Главная / Образцы дипломных работ

Адаптивная система головного освещения автомобиля

Внимание: Акция! Курсовая работа, Реферат или Отчет по практике за 10 рублей!
Только в текущем месяце у Вас есть шанс получить курсовую работу, реферат или отчет по практике за 10 рублей по вашим требованиям и методичке!
Все, что необходимо - это закрепить заявку (внести аванс) за консультацию по написанию предстоящей дипломной работе, ВКР или магистерской диссертации.
Нет ничего страшного, если дипломная работа, магистерская диссертация или диплом ВКР будет защищаться не в этом году.
Вы можете оформить заявку в рамках акции уже сегодня и как только получите задание на дипломную работу, сообщить нам об этом. Оплаченная сумма будет заморожена на необходимый вам период.
В бланке заказа в поле "Дополнительная информация" следует указать "Курсовая, реферат или отчет за 10 рублей"
Не упустите шанс сэкономить несколько тысяч рублей!
Подробности у специалистов нашей компании.

Код работы:	W004637
Тема:	Адаптивная система головного освещения автомобиля

Содержание

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Электроэнергетики и электротехники»

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Системы электроники и автоматики автомобилей и тракторов»

на тему «Адаптивная система головного освещения автомобиля»

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

Направление подготовки -- 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Профиль подготовки – Электрооборудование автомобилей и тракторов

Студент : __________ Мосин В.П.

Группа: 13ПЭ2

Руководитель:

к.т.н., доцент __________ Исаев С.Г.

Работа защищена с оценкой ___________

Преподаватель ___________

Дата защиты ___________

Пенза 2017

Содержание

1 Введение…………………………….……………….…..………….…….…….…….5

2 Обзор адаптивных систем освещения…………………………………………..….7

3 Патентное исследование………………………………………………………...….11

4 Выбор и обоснование курсового проекта……………………………….………...17

5 Разработка структурной схемы……….……………………………………...……..19

6 Выбор и расчет основных узлов …………………………………………..……....22

7 Разработка принципиальной схемы…………………………………………..…....34

8 Разработка алгоритма работы программы ………………………………….……..35

9 Заключение………………………………………………………..………..………..37

10 Список литературы………………..…………………………………..…………...38

11 Приложение А – Копия графической части.……………………….…………….40

12 Приложение Б – Перечень элементов…………………………….………………43

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Разраб.

Мосин В.П.

Адаптивная система головного освещения автомобиля

Пояснительная записка

Литера

Лист

Листов

Пров.

Исаев С.Г.

Каф. ЭиЭ,

группа 13ПЭ2

Н. конт.

Утв.

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ВВЕДЕНИЕ

Система освещения и световой сигнализации предназначена для освещения дороги при движении в ночное время суток. При высоких скоростях движения ночью необходимо освещать дорогу перед автомобилем на расстоянии 50 - 250 м.

Безопасность движения автомобилей, особенно в темное время суток , во многом зависит от состояния и характеристик приборов системы освещения. Требования к автомобильным световым приборам и нормы на их светотехнические характеристики определяются требованиями безопасности и существующими условиями дорожного движения.

Автомобильные световые приборы должны обеспечивать хорошую видимость и необходимую информативность в широком диапазоне расстояний при различных погодных условиях, не вызывая ослепления водителей встречных транспортных средств в темное время суток.

На данный момент современные автомобили оборудованы головными фарами с американской и европейской асимметричными системами светораспределения. Для обеспечения безопасности движения главной задачей этих систем является - хорошо освещать дорожное полотно, не ослепляя водителей светом фар при встречном разъезде транспортных средств.

Одной из наиболее серьёзных опасностей для автомобилистов является туман. Это природное явление значительно ограничивает видимость вокруг автомобиля и затрудняет ориентирование, что напрямую влечёт увеличение количества столкновений, наездов и прочих дорожно-транспортных происшествий.

Изм.Изм.

ЛистЛист

№ докум.№ докум.

ПодписьПодпись

ДатаДата

ЛистЛист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ Пенз.ГУ 0.6-КР.130302.211.001 ПЗ

ПЗ

Подп.и датаПодп.и дата

Инв. № дубл.Инв. № дубл.

Взам. инв. №Взам. инв. №

Подп. и датаПодп. и дата

Инв.№ подл.Инв.№ подл.

Анализ показывает, что будущее за адаптивными системами головного освещения. Они хотя и более сложны по конструкции и принципу работы, зато дают значительно более высокий уровень безопасности и комфорта за счет проецирования светового пучка на дорожное полотно поворотом фар в нескольких плоскостях. Причем формирование их светового пучка всегда точно соответствует положению автомобиля на дороге, его скорости.

Изм.Изм.

ЛистЛист

№ докум.№ докум.

ПодписьПодпись

ДатаДата

ЛистЛист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ Пенз.ГУ 0.6-КР.130302.211.001 ПЗ

ПЗ

Подп.и датаПодп.и дата

Инв. № дубл.Инв. № дубл.

Взам. инв. №Взам. инв. №

Подп. и датаПодп. и дата

Инв.№ подл.Инв.№ подл.3 Обзор адаптивных систем освещения

Хорошее головное освещение и видимость автомобиля на дороге жизненно необходимо, особенно сейчас, когда световой день становится все короче и водители проводят все больше времени за рулем в темное время суток. Современные высокотехнологичные фары автомобилей Opel существенно повышают уровень дорожной безопасности. Opel является признанным лидером в производстве световых приборов.

Компания Opel предлагает сразу несколько различных передовых систем адаптивного головного света. В этой области Opel можно смело назвать передовиком, поскольку именно Opel сделал доступным для массового автовладельца умные системы освещения, прежде доступные только в автомобилях премиального класса. В настоящий момент существует несколько различных систем, которые по-разному называются и несколько различаются по принципу работы.

Первые системы адаптивного головного света появились с выходом в 2002 году нового поколения Opel Vectra C [1]. Разработка инженеров Opel получила название AFL (Adaptive Forvard Light). В качестве источника ближнего света использовалась ксеноновая лампа находящаяся в моторизированном корпусе с линзой. По сигналу блока управления, линза способна перемещаться в вертикальной плоскости и поворачиваться в сторону рулевого колеса, освещая дорогу даже на поворотах. Кроме того на низкой скорости при повороте руля в нужную сторону, специальные дополнительные боковые секции между блоками ближнего и дальнего света, освещали пространство непосредственно слева и справа от автомобиля.

Вторым большим шагом для систем головного света Opel стал выпуск новой системы под названием AFL Plus. Автомобиль получил совершенно новую систему головного света, которая могла учитывать не только положения руля, но и самостоятельно реагировать на внешние условия и автоматически

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.под них подстраиваться. В качестве дополнительного инструментария, помимо датчиков в руле и информации о скорости автомобиля и положении кузова, в систему освещения добавили камеру расположенную под лобовым стеклом, которая следит за дорогой и считывать дополнительные данные, необходимые для функционирования системы.

За счет внедрения камеры, новая система получила возможность различать встречные и попутные автомобили, а также движение по темным улицам или по ярко освещенному шоссе. В зависимости от ситуации, стало возможным автоматическое включение дальнего света и почти мгновенно переключать его на ближний, в случае появления встречной или попутной машины.

В дальнейшем в AFL Plus добавили новую возможность – отслеживать спуски и подъемы, а также приближение и отдаление попутных автомобилей. За счет использования камеры с повышенным разрешением, система регулировала угол фар так, чтобы держать верхний край луча не выше уровня габаритных огней впереди идущего автомобиля.

Рисунок 1 –Режим работы адаптивных фар при приближении и отдалении попутных автомобилей.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.Система AFL+ нового поколения в совокупности с усовершенствованной фронтальной камерой Opel Eye способна реализовывать множества различных функций. Головные фары на основе матричной светодиодной технологии работают по принципу системы AFL+ с фронтальной камерой Opel Eye (рисунок 2). Матричная фара представляет из себя блок-фару включающую группу линз и светодиодов, которые распределены особым образом так, чтобы каждый из источников света перекрывал светом строго определенную зону перед автомобилем. Таким образом, зажигая или отключая отдельные элементы фары, электроника может освещать или затемнять участки перед машиной, как бы вырезая встречные или попутные машины. За счет применения подобной технологии стало возможным отказаться от самого понятия «дальнего света», сделав пучок света максимально мощным и вычленяя из него машины, водителей которых мог бы слепить обычный дальний свет.

Рисунок 2 – Принцип работы матричной фары.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.Специалистами компании Volkswagen AG разрабатывается система адаптивного освещения следующего поколения [2]. Ее особенность заключается в том, что адаптивным станет любой режим освещения. Всего таких режимов предусмотрено четыре. Первый - освещение для автомагистралей, самое мощное, при котором задействованы все источники света блока фар. Второй режим - освещение для загородных шоссе, при котором включается свет, соответствующий нынешнему ближнему. Третий - освещение для движения в городских условиях, ближний свет меньшей силы, но с расширенным световым пятном. И наконец, четвертый режим - освещение в условиях плохой погоды, соответствует освещению дороги противотуманными фарами. Новая система адаптивного света предусматривает больше степеней свободы поворота фар, более точное управление и дополнительные комбинации включения световых приборов в зависимости от дорожной обстановки.

Рисунок 3- Режимы адаптивного освещения компании Volkswagen

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.3 Патентные исследования

Патент № 2608203 - Неослепляющая автомобильная фара[3]

Реферат:

Изобретение относится к отрасли машиностроения, в частности к приборам светового оборудования транспортных средств.

Фара работает таким образом. Оптическая пара, в составе осветительного блока, состоящая из электролампы 1, совмещенной с отражателем 2, излучает световые лучи в вертикальном направлении на направляющий экран 3, присоединенный подвижно к оптической паре через отражатель 2 в точке 6, используя который, меняя положение экрана относительно лучей, падающих на него от оптической пары, достигается возможность направлять световые лучи в желательном направлении через рассеиватель 4 в корпусе 5 на освещение пути перед транспортным средством. Следовательно, предлагаемой конструкцией неослепляющей автомобильной фары достигается возможность изменять направление световых лучей в желательном направлении, что дает возможность удерживать их ниже уровня глаз водителей и пешеходов, двигающихся во встречном направлении, и тем самым предотвращать их ослепление. Ограничитель сектора подвижности направляющего экрана на чертеже не показан. Конструкция неослепляющей автомобильной фары исключает применение переключателя на ближний и дальний свет и не ограничивает использование источника света по его мощности и яркости освещения, так как эти показатели отрицательного влияния на встречных участников дорожного движения не имеют. Процесс управления световыми лучами в неослепляющей автомобильной фаре показан на оптической схеме (рисунок 2) . Если в осветительном блоке направляющий экран установить по отношению к падающим на него лучам от оптической пары таким образом, чтобы отраженные лучи располагались строго в горизонтальном направлении (положение экрана I, положение лучей IA),

тогда в положении экрана II и III направление лучей расположится соответственно ниже от горизонтали, направление IIA и выше от нее, направление IIIA. (Угол отражения луча света от поверхности равен углу его падения на эту поверхность.) Эта зависимость использована в конструкции неослепляющей автомобильной фары.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.

Рисунок 4 - Схема не ослепляющей автомобильной фары

Рисунок 5 - Принцип управления направлением световых лучей.

Недостатком данного метода является отсутствие переключателя на дальний и ближний свет а так же недостаточное освещение дороги по высоте на больших скоростях.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.Патент №2189325 - Устройство с фотоэлектрическими преобразователями для управления световым потоком фары автомобиля[3]

Изобретение относится к транспортной технике, а именно к электрически регулируемым средствам освещения. Устройство содержит датчик в виде шайбы с закрепленными на ней фотоэлектрическими преобразователями. Шайба размещается с возможностью перемещения или жесткого крепления на кузове или раме автомобиля перед фарой. Внутренний диаметр шайбы соответствует диаметру светового потока фары. Фотоэлектрические преобразователи связаны с процессором. Последний подает команды на электроприводы, регулирующие положение фары в горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости в зависимости от освещенности световым потоком. Устройство характеризуется повышенной эксплуатационной надежностью и предоставляет возможность регулирования положения фары в двух плоскостях.

Устройство работает следующим образом.

Если световой поток проходит через внутренний диаметр датчика 1 и не освещает фотоэлектрические преобразователи 3, то ЭДС (U) всех фотоэлектрических преобразователей будет равна нулю. При этом процессор 4 не выдает команды на электроприводы 5, 6 и фара 7 находится в заданном положении.

При отклонении фары 7 от заданного положения, например, в горизонтальной плоскости световой поток освещает фотоэлектрические преобразователи 3 в четверть плоскости I, II. Причем в них генерируется ЭДС>0, которая воздействует на вход процессора 4. Процессор 4 выдает команду на электропривод 5, который перемещает фару 7 в горизонтальной плоскости и соответственно световой поток к уменьшению освещенности фотоэлектрических преобразователей 3 в четверть плоскости I и II. При ЭДС=0 прекращается воздействие на электропривод 5 и фара 7 устанавливается в заданное положение.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.При ЭДС>0 в четверть плоскости IV, III, устройство срабатывает аналогичным образом в обратном направлении. Также устройство работает в вертикальной плоскости .В данном случае процессор 4 выдает команды на электропривод 6.

При освещенности фотоэлектрических преобразователей 3 ЭДС>0 в четверть плоскости II, III и IV рисунок 6, г процессор 4 выдает команды на электроприводы 5, 6. Фара 7 перемещается в вертикальной и горизонтальной плоскостях. При перемещении датчика 1 работа устройства будет происходить как описано выше. Изменяя положение датчика 1, можно управлять направлением светового потока. Чем больше фотоэлектрических преобразователей 3 будет размещено на шайбе 2, тем точнее будет регулирование фары 7, т.е. светового потока в заданную область.

Рисунок 6 – Управление световым потоком фары

Недостатками данного устройства является наличие большого количества фотоэлектрических датчиков. Кроме того световой поток будет изменяться дискретно т.е. прерывисто, что периодически приводит к недостаточному освещению в темное время суток.

Патент №2023939 – Неослепляющая фара ближнего света[3]

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.Использование: в оптике, а именно в конструкции осветительных устройств транспортных средств. Предлагается применять неослепляющую фару ближнего света, состоящую из источника света, рефлектора и положительной линзы и создающую высоколокальный световой поток с безконтурной структурой светового пятна. Положительный эффект достигается применением сферического рефлектора с размещенным внутри него источником света, имеющего излучающее окно, образующий контур которого выполнен с убывающей прозрачностью. Положительная линза выполнена концентрически - бифокальной, с внешней более короткофокусной зоной. Излучающее окно имеет такую конфигурацию, которая обеспечивает специфическую конфигурацию светового пятна. Источник света и рефлектор могут быть выполнены в виде единого элемента - электролампы с озеркальным стеклянным баллоном, имеющим излучающее окно.

В предложенной неослепляющей фаре положительный эффект достигается благодаря формированию высоколокального светового потока заданной формы с бесконтурной структурой светового пятна, проецируемого на пространство движения. Фара состоит из положительной линзы, сферического рефлектора с внутренней озеркаленной поверхностью и источника света, размещенного внутри рефлектора в его центральной зоне.

Рефлектор имеет излучающее окно, в котором формируется световой поток расходящейся конусообразной формы и такой структуры, чтобы энергия излучения на периферии светового конуса равномерно убывала до минимума. Взаимным расположением рефлектора и положительной линзы обеспечивается проецирование светового потока рефлектора в максимально полном объеме на тыльную поверхность линзы, после преломления в которой возникает световой луч заданной формы. Фокусное расстояние линзы имеет значение, согласованное с оптическими параметрами рефлектора.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.Равномерно убывающая к периферии структура светового потока рефлектора формируется благодаря изменяющейся от центра к периферии, от максимума до минимума прозрачности контура излучающего окна, а также благодаря специфике многократного внутреннего отражения лучей в рефлекторе. Линза выполняется концентрически бифокальной, причем внешняя зона имеет меньшее фокусное расстояние, чем центральная зона, для обеспечения оптимального преломления лучей внешней зоны светового конуса рефлектора, так как они формируются в рефлекторе в зоне, расположенной ближе к линзе, и направлены под большим углом. Специфическая конфигурация светового пятна на проезжей части дороги типа "европейский луч" формируется соответствующей конфигурацией излучающего окна.

Рефлектор может быть конструктивно объединен с электроламповым источником света, для чего озеркаленный стеклянный баллон лампы имеет излучающее окно соответствующей формы градации прозрачности контура.

Рисунок 7 – Неослепляющая фара ближнего света

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.4 Выбор и обоснование темы курсового проекта

Все современные системы, установленные на автомобиль должны обеспечивать работу водителя максимально комфортной и безопасной .

Однако стандартная фара освещает только тот участок дороги, который находится строго по курсу движения. При объезде же ухабов, прочих неровностей дорожного покрытия они больше освещают обочину, нежели саму дорогу, а на поворотах это может привести к ослеплению водителей встречного транспорта и как следствие к аварийной ситуации. Поэтому желательно, чтобы световой поток фар “следил” за поворотом автомобиля, - с тем, чтобы водитель мог раньше распознать дорожную ситуацию. И самое простое с этой точки зрения решение - установка блок-фары или фары с индивидуальным корпусом, которая загорается при повороте руля или включении указателя поворота на скорости до 70 км/ч [4].

Цель данного курсового проекта – это возможность реализации светораспределения дальнего, ближнего и противотуманного света, а также повышение безопасности дорожного движения вследствие как снижения ослепления водителей встречных транспортных средств при встречном разъезде, так и автоматическом формировании противотуманного света и дневных ходовых огней. Использование к тому же в качестве источника света RGB светодиода позволит не только сформировать требуемые силу света и его цветность, но и снизит энергопотребление, стоимость, а так же увеличит срок службы системы.

Это достигается за счет того, что в известной системе головного освещения в фаре, содержащей эллипсоидный отражатель, конденсорную линзу, для изменения положения светового пучка на дорожном полотне линза перемещается в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а изменение ширины светового пучка при изменении скорости движения осуществляется осевым перемещением отражателя.

Отличительными конструктивными признаками фары для реализации заявляемой адаптивной системы от ближайшего аналога являются механизмы горизонтального, вертикального перемещения линзы, а так же

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.осевого перемещения отражателя. Для создания ближнего и противотуманного света введен модуль перемещения соответствующего обтюратора. Источник света на RGB светодиоде имеет механизм широтно-импульсного изменения силы света по двухпроводной линии связи для реализации дальнего, ближнего света и дневных ходовых огней, а так же изменение спектрального состава с белого на желтый для противотуманного света.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.

5 Разработка структурной схемы

Данная система предполагает изменение светового потока головных фар автомобиля.

В состав системы входят следующие устройства: датчик тумана (ДТ), датчика освещения дорожного полотна (ДОДП) датчик естественной освещенности (ДЕО), датчика скорости (ДС), датчик положения рулевого колеса (ДПРК), микроконтроллера (МК), устройство управления источником света (УУИС), устройство управления шаговыми двигателями (УУШЭД), RGB светодиод левой фары (СДЛФ),светодиод правой фары(СДПФ), шаговые электродвигатели левой фары (ШЭДЛФ), шаговые электродвигатели правой фары (ШЭДПФ).

Структурная схема предлагаемого устройства изображена на рисунке 8 , а также в приложении А.

Рисунок 8 - Структурная схема устройства

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.Устройство управления источником света изменяет цвет источников левой и правой фары.

Для реализации данной системы необходима замена фар головного освещения . Внешний вид и точки крепления к кузову аналогичны штатным фарам, различие заключается в конструкции и наличии подвижных элементов крепления линзы.

Для создания противотуманного света в предлагаемую систему введено устройство управления источником света , а так же датчик тумана, сигнал с которого подается на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) , встроенного в микроконтроллер, позволяя в режиме реального времени изменять силу света RGB светодиода и его цветность на селективно желтый. Для изменения направленности светового пучка введен шаговый двигатель перемещения обтюратора противотуманного света, который совместно с шаговым двигателем перемещения обтюратора ближнего света, осевого перемещения отражателя, горизонтального и вертикального перемещения линзы под управлением микроконтроллера формируют светораспределение, характерное для противотуманного света.

Датчик освещенности дорожного полотна предназначен для получения информации о возможности ослепления водителя. Сигнал с датчика подается на вход АЦП микроконтроллера, который вырабатывает сигнал коррекции светового потока фары. При сближении встречных автомобилей ДОДП реагирует на изменяющийся контраст светового пятна, указывая микроконтроллеру на необходимость изменения освещенности на дороге. Микроконтроллер в соответствии с полученной информацией и заложенной программой вычисляет и передает соответствующий код на устройство управления источниками света. Устройство управления изменяет светораспределение, ослабляя силу света источника фары. Следовательно, система создает равномерное пятно на дороге, не вызывающее ослепление водителей.

Положение светового пучка на дорожном полотне контролируется с

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл. помощью введенных шаговых электродвигателей горизонтального и вертикального перемещения линзы, а так же осевого перемещения отражателя. По сигналу с датчика скорости шаговый двигатель осевого перемещения отражателя изменяет ширину светового пучка, а шаговый двигатель вертикального перемещения линзы корректирует его положение по высоте с тем чтобы максимально обеспечить освещенность дорожного полотна вдоль маршрута движения с целью своевременной реакции водителя на изменение дорожной обстановки.

Сигнал с датчика положения рулевого колеса позволяет шаговому двигателю горизонтального перемещения линзы заблаговременно изменять положение светового пятна на дорожном полотне по горизонтали с тем, чтобы при изменении маршрута движения (повороте, обгоне и т.п.) освещать тот участок движения, по которому будет продолжено движение транспортного средства. Работа всех шаговых электродвигателей осуществляется под управлением микроконтроллера.

Для реализации адаптивных ходовых огней в перелагаемой системе введен датчик естественной освещенности, по сигналу с которого устройство изменения силы света RGB светодиода под управлением микроконтроллера уменьшает силу дневных ходовых огней фар с тем чтобы обнаружение движущегося транспортного средства не приводило к одновременному ослеплению наблюдающего.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.7 Выбор и расчет основных узлов

7.1 Выбор датчика тумана

Туман создает опасные дорожные условия. Во время тумана уменьшается зона видимости и затрудняется ориентирование [4]. Туман оказывает наибольшее влияние в диапазоне волн от 4,2 до 4,5 мкм, водяные пары блокируются наиболее интенсивно в этом диапазоне

Рисунок 8 – Туман в различных диапазонах волн

Наиболее целесообразно использовать инфракрасные датчики, работающие в диапазоне волн от 4,2 до 4,5 мкм [5].

В качестве датчика тумана будут использоваться инфракрасные фотодиод и светодиод , длиной волны 4,2 мкм.

Инфракрасный фотодиод PD48-03-NS-PR в корпусе ТО-18 может быть использован в оптопаре со светодиодом LED-43-PRW. Характеристики фотодиода представлены в таблице 1

Инфракрасные светодиод LED-43-PRW в корпусе ТО-18. Его характеристики представлены в таблице 2

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл. Таблица 1 – Характеристики фотодиод PD48-03-NS-PR

Серия

Диаметр чувствительной площадки (мм)

Корпус

Спектральный диапазон

(мкм)

Обнаружительная способность D*(?max , , 1000,1), см·Гц?·Вт?1

Темно-вой ток

(мА)

PD48

0.3

ТО-18

2.55 – 4.9

(5-8)*109

1.2

Таблица 2 – Характеристики светодиода LED-43-PRW.

Длина волны (мкм)

Полуширина

(нм)

Импульсная оптическая мощность

(мкВт)

Прямое напряжение

(В)

Max рабочий ток

(мА)

Диапазон рабочих температур

(?С)

4.1-4.3

700-1000

6-40

0.7-1.2

200

? 30…+ 50

7.2 Выбор микроконтроллера

Для реализации разрабатываемой системы требуется микроконтроллер, имеющий достаточное количество линий ввода/вывода. Так, для управления шаговыми двигателями необходимо иметь 5 разрядов информационного кода и 10 линий выбора шаговых двигателей. Кроме того, сигналы снимаемые, с датчиков освещенности дорожного полотна, угла поворота рулевого механизма, скорости, естественной освещенности, а так же с датчика тумана требуют дополнительно 5 линий ввода/вывода. Для подключения RGB светодиодов используются еще 6 линий ввода/вывода.

Микроконтроллер AT90S8535 фирмы Atmel семейства мега является 8-разрядным микроконтроллером, предназначенным для встраиваемых приложений [6]. Он изготавливается по малопотребляющей КМОП - технологии, в сочетании с усовершенствованной RISC-архитектурой позволяет достичь наилучшего соотношения быстродействие/энергопотребление.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл. Исполняя по одной команде за период тактовой частоты, AT90S8535 имеет производительность около 1 миллион операций в секунду, что позволяет разработчикам создавать системы оптимальные по скорости и потребляемой мощности. Микроконтроллер данного семейства является наиболее развитым представителем микроконтроллеров AVR.

