汽车尾灯

汽车尾灯（精选5篇）

汽车尾灯 篇1

近年来, 随着人们生活水平和收入的增加, 马路上私家车的数量越来越多, 于此同时各类交通事故的数量也随之增加, 特别是在道路的路口经常会出现严重的交通事故。本文根据实际情况设计了汽车尾灯智能控制系统, 这样汽车在进行刹车和转弯时能够提醒后方车辆, 从而有效的减少交通事故数量。

1 电路设计要求及控制原理

汽车在行驶过程中一般会发出“左转弯”、“右转弯”、“超车”、“刹车”和“靠边停车”等信息。本文设计出控制汽车六个尾灯的电路, 具体要求当汽车在正常的直行的过程中, 所有的灯全部熄灭;当汽车右转弯时, 汽车右面的3个尾灯从左到右依次亮灭;当汽车左转弯时, 汽车左面的3个尾灯从右到左依次亮灭;当汽车刹车时, 汽车的6个尾灯同时闪烁。用六个LED灯分别代表汽车尾部两侧的三个灯, 另外使用两个开关代表转弯信号, 一个开关代表左转弯, 另一个代表右转弯信号。如果两个开关同时接通时, 代表汽车紧急刹车, 六个灯同时闪烁用于警示过往的行人和车辆。表1清晰的表示出汽车尾灯的设计要求。

汽车尾灯智能控制电路包括三部分—驱动电路、控制电路和显示电路。因为当汽车转弯时需要控制三个LED灯循环闪烁, 因此要使用三进制的计数器控制尾灯按照要求顺次点亮闪烁。将6个指示灯连接到译码器相应的输出端, 通过改变其输入控制灯循环亮灭。根据给定条件下指示灯的开关状态, 从而得出汽车尾灯相关的逻辑功能表。

2 电路设计

2.1 驱动电路的设计

尾灯智能控制电路主要包括驱动电路、开关控制部分、显示部分和时钟部分。对于驱动电路的设计主要任务是构建一个同步的三进制计数器。本文使用十进制计数器74160N采用置数法制成三进制计数器。进行重新置数时首先令接地状态外为0, 当=0100时因为74160N的输入端是低电平有效, 所以将的一端经过一个非门后连接到74160N的输入端 (LOAD端) 。

另外, 使用74L138C型的3-8译码器, 产生对应着三位二进制表示的8中状态的输出信号, 138译码器8种输入代码对应着输出端唯一一根输出线上的高电平信号。在上文已经利用十进制计数器制成了三进制计数器, 即有11、10、00这三种状态, 这样只需要在138译码器的输入端增加一个控制开关就可以组成000、100、010、001、101、110这六种不同的状态。

2.2 显示电路和开关控制电路的设计

138译码器的输出的控制信号, 设计中要求我们需要出现全部尾灯闪烁状态, 此时我们就要把时钟脉冲考虑进来, 对G1而言, 高电平有效, 需要尾灯闪烁时, 此时我们可以考虑令其处于低电平0状态。由于译码器为输出低电平有效, 探测器为高电平有效, 所以我们考虑在探测器输入端加一与非门, 除刹车外, 与非

门的另一端均为高电平;其他情况为时钟脉冲, 此端标记为A。两个开关有四种状态, 我们令每个开关的两端分别接地和5V电源。通过上面的分析可知, CLK、K1、K2和A之间是相互联系的, 通过卡诺图化简可知,

A=K1'+K2'+CLK

由此能够得到开关控制的真值表, 通过分析真值表可知, G1、K1、K2构成异或关系。综合上面分析可以得到尾灯控制电路图。

3 电路仿真验证

根据上文控制原理图, 使用Multisim软件进行相关的控制仿真, 在软件上根据原理图连接好每一个元件, 同时将时钟脉冲设置为50Hz, 然后对汽车尾灯的控制电路进行仿真验证。

首先验证汽车在正常的行驶过程中的状态。按下键盘上的C和D两键, 使两开关接地, 如果各探测器灯均处于熄灭状态。即实现正常行驶。接着验证汽车在进行左转弯和右转弯时的状态。反复按下D键, 上面的三个探测器的灯循环依次点亮。反之, 下面的三个探测器依次点亮。即实现左/右转弯的功能。最后验证汽车处于刹车时的状态。同时按下C、D两个按键使六个LED灯同时闪烁表示刹车, 提醒过往的行人和车辆注意。

4 结论

随着社会经济的快速发展, 公路上的车辆日渐增多同时交通事故的数量也日益增加, 汽车尾灯能够将其行驶状态很好的告知路人和周围行驶的车辆, 提高汽车行驶的安全性。本文设计了汽车尾灯智能控制电路, 并且进行了验证, 通过验证可以这种控制电路能够很好的实现对汽车尾灯的智能控制。

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础 (第5版) [M].北京:高等教育出版社, 2006.

[2]刘雅琨, 冷刘伟.汽车尾灯智能控制电路设计[J].科技经济市场, 2011 (10) :32-34.

汽车尾灯 篇2

doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。

一.概述

汽车尾灯控制电路是很常用的工作电路,在日常的生活中有着很广泛的应用.汽 车行驶时,会出现正常行驶,左转弯,右转弯,刹车四种情况,针对这四种情况可以 设计出汽车尾灯的控制电路来表示这四种状态.设计一个汽车尾灯控制电路,技术指标如下: 假设汽车尾部左右两侧各有 3 个指示灯(用发光二极管模拟);汽车正常运行时指示灯全灭;汽车左转弯时,左侧 3 个指示灯按左循环顺序点亮;汽车右转弯时,右侧 3 个指示灯按右循环顺序点亮;临时刹车时所有指示灯同时闪烁.二.方案论证

方案一: 汽车尾灯控制电路主要由 D 触发器逻辑电路,左转,右转控制电路,刹车控制电 路构成.首先将脉冲信号 CLK 提供给 D 触发器逻辑电路.用三片 D 触发器设计一个逻辑电路可以产生 001,010,100 的循环信号.将此信号作为左转,右转的原始信号.设置左转控制开关和右转控制开关.通过开关的控制将左转,右转的原始信号通过逻辑电路分别输出到左,右的 3 个 汽车尾灯上.这部分电路起到信号分拣的作用.设置刹车控制开关,将脉冲信号 CLK 提供给刹车控制电路.当开关置为刹车信号时,分拣之后的信号通过逻辑电路实现刹车时所有指示灯随 着时钟信号 CLK 全部闪烁的功能.最终得到的信号即可输出到发光二极管上,实现所需功能.方案一原理框图如图 1 所示.1 CLK D 图 1 方案一原理框图

方案二: 汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路,三进制计数器,译码电路,显示,驱动 电路构成.由于汽车左或右转弯时,三个指示灯循环点亮,所以用三进制计数器控制译码器 电路顺序输出低电平,从而控制尾灯按要求点亮.首先,设置两个可控制的开关,可产生 0 0,0 1,1 0,1 1 四种状态.开关置为 0 0 状态时,表示汽车处于正常运行状态.开关置为 0 1 状态时,表示汽车处于右转弯的状态.开关置为 1 0 状态时,表示汽车处于左转弯的状态.开关置为 1 1 状态时,表示汽车处于刹车的状态.其次,设计电路实现所需达到功能.三进制计数器可用两片 D 触发器构成.译码电路可用 3 线—8 线译码器 74LS138 和 6 个与非门构成.显示,驱动电路由 6 个发光二极管和 6 个反向器构成.2 方案二原理框图如图 2 所示.显示,驱动电路

开关控制电路

译码电路

三进制计数器

图 2 方案二的原理框图

最终方案为方案二.电路设计 三.电路设计

1.时钟脉冲电路 由 555 定时器构成的多谐振荡器电路如图 3 所示.12V Vs 1 28.86k R1 4 8 VCC RST DIS THR TRI CON GND 1 OUT 3 6 57.72k R2 7 8 CP 7 6 2 5 10nF C 10nF Cf 0 LM555CM Timer 图 3 由 555 构成的多谐振荡器

接通电源后,电容 C 被充电,Vc 上升,当 Vc 上升到 2/3Vcc 时,触发器被复位, 此时 Vo 为低电平,电容 C 通过 R2 和 T 放电,使 Vc 下降.当 Vc 下降到 1/3Vcc 时, 触发器又被复位,Vo 翻转为高电平.周期 T 为: T=(R1+2R2)Cln2≈0.7(R1+2R2)C 这样,通过控制电容充放电时间,使多谐振荡器产生时钟信号.2.开关控制电路 开关控制电路如图 4 所示.3 VCC 5V VCC J1 Key = A 10 R1 200? 0 U7B U15B 12 C G VCC 5V U3A VCC 74LS136D J2 Key = B 11 R2 200? 0 13 74LS00D 74LS04D U9B D U16A 14 74LS00D CP 74LS10D 图 4 开关控制电路

电路通过控制开关 A,B 的断开和闭合,实现正常行驶,左转弯,右转弯,刹车四 种状态.AB 置为 0 0 状态时,表示汽车处于正常运行状态.AB 置为 0 1 状态时,表示汽车处于右转弯的状态.AB 置为 1 0 状态时,表示汽车处于左转弯的状态.AB 置为 1 1 状态时,表示汽车处于刹车的状态.3.三进制计数器 原理图如图 5 所示.4 VCC 5V 2 ~1PR 4 1 1J 1CLK ~1Q ~1CLR 3 14 1Q 15 U2A A VCC 16 1K 74LS76D 1 3 2 2 U2B 1Q 15 ~1PR 4 1 1J 1CLK ~1Q ~1CLR 3 14 B 16 1K 74LS76D 图 5 三进制计数器原理框图

4.译码,显示驱动电路 译码,显示驱动电路如图 6 所示.VCC U4A 74LS00D U5A 9 U10A LED1 23 R3 17 200 5V A B1 2 C 3 6 G4 5 U1 A B C G1 ~G2A ~G2B Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 15 14 13 12 11 10 9 7 74LS04D U11A LED2 3 10 24 R4 18 16 200 74LS00D 74LS04D 4 U6A U12A 5 LED3 11 25 R5 19 6 7 8 200 74LS04D U13A LED4 R6 12 20 26 200 74LS00D 74LS04D U8A U14A LED5 R7 13 21 27 200 74LS00D 74LS04D U9A U15A LED6 R8 14 22 28 200 74LS00D 74LS04D 74LS00D U7A 0 74LS138D VCC 图6 译码,显示驱动电路 5 四,性能的测试

利用 Multisim10 进行测试和仿真.1.当汽车正常行驶时,AB 置为 0 0 状态,指示灯全灭.仿真结果如图 7 所示.图7 正常行驶仿真结果

2.当汽车左转弯时,AB 置为 1 0 状态,左侧 3 个指示灯按 LED1->LED2->LED3 顺 序循环点亮.仿真结果如图 8 所示.6 图8 左转弯仿真结果

3.当汽车右转弯时,开关置为 0 1 状态,右侧 3 个指示灯按 LED4->LED5->LED6 顺 序循环点亮.仿真结果如图 9 所示.7 图9 右转弯仿真结果

4.当汽车刹车时,AB 置为 1 1 状态,所有指示灯全部随着时钟信号闪烁.仿真结果如图 10 所示.8 图 10 刹车仿真结果

五.结论

电路的主要特点是选用简单常见的元器件,充分利用所学知识.通过仿真结果可以看出,符合任务书中所要求的性能指标,完成所需功能.六.性价比

本电路采用的都是简单且常见的元器件, 价格相对便宜, 性能基本符合技术要求.适用于对技术要求不是十分严格的电路.因此,本电路的性价比较高.七,课设体会及合理化建议 课设体会及合理化建议

这次总的说来收获很大,但在独立设计过程中着实也遇到了不少困难.比如开始 时不知用什么逻辑器件使输出为 001,010,100 的循环,以使指示灯按一定的顺序依 次点亮, 后经过与同学的讨论最终使问题得到了解决, 我想这也是最吸引我们的地方, 当真正投入时才发现乐在其中.一开始对软件不熟悉,刚进行上机设计时很不顺手,遇到不少麻烦,经过自己的 学习和老师的指导,才完成了电路的设计并成功进行了仿真.9 参考文献

[1] 刘修文主编.实用电子电路设计制作.[M]北京:中国电力出版社,2005 年 [2] 朱定华主编.电子电路测试与实验.[M]北京:清华大学出版社,2004 年 [3] 路勇主编.电子电路实验及仿真.[M]北京:北京交通大学出版社,2004 年 [4] 阎石主编.数字电子技术.[M]北京:高等教育出版社,2006 年 [5] 谢自美主编.电子线路设计实验测试.[M]武汉:华中科技大学出版社,2006 年 [6] 华满清主编.电子技术实验与课程设计.[M]北京:机械工业出版社,2005 年

附录Ⅰ 附录Ⅰ 总电路图 11 附录Ⅱ 附录Ⅱ 元器件清单

序号 编号 名称 型号 数量

R1, R2, R3, R4, R5, R6, 电阻 R7,R8, R9 R10 LED1,LED2, LED3,LED4, LED5,LED6, U2A,U2B, U10A,U11A, U12A,U13A, U14A,U15A, U15B, 电阻 电阻 200 8 2 3 28.86k 57.72k 1 1 4 发光二极管 LED 6 5 JK 触发器 74LS76 2 6 非门 74LS04 7 7 U4A,U5A,U6A, U7A,U7B,U8A, 与非门 U9A,U9B 74LS00 8 9 10 11 12 U16A, 与非门 直流电源 直流电源 74LS10 5V 12V DIPSW1 1 4 1 2 J1,J2, 开关

汽车尾灯 篇3

PLC采用可以进行编制程序的存储器, 实现内部存储数据和执行算术运算, 通过模拟式或数字式的输入和输出, 专门为在工业环境下而设计的数字运算操作电子装置, 可以控制各个类型的生产过程或是机械。PLC具有体积小, 灵活、重量轻, 价格便宜, 抗干扰能力强, 高可靠性, 功能强大, 易学易用等特点, 已经广泛应用于各个行业, 本系统基于PLC实现设计方案。

1 系统整体方案

1.1 系统控制基本要求

汽车尾部左右两侧各有3个指示灯。

(a) 汽车正常运行时灯全灭;

(b) 汽车右转时, 汽车尾部右侧3个指示灯实现依次顺序点亮;

(c) 汽车左转时, 汽车尾部左侧3个指示灯实现依次顺序点亮;

(d) 临时刹车时要求所有指示灯同时闪烁;

(e) 能够调节各灯闪烁的间隔时间。

PLC对汽车尾灯进行控制, 在PLC的基础之上通过4个输入端子对汽车的转向、刹车以及正常行驶进行控制, 在通过PLC内部的辅助继电器时, 进行下一步控制, 然后在定时器的作用下将汽车尾灯的循环点亮和闪烁进行控制, 图1为汽车尾灯控制系统框架[1]。

最后通过输出端子对尾灯的LED发光二极管进行输出驱动, 最后点亮LED从而达到设计目的。

1.2 系统主电路

开关来表示汽车四种运行模式:正常行驶, 左转, 右转, 刹车。当汽车正常行驶时, 汽车中6个LED灯的电路会被辅助继电器切断以达到正常行驶车灯全灭的效果;刹车时6个LED灯会被与刹车相关的辅助继电器接通, 再由定时器控制。辅助继电器一端的常闭触点会断开, 从而车灯全灭, 然后定时器在断电后复位, 辅助继电器接通常闭触点闭合车灯再次全亮, 就这样循环实现车灯在刹车的时候闪烁的效果。转向的时候, 位于转向侧的3个LED车灯会在辅助继电器控制下依次亮起。

2 系统软件设计体系

2.1 系统顺序功能图

图2中用M8002激活初始步M6, M6被激活后, 当转换X1为“1”的时候, 即左转弯闭合, 表示汽车开始左转M1变为激活步, 从而驱动Y0、Y1、Y2、T21、T22、T23从而驱动相应的信号灯循环点亮。当X2为1的时候, 即右转弯闭合, 汽车此时开始右转M2变为激活步, 从而驱动Y3、Y4、Y5、T21、T22、T23, 从而驱动相应的信号灯循环点亮。当X3为1的时候, 即刹车闭合, 此时汽车处于刹车状态, M3变为激活步, 从而驱动Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、T14、T15, 从而驱动相应的信号灯闪烁。当X4为1的时候, 即汽车正常行驶状态闭合, 此时的汽车处于正常行驶状态, 车灯全灭, 所以此时M4变为激活步, 将Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5线路全部断开, 达到车灯全部熄灭的要求。

2.2 系统程序梯形图

图3为系统梯形图。

2.3 系统程序设计

对应PLC程序如下:

以上所列指令表中, PLC会以逐句扫描的方式来完成这些指令的使用, 从而对汽车尾灯的变化进行控制, 当X0为1时辅助继电器M6闭合, 从而接通将X0自锁, 汽车处于启动状态, 这时可以对汽车进行操作了。

当X1为1的时候M1闭合将X1自锁, 左转向同时M1常闭触点断开, 此时无法进行右转向, 起到互不干扰和制约的作用。

当X3为1时汽车处于刹车状态, 此时M3闭合X3自锁。当X4为1时汽车处于正常行驶状态, M4闭合X4自锁, 但这个时候如果某个转向灯打开或者司机踩了刹车的话, 尾灯就必须按规律点亮, 所以此处加了转向和刹车的辅助继电器的常闭触点, 当汽车处于转向或者刹车的时候, X4所对应的线路断开, 车灯可以亮起。

3 系统仿真

3.1 左转向灯仿真

图4为左转向第一个LED灯亮仿真图, 通过定时器控制转向灯时间间隔为500 ms。

3.2 刹车仿真

图5为刹车灯在刹车时全亮仿真, 输入端子不变, 定时500 ms正常行驶时全灭。

4 小结

本系统完成了硬件整体电路设计和对应软件程序梯形图, 程序代码, 最后调试过程中完成了仿真, 达到了设计要求和预期效果, 能够控制LED在要求方式下进行点亮。

摘要：本设计以汽车尾灯控制为目标, 利用梯形图完成相应程序, 由PLC内部扫描程序, 实现PLC控制逻辑, PLC内部辅助继电器在输入端子控制下, 达到了汽车尾灯在控制点亮效果, 系统实现了设计要求。

关键词：汽车尾灯,PLC,继电器,梯形图

参考文献

[1]谢自美.电子线路设计.实验.测试[M].武汉:华中科技大学出版社, 2006:50-72.

[2]邱关源.电路[M].第4版.北京:高等教育出版社, 2004:58-77.

[3]杨帮文.新型集成器件实用电路 (修订版) [M].北京:电子工业出版社, 2006:46-59.

[4]姚福安.电子电路设计与实践[M].济南:山东科学技术出版社, 2002:8-22.

