點斷開，此時即使K3、或K4、或K5、或K6閉合，頂燈L也不亮，節(jié)省電源。 
第2種情況是車內(nèi)光線不足（需要頂燈照明）,此時光傳感器接收的光度弱，其電阻Rx變大，電路1：電源（正極）→頂燈L→K1 （位置2）→Rx→R→電源（負極）（頂燈L上流過的電流很少，所以此時頂燈不亮），由于電阻Rx變大，則Rx上的電壓降增大，R上的電壓降減少。當R上的電壓降減少到一定程度時，三極管VT截止，則繼電器J的線圈失電，其常閉觸點閉合。
此時，若打開左前車門開關，則K3閉合，電路：電源（正極）→頂燈L→K1 （位置2）→繼電器J的觸點（閉合）→左前車門開關K3 （閉合）→電源（負極），頂燈自動亮；若打開右前車門開關，則K4閉合，電路：電源（正極）→頂燈L→K1（位置2）→繼電器J的觸點（閉合）→右前車門開關K4 （閉合）→電源（負極），頂燈自動亮；若打開左后車門開關，則K5閉合，電路：電源（正極） →頂燈L→K1（位置2）→繼電器J的觸點（閉合）→左后車門開關K5 （閉合） →電源（負極），頂燈自動亮；若打開右后車門開關，則K6閉合，電路：電源（正極）→頂燈L→K1 （位置2） →繼電器J的觸點（閉合） →右后車門開關K6（閉合）→電源（負極），頂燈自動亮。實現(xiàn)根據(jù)車內(nèi)光線強弱，自動控制車內(nèi)頂燈的亮或滅。
二極管D是釋放繼電器J線圈的反電動勢，當繼電器J線圈斷電時，將產(chǎn)生反向高電動勢，釋放電路：繼電器J線圈（+） →二極管D→繼電器J線圈（-）。 
3 總結
本設計解決了當前缺少根據(jù)車內(nèi)亮度情況自動調(diào)節(jié)車內(nèi)頂燈亮度的技術問題，具有可根據(jù)環(huán)境的光強度自動調(diào)節(jié)車內(nèi)頂燈亮度的效果。
參考文獻：
[1]李源，王愛國，黃英.一種自動調(diào)節(jié)亮度的車內(nèi)頂燈：中國，CN201820767361.2[P].2018-11-27.
[2]王積偉.控制理論與控制工程［M］.北京：機械工業(yè)出版社,2011：157-166.
[3]張義和.電路設計全攻略：電路板設計[M].北京：科學技術出版社，2013：96-103.
來源：《汽車電器》2020年第3期
 
 
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