Основные технические характеристики микроконтроллера:

- напряжение питания 4-6 В;

-тактовая частота 0-8 МГц;

-FLASH-память программ объемом 8 Кбайт(циклов стирания/записи не менее 1000);

- память данных на основе статического ОЗУ объемом 512 байт;

- каждый вывод может быть запрограммирован на входной или как выходной независимо от других;

- 10-разрядный АЦП;

- наличие сторожевого таймера(WDT);

Данный контроллер имеет сторожевой таймер, который можно использовать для создания режима помехозащищенной работы.

Рисунок 10 – Подключение кварцевого резонатора

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.Произведем выбор аналоговых элементов резонатора, представленных на рисунке 10.

Было принято решение использовать номиналы элементов в соответствии с рекомендациями фирмы-производителя Atmel:

BQ1=4 МГц ,

С6=С7=30 пФ.

Руководствуясь, рядом Е24 выбираем следующие номиналы и типы конденсаторов:С6,С7: К10-50-10В-30пФ ±10%

Для данного типа микроконтроллера рекомендуется схема сброса представленная на рисунке 11.

Рисунок 11 – Схема сброса

В схеме задержка между сигналами RESET и Vcc определяется постоянной времени заряда конденсатора RC цепи. Сопротивление резистора R1 не превышает 40 кОм. Диод КД202А с рабочей частотой 1,2 кГц служит для быстрого разряда конденсатора при отключении напряжения питания. Сброс должен осуществляться в течении 50 мс.

R11*C5=? ,

Откуда выразим С5

С5=50 мс/40 кОм ,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.получим

С5=1,2 мкФ.

Выбираем следующие типы элементов :

С5: К52-1Б-25В-1.2 мкФ?10% .

7.3Выбор источника питания.

Назначение источника питания – обеспечение разработанного устройства стабильным постоянным напряжением +5 В.Напряжение питания и опорное напряжение смещения нуля функции преобразования для микроконтроллера равны 5 В. Один порт микроконтроллера потребляет ток равный 20 мА. Всего задействовано 32 линии ввода/вывода , следовательно максимальный ток нагрузки источника равен:

IН=32*20=640 мА.

Исходя из выше приведенных характеристик выбираем источник питания реализованного на стабилизаторе напряжения К142ЕН5А.

Типовая схема включения К142ЕН5A показана на рисунке 12

Рисунок 12 – Типовая схема включения К142ЕН5А

Согласно типовой схеме включения К142ЕН5А (см.рисунок 12) значения конденсаторов :

C3=330 мкФ,

С4=100 мкФ.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.Выбираем следующие типы элементов :

С3: К52-1Б-25В-330мкФ?10% , С4: К52-1Б-25В-100мкФ?10% .

Исходя из электрической схемы включения датчика освещенности дорожного полотна и датчика естественной освещенности сопротивления резисторов выбираем равными: R1=167 кОм, R6=120 кОм.

Номиналы резисторов R12-R16 и конденсаторов С8-С11 выбраны в соответствии с рекомендациями производителя микросхемы К142ЕН1:

R12=3 кОм, R13=2 кОм, R14=43 кОм, R15=22 кОм, R16= 4.7 кОм.

С8-С10=0.1 мкФ, С11=10 мкФ.

Для уменьшения значения выходного напряжения с датчиков скорости и положения рулевого колеса используется делитель напряжения на резисторах R2,R3 и R4,R5 (рисунок 13) .

Рисунок 13 – Делитель напряжения

Делитель напряжения можно описать следующим выражением:

Откуда

или

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ 1.08-КП.13.03.02.211 ПЗ

ПЗ

Подп.и дата

Инв. № дубл.

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв.№ подл.Выразим R2

Рекомендуемые соотношения сопротивлений обратной связи операционного усилителя находятся в диапазоне[7]

R2-R3=3?10 кОм.

Примем данное соотноше.......................

Для получения полной версии работы нажмите на кнопку "Узнать цену"

Узнать цену

Каталог работ

Похожие работы: