سیستم های روشنایی جلو

معرفی سیستم های روشنایی جلو (AFS)

در این مطلب قصد داریم، در مورد طراحی هایی که به توسعه راه حلهای سازگار با نورپردازی خودرو انجام می شود، بپردازیم. وسایل نقلیه های امروزی با تنظیم دینامیکی چراغ های جلو سعی در بهینه سازی دید در شب دارند. وظیفه ی سیستم های روشنایی جلو (AFS) این است که، چراغ های جلو خودرو را بطور پویا تنظیم کنند تا بدون این که امنیت سایر افراد در جاده به خطر بیفتد، راننده دید بهینه تری در شب داشته باشد. AFS از موتورهای پله ساز برای کنترل زاویه چراغ های جلو در هنگام هدایت وسیله استفاده می شود. علاوه بر این ، سیستم تطبیقی تلاش می کند تا از درخشش مستقیم نور، برای خودروهای روبرو جلوگیری کند. از چراغ جلو به خاطر اینکه از LED تشکیل شده، استفاده می کنند.
بسته به موقعیت خودرو ، برخی از این LED ها به طور خودکار کم رنگ می شوند. به این ترتیب ، اگر در اطراف خودروی روبرو روشن می شود ، چراغ های راننده نور کمتری به خود میگیرد. AFS از سنسورهای تصویر برای تشخیص موقعیت وسیله نقلیه ،استفاده می کند. شکل ۱ نشان می دهد که چگونه AFS چراغ های جلو را تنظیم می کند تا سمت راننده خودروی روبرو، نور کمتری داشته باشد.

 

سیستم های روشنایی جلو

شکل ۱٫ تصویری از TI.

به همین ترتیب ، AFS با روشن نکردن مستقیم نور، بر روی آینه های دید عقب راننده جلویی، از کور کردن راننده خودرو جلوگیری می کند.

 

سیستم های روشنایی جلو

شکل ۲٫ عکس از در نیمه هادی

AFS متشکل از چندین بلوک ساختمانی مختلف ، مانند درایورهای LED ، مدیران ماتریس LED ، موتورهای استپر ، سنسورهای تصویربرداری ، MCU ها و غیره است. برای کنترل بهینه ی شدت نور و جهت ، این بلوک ها باید سریع ، کارآمد و دقیق باشند. بیایید به طور خلاصه چالش های طراحی و بلوک های اصلی ساخت AFS را بررسی کنیم.

درایور LED برای برنامه های کاربردی خودرو
عملکرد AFS به تولید الگوهای نوری پیچیده با سرعت سریع بستگی دارد. LED ها زمان افزایش نور حدود دو برابر سریعتر از منابع رشته ای را نشان می دهند. علاوه بر این ، LED ها از نظر انرژی کارآمد تر هستند و وضوح بالایی از نور سفید را ارائه می دهند. با توجه به این مزایا ، LED ها در صنعت خودرو مورد استفاده گسترده قرار می گیرند. برای تولید الگوهای نوری مورد نیاز AFS ، می توانیم آرایه ای از LED ها را در چراغ جلو قرار دهیم و برخی از آنها را به طور انتخابی روشن کنیم.
برای کار با LED ها ، ما نیاز به مدار ویژه ای داریم که به آنها درایور LED گفته می شود. در درایور، برای حفظ رنگ نور باید LED ها از جریان ثابت استفاده کند. شکل ۳ ساختار درایور LED را برای کاربردهای خودرو نشان می دهد.

شکل ۳٫ عکس از مجتمع ماکسیم
اگرچه ولتاژ باتری خودرو به طور معمول باید در حدود ۱۲ ولت باشد ، اما در بعضی مواقع می تواند به اندازه ۶ ولت برسد. این ولتاژ تنظیم نشده ، نمی تواند بطور مستقیم برای تغذیه LED ها استفاده شود. به همین دلیل ما به مبدل تقویت کننده پس از باتری نیاز داریم. خروجی مبدل تقویت کننده ، که تنظیم شده است و هم به اندازه کافی زیاد است ، برای تغذیه مبدل های باک که به رشته های LED وصل شده اند ، استفاده می شود. از هر رشته LED برای عملکرد چراغ های مختلف مانند نور زیاد ، نور کم ، چرخش ، موقعیت ، مه و غیره استفاده می شود.
هر رشته LED به جریان متفاوتی احتیاج دارد. مبدل باک به عنوان یک منبع جریان ایده آل عمل می کند و جریان را از طریق رشته های LED ثابت نگه می دارد. در این روش ، رنگ روشن حفظ می شود. علاوه بر این ، مبدل های باک می توانند مصونیت بهتری نسبت به خرابی های باز یا کوتاه LED نشان دهند. شکل ۴ درایور LED و برخی جزئیات اضافی از سیستم روشنایی جلو را نشان می دهد.

 

سیستم های روشنایی جلو

شکل ۴٫ تصویر از TI.

مدیر ماتریس LED
درایور برای حفظ رنگ نور باید برای LED ها از جریان ثابت استفاده کند. با این وجود ، هنوز باید نور برخی از LED ها را کم رنگ کنیم تا الگوهای مختلف نور مورد نیاز را ایجاد شود. برای این منظور می توان از مفهوم مدولاسیون عرض پالس (PWM) که در شکل ۵ نشان داده شده است استفاده کرد. همانطور که مشاهده می کنید ، برای تنظیم شدت LED ، پالس متنوع است.
وقتی پالس زیاد باشد ، جریان ثابت تولید شده توسط درایور LED بر روی LED اعمال می شود. وقتی پالس کم شود ، جریان قطع می شود. به این ترتیب ، در حالی که جریان اعمال شده بر روی LED تقریباً ثابت است ، می توان چرخه وظیفه پالس را برای تنظیم شدت نور تغییر داد.

شکل ۵٫ تصویری از Sparkfun.

متأسفانه ، حتی وقتی ما نور را از ۱۰۰٪ به ۵۰٪ کم می کنیم ، چشم انسان نمی تواند تغییر چشمگیر در شدت نور را تشخیص دهد. به همین دلیل درایور LED باید چرخه وظیفه PWM را با نسبت زیاد تغییر دهد. به عنوان مثال ، LT3952 قادر به نسبت کاهنده به اندازه ۳۰۰: ۱ PWM است. آرایه سوئیچ های مورد استفاده برای روشن یا خاموش کردن جداگانه LED ها می توانند به صورت موازی با LED ها همانطور که در شکل ۳ نشان داده شده است قرار بگیرند. می توانید جزئیات بیشتری را در این شکل پیدا کنید.

 

سیستم های روشنایی جلو

شکل ۶٫ تصویری از TI.

استپر موتور (پله ساز موتور)
AFS برای تنظیم موقعیت لامپ بسته به اطلاعات جمع آوری شده از سنسورهای مختلف از قبیل موقعیت فرمان ، سرعت ماشین ، قدم زدن و … از موتورهای پله ای سریع و دقیق استفاده می کند. یک نمونه کلی برای رانندگی موتور پله ای برای کاربردهای AFS در شکل ۷ نشان داده شده است.

 

سیستم های روشنایی جلو

شکل ۷٫ عکس از در نیمه هادی.

موتورهای پله ای AFS برای جلوگیری از هرگونه شرایط رانندگی ناایمن ، باید قابل اطمینان باشد و خطایی نداشته باشند. علاوه بر این ، اقدامات احتیاطی برای تشخیص غرفه اضافه بار موتور مهم است. وضعیت غرفه را می توان با نظارت بر رابطه فاز بین جریان سیم پیچ موتور و عقب-EMF تشخیص داد. این در شکل ۸ نشان داده شده است.

سیستم های روشنایی جلو
شکل ۸٫ تصویری از TI.

با افزایش بار موتور در یک جریان سیم پیچ معین ، تغییر فاز بین جریان سیم پیچ و عقب-EMF کاهش می یابد. بسیاری از رانندگان از این پدیده برای تشخیص وضعیت غرفه استفاده می کنند. NCV70522 ON نیمه هادی حتی می تواند بازده EMF را در یک خروجی خارجی نشان دهد. در صورت نیاز به تنظیم سطح تشخیص غرفه بسته به شرایط رانندگی می تواند برای کاربرد AFS مفید باشد.

کنترل کننده AFS
برای تولید دستورالعمل بلوک های ساختاری مختلف AFS مانند ماتریس LED و موتورهای پله ، می توانیم از میکروکنترلر هایی نظیر آن، از خانواده میکروکنترلر ایمنی TI TMS470M استفاده کنیم. این خانواده مبتنی بر CPU ARM® Cortex M -M3 است و با سرعت ۸۰ مگاهرتز کار می کند. این نرم افزار از ویژگی هایی مانند CAN ، LIN و تایمر رده بالا (HET) برای تولید PWM پشتیبانی می کند. علاوه بر این ، دارای ویژگی های ایمنی داخلی است که آن را برای کاربردهای مهم ایمنی با نیازهای عملکرد پایین تر تنظیم می کنند. سند TI ذکر شده یک طرح مرجع برای AFS ارائه می دهد.
نتیجه
در این مقاله ، ابتدا به بررسی مزایای AFS پرداختیم. همچنین ، ما به طور خلاصه چالش های طراحی و بلوک های اصلی ساختمان را بررسی کردیم. AFS ویژگی هایی دارد که هم برای خریداران خودرو و هم برای قانونگذاران جالب است. علاوه بر این ، این فرصت را برای مهندسین و شرکت ها فراهم می کند تا محصولات خلاقانه ای را برای برنامه های AFS (سیستم های دید در شب اتومبیل) ایجاد کنند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *