車輛工程-汽車前照燈防炫目控制系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 計是典型的接觸式絕對型角傳感器，有一個在碳電阻或塑料薄膜上的滑動觸點。這個可變電阻與角度（或線性）滑動觸點的移動位置成 正比。電位計是通過可調電阻改變端電壓，一般采用滑動變阻器。 電位計有線性電位計，輸出端電壓和角位移成正比。指數電位計和對數電位計。 電位計在 0— 5V之內變化。在這使用 線性電位計 。 圖 電位計 模擬傳感器電路 12 系統舵機及電路的設計 數字舵機區別于傳統的模擬舵機，模擬舵機需要給它不停的發送 PWM信號，才能讓它保持在規定的位置或者讓它按照某個速度轉動，數字舵機則只需要發送一次 PWM信號就能保持在規定的某個位置。因此數字舵機的出現得以實現 48路舵機控制器的實現 .按照舵機的轉動角度分有 180度舵機和 360度舵機 。 180度舵機只能在 0度到 180度之間運動，超過這個范圍，舵機就會出現超量程的故障，輕則齒輪打壞，重則燒壞舵機電路或者舵機里面的電機。 360度舵機轉動的方式和普通的電機類似，可以連續的轉動，不過我們可以控制 它轉動的方向和速度。 圖 舵機機械結構 舵機工作原理 舵機最早出現在航模運動中。在航空模型中，飛行機的飛行姿態是通過調節發動機和各個控制舵面來實現的。舉個簡單的四通飛機來說，飛機上有以下 幾個地方需要控制： 發動機進氣量，來控制發動機的拉力（或推力）； 副翼舵面（安裝在飛機機翼后緣），用來控制飛機的橫滾運動 ； 水平尾舵面，用來控制飛機的俯仰角 ； 垂直尾舵面，用來控制飛機的偏航角 ； 遙控器有四個通道，分別對應四個舵機，而舵機又通過連桿等傳動元件帶動舵面的轉動，從而改變飛機的運動狀態。舵機因此得名：控制舵面的伺服電機。 不僅在航模飛機中，在其他的模型運動中都可以看到它的應用：船模上用來控制尾舵，車模中用來轉向等等。由此可見，凡是需要操作性動作時都可以用舵機來實現。 13 一 般來講，舵機主要由以下幾個部分組成， 舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計 5k、直流電機、控制電路板等。 工作原理：控制電路板接受來自信號線的控制信號（具體信號待會再講），控制電機轉動，電機帶動一系列齒輪組，減速后傳動至輸出舵盤。舵機的輸出軸和位置反饋電位計是相連的，舵盤轉動的同時，帶動位置反饋電位計，電位計將輸出一個電壓信號到控制電路板，進行反饋，然后控制電路板根據所在位置決定電機的轉動方向和速度，從而達到目標停止。 舵機的基本結構是這樣，但實現起來有很多種。例如電機就有有刷和無刷之分，齒輪有塑料和金屬之 分，輸出軸有滑動和滾動之分，殼體有塑料和鋁合金之分，速度有快速和慢速之分，體積有大中小三種之分等等，組合不同，價格也千差萬別。例如，其中小舵機一般稱作微舵，同種材料的條件下是中型的一倍多，金屬齒輪是塑料齒輪的一倍多。需要根據需要選用不同類型 。 舵機的輸入線共有三條，紅色中間，是電源線，一邊黑色的是地線，這輛根線給舵機提供最基本的能源保證，主要是電機的轉動消耗。電源有兩種規格，一是 ，一是 ，分別對應不同的轉矩標準，即輸出力矩不同， 對應的要大一些，具體看應用條件；另外一根線是控制信號線， Futaba的一般為白色， JR 的一般為桔黃色。另外要注意一點， SANWA 的某些型號的舵機引線電源線在邊上而不是中間，需要辨認。但記住紅色為電源，黑色為地線，一般不會搞錯。 舵機的控制信號為周期是 20ms 的脈寬調制（ PWM） 信號，其中脈沖寬度，相對應舵盤的位置為 0－ 180 度，呈線性變化。也就是說，給它提供一定的脈寬，它的輸出軸就會保持在一個相對應的角度上，無論外界轉矩怎樣改變，直到給它提供一個另外寬度的脈沖信號，它才會改變輸出角度到新的對應的位置上。舵機內部有一個基準電路，產生周期 20ms， 寬度 的基準信號，有一個比較器，將外加信號與基準信號相比較，判斷出方向和大小，從而產生電機的轉動信號。由此可見，舵機是一種位置伺服的驅動器，轉動范圍不能超過 180 度，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的驅動當中。比方說機器人的關節、飛機的舵面等。 常見的舵機廠家有：日本的 Futaba、 JR、 SANWA 等，國產的有北京的新幻想、吉林的振華等。現舉 Futaba S3003 來介紹相關參數，以供大家設計時選用。之所以用3003 是因為這個型號是市場上最常見的，也是價格相對較便宜的一種（以下數據摘自Futaba 產品手冊）。 尺 寸 (Dimensions)： mm 重 量 (Weight)： g 14 工作速度 (Operating speed)： sec/60176。() sec/60176。() 輸出力矩 (Output torque)： () () 由此可見，舵機具有以下一些特點： 體積緊湊，便于安裝； 輸出力矩大，穩定性好； 控制簡單，便于和數字系統接口； 正是因為舵機有很多 優點，所以，現在不僅僅應用在航模運動中，已經擴展到各種機電產品中來，在機器人控制中應用也越來越廣泛。 圖 數字舵機正面 功能描述 Programm Reset 恢復 出廠設置 Programm DB Width 設置死區 的范 Programm cw/ccw 設置轉動方向：反時針 /順時針 Programm Speed 設置速度 Programm FSOnOff 失控保護開關 Programm EPAneuFS 設置終點、中點和失控保護點 Measure Pusle 測量接收機提供給舵機的電壓 Measure Voltage 測量接收機提供給舵機的電壓 STest Auto 自動檢測舵機 STest Manual 手動檢測舵機 自動變光模塊電路的設計 它主要是由光傳感器 ， 繼電器等部 件組成。當汽車會車時，本裝置能根據雙方汽車的光照強度，各自自動熄掉自己汽車的遠燈。打開近燈。會車后，又能使車燈迅速恢復初始工作狀態。它的問世為汽車司機同志提供了一種理想的汽車安全行駛裝置。 15 圖 光敏電阻 光敏電阻的介紹 簡介 ： 光敏電阻（簡稱 CdS）是一種特殊的電阻，簡稱光電阻，又名光導管。它的電阻和光線的 強弱有直接關系。光強度增加，則電阻減小；光強度減小，則電阻增大 。 光敏電阻性能特點：環氧樹脂封裝；可靠性好；體積小；靈敏度高；反應速度快；光譜特性好。應用范圍：照相機自動測光；室內光線控制；工業控制；光控燈；光電控制；報警器；光控開關；電子玩具；電子驗鈔機等。 結構 ： 通常，光敏電阻器都制成薄片結構，以便吸收更多的 光能 。當它受到光的照射時，半導體片（光敏層） 內就 激發出電子 — 空穴對，參與導電，使電路中電流增強。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的 電極 常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。一般光敏電阻器結構如右圖所示。光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母 “ R” 或 “ RL” 、 “ RG” 表示 。 工作 原理 ： 光敏電阻的工作原理是基于內光電效應。在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。通常采用涂敷、噴涂、燒結等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻 體及梳狀歐姆電極 接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內，以免受潮影響其 靈敏度 。在黑暗環境里，它的電 阻值很高，當受到光照時，只要 光子 能量大于半導體材料的禁帶寬度，則價帶中的 電子 吸收一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產生一個帶 正電荷 的空穴，這種由光照產生的電子 — 空穴對了半導體材料中載流子的數目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發產生的電子 — 空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。在光敏電阻兩端的 金屬電極 加上電壓，其中便有 16 電流通過，受到波長的光線照射時，電流就會隨光強的而變大，從而實現光電轉換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件， 使用時既可加 直流電壓 ，也加 交流電壓 。半導體的導電能力取決于半導體導帶內載流子數目的多少。 圖 變光模塊電路 系統電源穩壓電路 系統穩壓電路是把 較高的電壓降到自己的所需要的穩定電壓，本設計的把 DC9 降到穩定的 5V電壓，給單片機，電位計，二極管和舵機提供電源，使那些硬件能正常而且安全的工作，防止硬件燒壞或者不能正常工作，影響設計的效果。 圖 系統電源部分電路原理 7805芯片 X78XX 系列是三端正電源穩壓電路，它的封裝形式為 電壓輸應用非常廣泛。每種類型由于內部電流的限制，以及過熱保護和安全工作區的保護，使它基本上不會損壞。如果能夠提供足夠的散熱片 ，它們就能夠提供大于 17 輸出電流。雖然是招安照固定電壓值來設計的，但是當接入適當的外部器件后，就能獲得各種不同的電壓和電流。 圖 7805 芯片 電源適配器 電源適配器 （ Power adapter）是小型便攜式電子 設備及電子電器的供電電源變換設備，一般由外殼、電源變壓器和整流電路組成，按其輸出類型可分為交流輸出型和直流輸出型；按連接方式可分為插墻式和桌面式。廣泛配套于電話子母機、游戲機、語言復讀機、隨身聽、筆記本電腦、蜂窩電話等設備中。 如圖所示，在電源適配器（下面稱 adapter）的標簽上面一般會有幾項是需要注意的。 圖 適配器 是 adapter 的 型號，例如這顆 adapter 的型號是 PA165066， 它告訴了我們幾個信息，就是它的廠商、瓦數等， PA開頭的一般就是 LITEON 公司出產的， 1650就是說明這個 adapter 是 65W 的 ， 1750 的就是 75W 的 ， 90CD/SB 的就是 90W 的；第二就是 adapter 的 INPUT（輸入） ，在中國通用的一般是 100240V~5060Hz，這說明這顆 adapter 可以在 100V240V 的電壓下面正常工作；第三就是 adapter的 OUTPUT(輸出 )，兩個數字可以很快速的算出這個 adapter 得瓦數，例如這個adapter， 19*=，說明這個就是 65W 的 adapter。 多數筆記本電腦的 電源適配器可以適合用於 100～ 240V 交流電 (50/60Hz)。基本上大部份的筆記本電腦都把電源外置，用一條電源線和主機連接，這樣可以縮小主機的 體積 和重量，只有極少數的機型把電源內置在主機內。 18 在電源適配器上都有一個銘牌，上面標示著 功率 ，輸入輸出 電壓 和電流量等指標，特別要注意輸入電壓的范圍，這就是所謂的 “ 旅行電源適配器 ” ，如果到 市電 電壓只有 110V 的國家時，這個特性就很有用了，有些水貨筆記本電腦是只在原產地銷售的 ，沒有這種兼容電壓設計，甚至只有 110V 的單一輸入電壓，在我國的220V市電電壓下插上就會燒毀。 電容 電容（或電容量， Capacitance）指的是在給定電位差下的電荷儲藏量；記為 C，國際單位是 法拉 （ F）。一般來說，電荷在電場中會受力而移動，當導體之間有了介質，則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導體上；造成電荷的累積儲存，最常見的例子就是兩片平行金屬板。也是 電容器 的俗稱。 一、電容的分類和作用 電容 (Electric capacity)，由兩個金屬極，中間夾有絕緣材料（介質）構成。由于絕緣材料的不同，所構成的電容器的種類也有所不同：按結構可分為：固定電容，可變電容，微調電容。按介質材料可分為：氣體介質電容，液體介質電容，無機固體介質電容，有機固體介質電容電解電容。按極性分為：有極性電容和無極性電容。 我們最常見到的就是電解電容 。 電容 在電路中具有隔斷直流電，通過交流電的作用，因此常用于級間耦合、濾波、去耦、旁路及信號 調諧 二、電容的符號 電容的符號同樣分為國內標表示法和國際電子符號表示法，但電容符號在國內和國際表示都差不多，唯一的區別就是在有極性電容上，國內的是一個空筐下面一根橫線，而國際的就是普通電容加一個 ＋ 符號代表正極。 三、電容的單位 電阻的基本單位是： F （法），此外還有 μF（微法） 、 pF（皮法），另外還有一個用的比較少的單位，那就是： nF（），由于電容 F 的容量非常大，所以我們看到的一般都是 μF、 nF、 pF 的單位，而不是 F 的單位。 他們之間的具體換算如下： 1F＝ 1000000μF1μF=1000nF=1000000pF 四、電容的耐壓 單位： V（ 伏特） 每一個電容都有它的耐壓值，這是電容的重要參數之一。普通無極性電容的標稱耐壓值有： 63V、 100V、 160V、 250V、 400V、 600V、 1000V 等，有極性電容的耐壓值相對要比無極性電容的耐壓要低，一般的標稱耐壓值有： 4V、 、 10V、 16V、25V、 35V、 50V、