智能尾灯在防止汽车追尾中的应用 篇4

关键词：防追尾,智能尾灯,汽车

(一) 背景

自上世纪80年代中国开始出现私人汽车, 到2003年社会保有量达到1219万辆, 私人汽车突破千万辆用了近20年, 而突破2000万辆仅仅用了3年时间。2010年, 我国汽车的保有量达到了7000万辆。随着我国汽车保有量的不断增加, 交通事故发生数量一直居高不下, 造成了大量人员伤亡和经济损失, 见图1。仅我国2009年一年因交通事故死亡的人数高达9.1万人[1], 相当于每天有两架波音747飞机失事。据新华社报道, 中国每一万辆汽车的车祸死亡率是发达国家的几十倍。2003年中国的万车死亡率是43.5人, 同年美国只有1.7人, 德国1.37人, 日本1.1人。据我国交通部统计数据表明, 2009年, 全国共发生道路交通事故238351起, 造成67759人死亡、275125人受伤, 直接财产损失9.1亿元。可以说我国一直是全球交通事故死亡人数最多的国家, 在国家“十二五”发展规划纲要中, 降低交通事故的数量、减少人员和财产损失任是重大课题之一。

特别值得人们关注的是, 在诸多交通事故中, 汽车追尾则是最常见的交通事故之一, 而且在交通事故中占据着很高的比例。据统计, 汽车追尾事故约占美国汽车碰撞事故的20%[3], 造成每年1, 600人死亡和700, 000人受伤。而在德国, 汽车追尾事故则占到了交通事故的17%, 同样造成了大量的人员伤亡和经济损失。在我国近几年的交通事故统计中, 汽车追尾事故均超过了30%。在汽车行驶过程中, 疲劳驾驶、注意力不集中、超速、违章停车、恶劣天气和频繁刹车往往是造成追尾事故发生的主要原因。交通密度大的城市道路往往是汽车追尾事故的高发地段, 而高速公路更是多车连环追尾重大交通事故的多发地段。那么怎样才能有效地预防汽车追尾事故的发生, 减少不必要的损失呢?

经研究表明, 追尾事故发生的原因当中, 后车驾驶员反应不及时和反应疲劳占到了事故比例的50%以上。同时传统的乘用车一般采用刹车尾灯组, 即一对刹车尾灯和一个高位刹车灯, 来提示后车防止追尾, 但目前系统的灯光方式所表达出的信息量过于单一。因为仅通过刹车尾灯组同时亮起来表达前车处于刹车状态, 不仅不能区分紧急刹车与普通刹车, 而且频繁亮起也容易让后车驾驶员视觉疲劳从而放松警惕, 所以不能有效地防止追尾事故的发生。如何通过有效的手段减少驾驶员的疲劳并使刹车尾灯能表示更丰富的信息, 成了多数汽车企业和研发机构的研究重点。

(二) 视觉对灯光闪烁频率的敏感性

在驾驶人的感觉系统中, 视觉尤为重要。研究表明, 驾驶人视觉所获得的信息占全部信息的80%以上。因此, 在行车过程中, 驾驶人视觉能力的高低直接关系到驾驶人的驾驶行为, 因此对行车安全起着决定性的作用。

通过试验表明, 灯光的闪烁频率对人视觉敏感度的影响差异是显著的, 如下图2:

由上图可见, 视觉对灯光的闪烁特性以17Hz到21Hz的范围内最为敏感, 相应的灯光语言的设计将以此作为理论基础。

(三) 汽车尾灯主动安全控制的现状

汽车尾灯主动安全控制即通过不同的灯光方式吸引驾驶人员的注意力, 更为有效防止追尾事故的发生。例如:一向以注重安全著称的VOLVO轿车已经在其S80款高档轿车上装备有紧急刹车灯闪烁系统。当强力制动减速度达到1g以上时, 串接于刹车灯开关的刹车灯闪烁控制装置自动驱动继电器快速间隔吸合, 让高位刹车灯快速闪烁以警示后方车辆注意减速。同时, 汽车停止后, 危险警告灯也会自动接通向后方来车提供警示, 有效避免再次发生事故;在奔驰S级轿车上, 装备了Flashing brake light技术, 闪烁式刹车灯在急刹车时可以不停地闪烁, 以提醒后续车辆采取相应的减速措施, 见图3;而宝马公司则另辟蹊径采用了双段式刹车灯技术, 这套系统是通过刹车灯的亮度和点亮面积来表现驾驶员施加刹车力的大小, 提醒后方驾驶员注意减速, 及时采取适当的措施防止追尾;东风标致206装备有主动防追尾安全系统, 在紧急制动时, 危险警示灯自动频闪, 尽早提醒后面车辆, 预防后车追尾。

(四) 汽车尾灯主动安全控制的扩展应用

汽车尾灯也逐步向汽车智能尾灯升级, 即在原有的功能中加入测距的功能。将测距仪安装在车辆后部, 实时测量后车距自车的距离, 进而得到两车的相对速度, 根据特定安全距离模型智能判断安全等级, 实施相应安全预警。一般结构如图所示:

1.测距传感器

测距传感器的使用一般分为:声学类、电磁类、光学类三种:

(1) 声学类 (超声波防追尾仪)

超声波防追尾仪的原理简单, 成本低、制作方便。但超声波防追尾仪在应用上有一定的局限性, 这是因为:第一超声波的传输速度低;第二受天气影响较大, 不同的天气条件下传播速度不一样;第三测距距离较近, 对于远距离的障碍物, 由于反射波过于微弱, 使得灵敏度下降。所以这项技术主要应用在汽车倒车防撞系统上。

(2) 电磁类 (毫米波雷达防追尾仪)

毫米波测距雷达可以分为脉冲测距雷达和连续波测距雷达两种。

虽然脉冲雷达的原理简单, 但在具体技术实现上, 脉冲测距存在一定难度。并且由于脉冲测距需在很短的时间内发射大功率的脉冲信号, 通过脉冲信号控制雷达的压控振荡器从低频瞬时跳变到高频, 因此它在硬件结构上比较复杂, 造价高。

目前汽车在应用领域研究较多的连续波雷达的测距方式是调频连续波测距方式。其基本原理是它发射的连续调频信号遇到前方目标时, 会反射回与发射信号有一定延时的回波, 根据多普勒等原理对回波信号进行分析处理, 从而得出两车相对速度、两车相隔距离等信息。

连续波雷达的突出优点是能穿透泥土和飞溅物“看到”物体;并且窄波束和宽波束均可使用, 因而能够把波束宽度调制得适于特殊用途。

其主要缺点是微波和毫米波频段的电磁装置成本相对较高。

(3) 光学类 (红外防追尾仪, 激光防追尾仪)

(1) 红外防追尾仪。红外防追尾仪的原理是通过发射并接收前方物体反射回的红外线, 计算出两者的时间差, 以时间差和光速计算出两车的距离。红外防追尾仪实现技术简单, 成本低廉, 且尺寸小。主要缺点是响应时间过长, 使驾驶员得到的提前报警时间常常不足以躲避碰撞, 反射波随距离的增长衰减较大, 所以探测距离短不满足高速公路的要求, 并且受天气、雨、雾、尘埃等环境因素影响较大。

(2) 激光防追尾仪。目前在汽车上应用较广的激光测距系统可分为非成像式激光雷达和成像式激光雷达。

A.非成像式激光雷达可以分为脉冲式和连续波式两种。

脉冲式激光测距的原理是通过激光测距仪向目标发射激光束, 当信号碰到前方目标被反射回来后, 记录激光往返的时间间隔, 然后用光速乘以往返时间的1/2, 即可获得目标的距离。

连续波激光测距的原理是利用连续调制的激光光束照射被测目标, 通过测量光束往返中产生的相位变化, 换算出被测目标的距离, 连续波激光测距误差仅有百万分之一。

其中脉冲激光测距雷达由于实现技术比较容易, 所以其应用最为普遍。

B.成像式激光雷达又可分为扫描成像激光雷达和非扫描成像激光雷达。

扫描成像激光雷达把激光雷达同二维光学扫描镜结合起来, 利用扫描器控制激光的射出方向, 通过逐点扫描整个视场, 即可获得视场内目标的三维信息。

非扫描成像式激光雷达将光源发出的经过强度调制的激光经分束器系统分为多束光后沿不同方向射出, 照射待测区域。由于非扫描成像激光雷达测点数目大大减少, 从而提高了系统三维成像速度。

由于激光具有高单色性、高方向性等特点, 因此激光束近似直线, 很少扩散, 波束能量集中, 传输距离远。因此激光雷达防追尾仪具有探测距离远、精确性高、抗电磁干扰能力良好、尺寸小等特点。

但激光的灵敏度易随恶劣的天气状况及光学元件的污染而下降。同时, 激光的发射能量必须限定在人眼安全水平范围之内。

2. 控制单元

控制单元接收状态感知单元传递过来的自车速度、后车距离, 计算出后车的速度、加速度, 与设定的危险值比较、判断目前车辆所处的危险等级, 向控制单元发出指令。主要结构图如图6:

目前可供选用的主要基于:单片机系统、DSP系统、arm系统、FPGA系统、微机系统。

各系统的车载能力各有强弱, 单片机系统速度较慢, 但成本低廉, 使用较为广泛;微机系统功能强大, 可以多任务执行, 但价格昂贵, 稳定性较差。

3. 执行单元

执行单元一般包括:声音驱动执行系统、车灯驱动执行系统、制动和加速执行系统等。其中的制动和加速执行系统因为目前技术容易导致误操作, 引起更为严重的后果, 所以鲜见使用。

声音驱动执行系统以声音提示的方式给本车驾驶员预警;车灯驱动执行系统主要正对后车的预警。

(五) 结论

随着人们对安全要求的提高以及计算机和微电子工艺的发展, 使得现代数字系统与汽车的集成进入了新的阶段, 电子系统在整车的零部件比重中将不断增加, 智能尾灯作为其中的一个重要分支必然越来越受到各厂家的重视。

参考文献

[1]2009年全国道路交通事故统计, http://www.tranbbs.com/Techarticle/TInformation/Techarticle_68747.shtml.

[2]“万车死亡率”不容文字游戏, http://www.chinanews.com.cn/news/2005/2005-01-19/26/530268.shtml.

[3]有效预防追尾制动灯帮你忙, http://www.autoday.com.cn/news/2008-10-24_16229.html.

[4]张朝刚.汽车驾驶员的视觉特性与行车安全[M].商用汽车, 2001 (9) 48-49.

汽车尾灯 篇5

SUV(Sport Utility Vehicle)指运动型多用途汽车,通常是以轿车平台为基础,在一定程度上既具有轿车的舒适性,又具有一定越野性的车型。SUV型汽车因具有动力强、乘坐舒适以及价位宽泛等特点,目前已经成为最受消费者欢迎的主要车款之一[1]。SUV汽车的后尾灯通常是由转向灯、刹车灯、倒车灯以及雾灯所组成的光效良好的LED灯组,可以起到提示的作用,提示后车此时前车的行进状态,有利于避免发生行车意外。

在SUV汽车车身曲面外覆盖件的设计过程中,不仅要满足光顺性、连续性以及准确性的基本要求,同时也要体现设计师的思想和美学理念。因此,SUV车身曲面的质量分析已经成为车身设计过程的重要环节。后尾灯不仅是SUV汽车典型的曲面外覆盖件,而且需要与后背门、后包角以及侧围相互配合,以形成光顺质量良好的汽车尾部曲面。

近年来,研究人员对汽车车身外覆盖件的研究主要集中在整车建模[2]、主要部件,包括引擎盖、车门、保险杠[3,4,5]等的三维模型设计与质量评价以及逆向设计方法在车身设计过程中的应用等[6],而针对SUV汽车后尾灯处多曲面拼接质量分析的文献相对较少。本文采用CATIA V5软件,完成了SUV汽车后尾灯处多个曲面部件的三维设计,并对多曲面之间的拼接质量进行了评价,进而可为后续的车身尾部零部件制造提供可靠的理论依据。

1 建模坐标系

参照《乘用车尺寸代码》(GB/T19234-2003)中的相关规定,建立如图1所示的建模坐标系,其中X和Y基准平面均为竖直方向,X面通过车辆前轮轮轴的中心,Y面通过车辆纵向中心;Z基准平面为通过车轮底部切点的水平面。

2 尾灯处多曲面模型设计

SUV汽车尾灯处主要涉及到后背门、侧围、尾灯以及后包角等曲面,以上曲面外覆盖件不仅具有复杂的外部形状,而且也要求具有严格的装配关系。为了体现SUV汽车的整体视觉美感,要求侧围与后背门之间呈现自然流畅的过渡,即采用光顺质量较高的后尾灯曲面和后包角曲面来代替棱角明显的转折线,进而形成圆滑流畅的汽车尾部外形。因后背门、侧围、尾灯以及后包角曲面的都是采用空间多点创建曲线,多线扫掠创建曲面的设计过程,所以现只着重介绍后背门曲面的设计过程,而其余曲面的设计过程与后背门均有相似之处,不再一一说明。

2.1 创建空间曲线

因后背门具有高度的对称性,同时也为了便于进行后续的曲面质量分析,所以现只设计后背门在Y方向的一半数模。首先在CATIA的“创成式外形设计”工作台中分别创建空间曲线1~7,然后对所有曲线进行光顺处理,最大偏差值设为0.001mm,完成后的7条曲线位置及走向如图2所示。

2.2 生成后背门曲面

首先以曲线1为轮廓线,曲线5为引导线扫掠生成后背门下部曲面,然后再以曲线2为轮廓线,曲线3为引导线扫掠生成后背门上部曲面,最后通过裁剪的方式完成汽车后窗玻璃的制作,完成后的后背门曲面如图3所示。

2.3 多曲面装配

在虚拟环境下,采用距离约束的方式,将后背门、尾灯、后包角以及侧围曲面进行装配,其中尾灯与周围曲面的距离均设为0.5mm,侧围与后包角的距离设为1mm,为方便后背门的开启与关闭,后背门与侧围以及后包角的距离设为2mm,装配完成的SUV汽车后尾灯处曲面如图4所示。

3 曲面拼接质量分析

SUV汽车后尾灯处的后背门、尾灯、侧围以及后包角曲面装配完成后,为了验证设计结果是否符合要求,需要对多曲面间的拼接质量进行分析,常用方法包括等照度线、多截面曲率梳以及高光线等。

3.1 等照度线评价

等照度线评价方法是将等距离的黑色条纹反射到被测曲面上,通过观察条纹的走向及宽窄变化来完成曲面质量的检查。应用“外形分析”工作台中的等照度线分析工具,采用圆柱反射方式得到SUV汽车后尾灯处多曲面的等照度线如图5所示。

通常情况,多曲面之间如果是G0连续(位置连续),则等照度线是相互错位且间断的,如是G1连续(切线连续),虽然等照度线没有错位,但会出现锐角形状,若曲面达到G2连续(曲率连续),等照度线则呈现平滑且自然连续的状态。

从图5可以看出,SUV汽车后尾灯处多曲面的等照度线没有发生错位和间断,走向也呈现一定的规律性,同时线条的宽窄无明显变化,线条之间的间距也非常均匀。以上等照度线方法评价结果充分说明后尾灯处多曲面之间的拼接质量已经达到了曲率连续的要求。

3.2 多截面曲率梳评价

曲面多截面曲率梳评价方法是采用多个距离相等的平行平面切割被测曲面,通过显示平面与被测曲面交线的曲率分布情况完成曲面的质量评价。曲率梳是曲线各点处曲率的矢量集中显示,通过曲率梳工具,可以直观地判断曲面的光顺情况,如曲率出现峰值,说明此处的曲率半径最小;曲率出现拐点,则说明此处曲面的凹凸形状发现了改变。

在SUV汽车尾灯处设置平行于Y、Z基准平面的平面数量均为8,其中Y方向的平面间距为110mm;Z方向间距为145mm。应用“外形分析”工作台中的多截面曲率梳分析工具,分别得到尾灯处Y、Z方向的多截面曲率梳分别如图6(a)、图6(b)所示。

通常情况,多曲面之间若是G0连续,则曲率方向和大小均不一致,G1连续虽然可以达到曲率方向一致,但数值大小不一致,会出现曲率梳的错位,曲面之间如果达到G2连续,则曲面曲率方向和大小均一致。

由图6(a)~图6(b)可以看出,SUV汽车后尾灯处多曲面的曲率梳,在Y方向和Z方向上均没有出现拐点,而是指向了曲面的同一侧,说明尾灯处多个曲面都是单凸的。同时,两个方向上的曲率梳均没有出现错位,说明后尾灯处多曲面之间的拼接质量已经达到了曲率连续的要求。虽然曲面之间的间距引起了曲率梳的间断,但此间断是由曲面之间必须存在的缝隙所引起的,对整体曲面质量分析并无过大影响。

3.3 高光线评价

将线性光源设置在曲面上方的某一恰当位置,高光线是曲面上法矢量与光源间垂直距离为零的所有点所形成的曲线。由于高光线是由无限长的线性光源在曲面上投影所产生的,并且分析结果不随视点的改变而变化,所以高光线是一种简化的反射线。现将光源设置在+X方向处,并向-X方向照射,得到尾灯处的高光线如图7所示。

通常情况,多曲面之间若是G0连续,高光线呈间断分布,G1连续虽然高光线是连续的,但呈扭曲形状;G2连续的曲面则具有连续且光顺光滑的高光线。由图7可以看出,SUV汽车尾灯处多曲面的高光线呈现自然过渡的连续状态,已经说明后尾灯处多曲面之间的拼接质量已经达到了曲率连续的要求。

4 结束语

与实体类零部件设计过程相比,曲面类零部件通常会涉及到空间点、空间曲线等要素,所以设计过程比较繁琐,CATIA V5所提供的多工作台设计模式,为完成复杂型面的产品设计提供了诸多便捷条件。此外,CATIA V5所提供的曲面质量分析可视化工具,包括等照度线、多截面曲率梳、高光线等,可以使设计人员尽早发现曲面产品所存在的问题,有利于提高产品设计质量和缩短设计周期。

SUV汽车后尾灯处多曲面设计及质量分析对于后续的零部件制造具有一定的参考价值。根据尾灯、后背门等曲面的三维模型,可以完成尾灯注塑模具以及后背门冲压模具的试制,对于注塑模具,要充分考虑脱模斜度、浇口的数量和位置、型芯刚度等因素;而对于钣金模具,则需充分考虑定位、回弹、修边等因素。本文只着重介绍了SUV汽车后尾灯处多个曲面零件的设计与质量分析,而后续的零部件制造与安装等仍有待于做进一步的研究。

参考文献

[1]武振锋,段浩,丁旺才.SUV汽车尾门外板A级曲面设计[J].兰州交通大学学报,2014,33(1):196-200.

[2]冯伟,杜礼明.基于CATIA V5自由曲面的车身建模[J].农业装备与车辆工程,2014,52(3):39-42.

[3]武振锋,袁玄成,汪诤.一种轿车前保险杠曲面设计与质量评价[J].机械设计,2013,30(1):59-62.

[4]武振锋,贾凡,基于CATIA的轿车前翼子板曲面造型与质量分析[J].汽车技术,2011(1):54-56.

[5]郭磊,吉晓民,胡钢,等.基于曲面细分与变形的汽车造型设计方法[J].中国机械工程,2013,24(13):1835-1840.