專利名稱：可調(diào)式車輛前大燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種供公路車輛使用的可調(diào)式前大燈長期以來，夜間在起伏多彎的道路上行車一直是很困難的。因?yàn)楣玫能囕v前大燈都是固定的，只能照亮車輛正前方一定距離的地方，當(dāng)?shù)缆饭諒澔蛟谙缕虑?，前燈燈光就要偏離路面，使駕駛者看不清道路。
近年來，有一些專利公開了幾種可調(diào)前大燈，這些可調(diào)前大燈都是安裝在一個(gè)活動(dòng)的支座上，按照控制方式不同可以分成兩類一類是駕駛者通過方向盤來間接操縱的，如中國實(shí)用新型專利86203529；另一類是駕駛者直接手操縱的，如實(shí)用新型88205125。前一類可調(diào)前燈隨方向盤或轉(zhuǎn)向系中的其它部件轉(zhuǎn)動(dòng)(或移動(dòng))而轉(zhuǎn)動(dòng)，兩者運(yùn)動(dòng)規(guī)律一一對應(yīng)，使得車輛在連續(xù)彎道上的照明情況大為改善。但在車輛轉(zhuǎn)彎前，由于方向盤還沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，前燈仍照向正前方，這時(shí)燈光就照不到前方彎道。另外，這類前燈只能水平轉(zhuǎn)動(dòng)，不能俯仰，故在下坡前，燈光也照不到路面。對后一類可調(diào)前燈，駕駛者雖可通過拉索或電機(jī)來隨意調(diào)節(jié)前燈的照射方向，但卻加重了他的負(fù)擔(dān)，以至?xí)霈F(xiàn)這樣的情況在轉(zhuǎn)急彎或下陡坡前，駕駛者這時(shí)最需要看清道路，但卻騰不出時(shí)間和精力去調(diào)節(jié)前燈。
本實(shí)用新型旨在提供一種可調(diào)前大燈，即可使它的照射方向始終是駕駛者要觀察的方向，又不額外增加駕駛者的操作負(fù)擔(dān)。
本實(shí)用新型公開的可調(diào)前大燈由發(fā)射器、接收器陣列、控制電路和水平、俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及被調(diào)前大燈組成。其工作原理是這樣的當(dāng)駕駛者欲觀察某方向時(shí)，其頭部就會(huì)轉(zhuǎn)向該方向。戴在他頭頂上的發(fā)射器跟隨運(yùn)動(dòng)，發(fā)出帶方向性的波束投射到固定在他頭部周圍的接收器陣列中的某個(gè)接收器上?？刂齐娐吠ㄟ^掃描接收器陣列，就可確定該接收器在陣列中的位置，也即發(fā)射器的空間方向，然后比較它的原方向(即前燈的現(xiàn)方向)和現(xiàn)方向(即前燈要求的新方向)，再根據(jù)比較結(jié)果控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)被調(diào)前燈左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)；上仰或下俯。由于上述過程進(jìn)行地很快，這樣前燈的照射方向就始終是駕駛者想觀察的方向。
上述的發(fā)射器由電源、振蕩器、放大器、發(fā)射元件和反射鏡組成。振蕩器用于產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號，經(jīng)放大器放大后，由發(fā)射元件發(fā)射出去。采用反射鏡是保證發(fā)射波束有一定的方向性和形狀。發(fā)射元件可以是發(fā)射電磁波的器件，如發(fā)光二極管；也可以是發(fā)射機(jī)械波的器件，如超聲波發(fā)射器，但最好是紅外發(fā)光二極管。對發(fā)射波進(jìn)行調(diào)制僅僅是為了防止其它信號的干擾，發(fā)射波(也即振蕩器)的頻率隨發(fā)射(或接收)元件的種類不同而不同，其頻率不得超過發(fā)射(或接收)元件的最大頻率響應(yīng)范圍。
上述陣列中的接收器由接收元件、屏蔽罩和放大器組成。接收元件必須和發(fā)射元件相匹配，如發(fā)射元件是紅外發(fā)光二極管，則接收元件必須是紅外光敏管。這樣的接收器在空間某曲面上按一定規(guī)律排列組成陣列，它所在的曲面最好是這樣形成的由一段在垂直面內(nèi)的漸開線繞一根過它的基園園心且與它同在這垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)Ω角而成，即這曲面的橫截面為園弧，縱截面為漸開線。漸開線的基園圓心為駕駛者頭部俯仰軸線與他正中的垂直面的交點(diǎn)，基園半徑近似等于頭部高度，一般約為20厘米。漸開線的起點(diǎn)位置同這陣列的大小有關(guān)。其大小要視具體的駕駛室空間大小而定，但最小不能妨礙接收器的安裝。所有接收器按行、列排列，每個(gè)接收器指向它所在點(diǎn)的曲面的內(nèi)法線方向，其間隔是這樣定的使同一橫截面上兩相鄰接收器的夾角為α，同一垂直截面上兩相鄰接收器的夾角為β。
上述的接收器陣列除接收器按行、列排成矩陣形外，還可只要其中的一行作水平方向陣列，中間一列作俯仰方向陣列。對應(yīng)前一種陣列，發(fā)射器只需一個(gè)，并且發(fā)射器的反射鏡為空心柱體，發(fā)出的波束呈點(diǎn)狀。對應(yīng)后一種陣列，發(fā)射器需要兩個(gè)，一個(gè)為水平方向發(fā)射器，同水平方向接收器陣列相對應(yīng)；另一個(gè)為俯仰方向發(fā)射器，同俯仰方向接收器陣列相對應(yīng)。兩者的反射鏡都為狹縫狀，并且互相垂直，發(fā)出的波呈十字形(其中發(fā)出一字形的為俯仰方向發(fā)射器)，兩個(gè)發(fā)射器發(fā)射的頻率互不相同。
控制電路由整形、鑒頻電路、時(shí)鐘電路、接收器陣列掃描電路、鎖存器對、算術(shù)邏輯電路及功率放大器組成。鑒頻器的中心頻率應(yīng)等于對應(yīng)發(fā)射波的頻率，時(shí)鐘電路為整個(gè)控制電路產(chǎn)生同步信號，掃描電路使各接收器接收到的信號依次輸入整形、鑒頻電路，經(jīng)鑒頻器確認(rèn)是對應(yīng)的發(fā)射波后，這收到信號的接收器的位置編號便存入鎖存器B中，B原來的內(nèi)容放入鎖存器A中，算術(shù)邏輯電路比較A、B內(nèi)容后，將結(jié)果輸出給功率放大器，由它推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)前大燈轉(zhuǎn)動(dòng)。
控制電路可以分為相同的兩部分，同時(shí)分別控制水平轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可以只有一部分，分時(shí)控制水平轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電路中除整形、鑒頻電路和功率放大器外，其余部分可用具有上述功能的中規(guī)模集成電路構(gòu)成，也可用單片微處理器及相應(yīng)的外圍電路代替。
執(zhí)行元件可以是液壓的或氣動(dòng)的，也可以是其它的，但最好是步進(jìn)電機(jī)。
本實(shí)用新型提供的可調(diào)前燈采用頭部隨動(dòng)控制，既可使前燈的照明方向始終同駕駛者的視線方向保持一致，又不增加駕駛者的負(fù)擔(dān)，克服了以往可調(diào)前燈的缺陷，特別適合車輛夜間在復(fù)雜的道路上行駛時(shí)使用。如果將前燈換成其它被調(diào)對象，就可對它實(shí)行頭部隨動(dòng)控制，尤其適合一些騰不出手來控制的場合使用。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1.本實(shí)用新型的原理框圖圖2.本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例的發(fā)射器電路原理圖圖3.第一個(gè)實(shí)施例中發(fā)射器的反射鏡示意圖圖4.第一個(gè)實(shí)施例中水平方向發(fā)射器和俯仰方向發(fā)射器組合示意圖圖5.第一個(gè)實(shí)施例中接收器陣列和屏蔽罩的示意圖圖6a.可預(yù)置雙向移位寄存器構(gòu)成三相雙三拍脈沖分配器圖6b.可預(yù)置雙向移位寄存器構(gòu)成四相雙四拍脈沖分配器圖7.第一個(gè)實(shí)施例中控制電路的邏輯圖圖8a.為圖7所示的控制電路中同步加法計(jì)數(shù)器(IC1)的真值表圖8b.為圖7所示的控制電路中鎖存器(IC4)的真值表圖8c.為圖7所示的控制電路中可預(yù)置可逆計(jì)數(shù)器(IC6)的真值表圖8d.為圖7所示的控制電路中可預(yù)置雙向移位寄存器(IC7)的真值表圖9.第一個(gè)實(shí)施例中執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖
圖10.本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例的發(fā)射器的反射鏡示意圖
圖11.第二個(gè)實(shí)施例中發(fā)射器的電路原理圖
圖12.第二個(gè)實(shí)施例中接收器陣列的示意圖
圖13.第二個(gè)實(shí)施例中控制電路的邏輯圖
圖14.為
圖13所示控制電路中單片機(jī)的軟件框圖
圖15.為
圖14所示軟件中的掃描程序框圖
圖16.為
圖14所示軟件中的數(shù)據(jù)處理程序框圖圖2為第一個(gè)實(shí)施例的發(fā)射器電路原理圖。發(fā)射元件采用紅外發(fā)光二極管，多諧振蕩器由兩個(gè)反相器及外圍阻容元件組成，振蕩頻率由電阻、電容決定。二極管和電阻(R3、R6)分別起放大和限流作用，振蕩器(A、B、R1、R2、C1)的頻率f1為6000Hz，由紅外發(fā)光二極管D1、D2、D3作為水平發(fā)射波發(fā)出。振蕩器(C、D、R4、R5、C2)的頻率f2為5000Hz，由紅外發(fā)光二極管D4、D5、D6、D7作為俯仰發(fā)射波發(fā)出。
圖3為第一個(gè)實(shí)施例中發(fā)射器的反射鏡示意圖。反射鏡(5)是由拋物線(Y－Y0)＝2PX＊X(Y0＞0，P＞0)和直線X＝X0，X＝－X0圍成的U形繞X軸旋轉(zhuǎn)γ角而成的一個(gè)空心扇形塊。發(fā)射元件(1、2、3、4)處于拋物線的焦點(diǎn)，波束從反射鏡射出后形成一個(gè)厚度為2X0的扇形體，在平面上的投影呈狹長的帶狀。如前燈要求水平方向可控范圍為左右45°，垂直方向可控范圍為上下30°，則水平方向反射鏡的γ角不小于60°，俯仰方向反射鏡的γ角不小于90°。為增加扇形波束的覆蓋角，還采用多個(gè)發(fā)射元件周向均勻排列在反射鏡中。
水平方向發(fā)射器和俯仰方向發(fā)射器可以分開獨(dú)立，但兩者最好是一體化，圖4為水平方向發(fā)射器(6)和俯仰方向發(fā)射器(7)的組合示意圖。
圖5為第一個(gè)實(shí)施例中接收器陣列和接收器屏蔽罩的示意圖。屏蔽罩(9)為開口的空心臺體，矩形一端供發(fā)射波進(jìn)入，接收元件(8)置于另一端。接收元件采用紅外光敏三極管或紅外光敏達(dá)林頓管。屏蔽罩必須采用不能透過紅外光的材料，如金屬，制造，以屏蔽掉側(cè)斜方向的波束，增強(qiáng)接收器的方向性，防止反射波的影響，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。
接收器陣列分兩部分，以上述漸開線一園弧曲面上的一行接收器作為水平方向陣列(10)，中間一列接收器作為俯仰方向陣列(11)，每個(gè)接收器(8、9)指向它所在的曲面的內(nèi)法線方向，水平方向陣列中兩相鄰接收器的夾角為6°，俯仰方向陣列中兩相鄰接收器的夾角為3.6°。如前燈要求可控角左右各為45°，上下各為30°，則水平陣列中和俯仰陣列中各需十六個(gè)接收器。發(fā)射器處于駕駛者頭頂水平旋轉(zhuǎn)軸線上，以發(fā)射器所在水平面為基準(zhǔn)，漸開線的起點(diǎn)θ為－30°，水平陣列位于＋30°位置。該接收器陣列(10、11)可以固定在駕駛座椅的靠背上，也可以固定在駕駛者后上方的車輛頂棚上。
控制電路分成水平方向控制和俯仰方向控制相同的兩部分，分別控制水平轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖7為第一個(gè)實(shí)施例中一個(gè)方向的控制電路的邏輯圖，圖8為圖7所示的控制電路中各部件的真值表。電路部分由模擬開關(guān)組(TG1～TG16)、史密特觸發(fā)器、鑒頻器(IC9)、多諧振蕩器、分頻器(IC8、IC11)、加法計(jì)數(shù)器(IC1)、BCD－十進(jìn)制譯碼器(IC2、IC3)、鎖存器(IC9)、數(shù)字比較器(IC5)、可逆可預(yù)置計(jì)數(shù)器(IC6)、脈沖分配器(IC7)、脈沖功率放大器及一些門電路和開關(guān)組成。對應(yīng)十六個(gè)接收器組成的陣列，這數(shù)字式控制電路為四位，兩個(gè)譯碼器的十六個(gè)輸出腳各控制一個(gè)模擬開關(guān)，模擬開關(guān)按導(dǎo)通時(shí)間先后順序，同按位置順序排列的接收器一一相對應(yīng)。對水平方向陣列假定十六個(gè)接收器從左到右排列，其位置編號分別為的0，1，2……15，以7號接收器位于駕駛者正中，使對應(yīng)模擬開關(guān)導(dǎo)通的二進(jìn)制數(shù)依次為0000，0001，0010……1111。當(dāng)振蕩器(E、F、G、R1、R2)產(chǎn)生的脈沖方波φ1(1200～2000Hz)不斷地輸入加法計(jì)數(shù)器，經(jīng)譯碼器譯碼后，產(chǎn)生順序脈沖使各模擬開關(guān)依次導(dǎo)通，陣列中接收器的信號也依次通過對應(yīng)的模擬開關(guān)進(jìn)入史密特觸發(fā)器。
史密特觸發(fā)器由555時(shí)基電路構(gòu)成，其觸發(fā)電平可以調(diào)節(jié)。如輸入信號的高電平超過觸發(fā)器的觸發(fā)電平，則觸發(fā)器輸出一個(gè)與輸入信號同頻率的經(jīng)過整形的脈沖。這脈沖的頻率如等于鑒頻器的中心頻率，鑒頻器就輸出一個(gè)低電平，使鎖存器鎖存這時(shí)加法計(jì)數(shù)器中的二進(jìn)制數(shù)。由于發(fā)射波的頻率高于φ1的頻率，所以在一個(gè)φ1周期里鑒頻器就能檢出發(fā)射波，保證鎖存的二進(jìn)制數(shù)就是接收器在陣列中的位置編號。
當(dāng)進(jìn)入觸發(fā)器的信號低于觸發(fā)電平時(shí)，觸發(fā)器輸出保持低(或高)，鑒頻器也維持高電平，使鎖存器不能更新數(shù)據(jù)，這樣就可通過調(diào)節(jié)觸發(fā)器的觸發(fā)電平來有效地防止反射波引起的干擾。
φ2為電路中各部件協(xié)調(diào)工作的時(shí)鐘脈沖，它由脈沖方波φ1經(jīng)(IC11、IC8)二十分頻而得，它的頻率約為60～100赫茲，過低就不能保證前燈和駕駛者頭部同步運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)φ2變高時(shí)，啟動(dòng)加法計(jì)數(shù)器，產(chǎn)生順序脈沖掃描接收器陣列。如鑒頻器輸出變低，鎖存器就鎖存加法計(jì)數(shù)器這時(shí)的內(nèi)容(鎖存的內(nèi)容代表了要求前燈的新方向)，并使這計(jì)數(shù)器暫停。當(dāng)φ2變低時(shí)，使加法計(jì)數(shù)器復(fù)位，為下個(gè)計(jì)數(shù)周期準(zhǔn)備。鎖存器鎖存后，比較器將鎖存器中的數(shù)據(jù)B與可逆計(jì)數(shù)器中的數(shù)據(jù)A相比較(可逆計(jì)數(shù)器的內(nèi)容A是上一次鎖存的內(nèi)容，即代表前燈的原方向)，例如對水平方向控制系統(tǒng)，當(dāng)A＞B時(shí)，則表示駕駛者的頭向左轉(zhuǎn)了一個(gè)α角，要求前燈也左轉(zhuǎn)α，這時(shí)比較器的(A＞B)腳輸出變高，該高電平在φ2變高時(shí)使脈沖分配器輸出相應(yīng)脈沖，經(jīng)功率放大電路，使步進(jìn)電機(jī)(13)左轉(zhuǎn)一步。步進(jìn)電機(jī)(13)(經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)14、15、16后)的步進(jìn)角顯然也應(yīng)等于α。這樣前燈與駕駛者的視線左右又一致。在φ2變高的同時(shí)，還使可逆計(jì)數(shù)器減一，也就是將B保存在可逆計(jì)數(shù)器中，作為這φ2周期里前燈的原方向。對俯仰方向控制系統(tǒng)同樣如此。這樣不斷循環(huán)，使前燈始終保持隨動(dòng)。
如果駕駛者的頭保持不動(dòng)，或發(fā)射器的波束超出接收器陣列，在這φ2周期里鎖存器的內(nèi)容不更新。比較器(A＝B)輸出就變高。使可逆計(jì)數(shù)器和脈沖分配器的內(nèi)容均保持不變，步進(jìn)電機(jī)也不動(dòng)作，前燈保持原方向。
由于可逆計(jì)數(shù)器在每次重新通電后，其內(nèi)容是隨機(jī)的，這時(shí)就不能代表前燈的原方向。因此，需要對可逆計(jì)數(shù)器預(yù)置一數(shù)值后，系統(tǒng)才能正常工作。
電路通過一個(gè)四連開關(guān)K2來轉(zhuǎn)換預(yù)置狀態(tài)和工作狀態(tài)。預(yù)置狀態(tài)下(K2向下合上)，電路自動(dòng)給可逆計(jì)數(shù)器輸入一個(gè)預(yù)先規(guī)定的數(shù)0111，駕駛者只需將前燈轉(zhuǎn)向7號接收器規(guī)定的正前方，即可從預(yù)置狀態(tài)轉(zhuǎn)換至工作狀態(tài)。駕駛者面向正前方，將發(fā)射器對準(zhǔn)7號接收器，被調(diào)前燈就與他的視線左右保持一致。對俯仰系統(tǒng)，預(yù)置也是類似。
在預(yù)置狀態(tài)還可以通過按鈕(AN1、AN2)手動(dòng)控制步進(jìn)電機(jī)，便于預(yù)置時(shí)調(diào)整前燈和其它一些特殊場合使用。由于手動(dòng)控制要求步進(jìn)頻率不能太高，否則不能使前燈準(zhǔn)確定位。因此需要一個(gè)頻率為幾赫茲的脈沖作為脈沖分配器的時(shí)鐘脈沖，該脈沖用另外的振蕩電路(H、I、R4、R5、C2)產(chǎn)生。
執(zhí)行元件采用步進(jìn)電機(jī)，電路中開關(guān)(K1)同步進(jìn)電機(jī)開關(guān)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)斷電時(shí)(控制電路不斷電)，K1閉合，用低電平輸入與門(Y1)封鎖φ1脈沖，使鎖存器、可逆計(jì)數(shù)器和脈沖分配器的內(nèi)容保持不變，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)再通電時(shí)，被調(diào)前燈的方向仍然是原來的方向。
控制電路中的脈沖分配器由可預(yù)置雙向移位寄存器(IC7)構(gòu)成，它可構(gòu)成“可編程”的脈沖分配器，即預(yù)置不同的數(shù)，就構(gòu)成不同的環(huán)形脈沖分配器。圖6為可預(yù)置雙向移位寄存器構(gòu)成的兩種脈沖分配器。如將雙向移位寄存器的Q2接左移串行輸入端RSL，Q3接右移串行輸入端RSR，Q4輸出(或Q1輸出)不用，預(yù)置0110(或0011，0101)，就可構(gòu)成三相雙三拍環(huán)形分配器。如雙向移位寄存器的Q1接RSL，Q4接RSR，并預(yù)置1100(或0110，0011，1001)，就構(gòu)成了四相雙四拍環(huán)形分配器。
圖9為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的示意圖。執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為水平轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13、14、15、16、23)和俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(18、19、20、22)兩部分，這兩部分運(yùn)動(dòng)的組合形成被調(diào)前燈的上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)。整個(gè)機(jī)構(gòu)是由帶Γ形立柱的底座(12)、步進(jìn)電機(jī)(13)、齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(14、15、16)、曲軸(23)、步進(jìn)電機(jī)(18)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(19、20)、短軸(22)及整流罩(17)組成的，所有部件都安裝在底座上，底座通過螺栓同車輛相聯(lián)。步進(jìn)電機(jī)(13)用螺釘(27)通過端面垂直固定在底座上，通過同步齒形帶機(jī)構(gòu)帶動(dòng)曲軸(23)，控制前燈的水平方向。步進(jìn)電機(jī)(13)的步進(jìn)角ω＝i×α，i為同步齒形帶機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，α為水平方向接收器陣列中兩相鄰接收器的夾角。
曲軸(23)兩端分別通過球軸承(25、26)同底座相連，步進(jìn)電機(jī)(18)用螺釘(24)通過端面同曲軸的平面部分相聯(lián)，在曲軸上端有一水平短軸(22)，被調(diào)前燈(21)和扇形齒輪(20)分別固定在該短軸兩端，步進(jìn)電機(jī)(18)通過齒輪(19)帶動(dòng)扇形齒輪(20)來控制前燈的俯仰角。(18)的步進(jìn)角ω＝i×β，i為齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(19、20)的傳動(dòng)比，β為俯仰方向接收器陣列中兩相鄰接收器的夾角。
步進(jìn)電機(jī)(13)和(18)最好采用永磁式或永磁感應(yīng)式，因?yàn)檐囕v行駛時(shí)，前燈經(jīng)常開關(guān)。當(dāng)前燈關(guān)閉時(shí)，步進(jìn)電機(jī)也應(yīng)斷開，以節(jié)省電力。如步進(jìn)電機(jī)斷電后不能自鎖，則在振動(dòng)或氣動(dòng)力的作用下，前燈就會(huì)改變方向，使實(shí)際方向同所需方向不一致，在每次打開前燈后，還要調(diào)整方向，給使用帶來極大不便。而采用能斷電自鎖的步進(jìn)電機(jī)就克服了這缺點(diǎn)。(13)和(18)的工作電壓也最好等于車輛上蓄電池組的電壓。
流線型整流罩(17)既起著減少車輛行駛阻力，又防雨防塵的作用。被調(diào)前燈采用公用的具有遠(yuǎn)、近光功能的車輛大燈，可以只裝一個(gè)，也可以有數(shù)個(gè)。
本實(shí)用新型還可采用另一種實(shí)施方案接收器陣列仍為上述的漸開線－園弧面，但是不是分成水平和俯仰兩部分，而是將16×16個(gè)接收器按行、列排成矩陣形，如
圖12所示。接收器(28、29)的指向及行、列的間隔同實(shí)施例一中的陣列相同。同這種陣列相對應(yīng)的發(fā)射器只需一個(gè)，也是由電源、振蕩器、紅外發(fā)光二極管及反射鏡組成，見
圖10、
圖11，由于只有一個(gè)紅外二極管，所以不需放大器。反射鏡(26)為園桶形，紅外發(fā)光二極管(27)置于園桶的一端，發(fā)出的紅外光呈園柱形。
本實(shí)施方案的執(zhí)行機(jī)構(gòu)同方案一的執(zhí)行機(jī)構(gòu)相同。
控制電路如
圖13所示，它由兩個(gè)八位的三態(tài)門、兩個(gè)八位鎖存器、八個(gè)史密特觸發(fā)器和鑒頻器(LM567)、一個(gè)4－16地址譯碼器及8749單片機(jī)組成。接收器陣列中的紅外光敏三極管的兩個(gè)腳分別接在它所在的行線和列線上，當(dāng)受到紅外線照射時(shí)，它就導(dǎo)通。陣列的每一行接到地址譯碼器的一個(gè)輸出腳上，16列一端通過限流電阻R1接到電源上，另一端分成兩部分，1～8列分別接到第一個(gè)三態(tài)門的每個(gè)輸入腳，9～16列分別接到第二個(gè)三態(tài)門的每個(gè)輸入腳。兩個(gè)三態(tài)門的輸出接到八個(gè)史密特觸發(fā)器，然后再輸入八個(gè)鑒頻器的3腳，最后八個(gè)鑒頻器的8腳輸入單片機(jī)的BUS總線。兩個(gè)三態(tài)門由P2口的6線和7線控制，當(dāng)P26為1時(shí)，第一個(gè)三態(tài)門打開，而P27為1時(shí)，第二個(gè)三態(tài)門打開。P20～P23作為地址譯碼器的輸入。
整個(gè)電路的輸入、輸出由軟件來控制，
圖14為該軟件框圖，
圖15為軟件中的接收器陣列掃描程序框圖。以內(nèi)部寄存器R5、R4存放初始時(shí)刻前燈的上下、左右方向，R1、R0是相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)的脈沖編碼表的存儲地址。單片機(jī)通過P2口的低4位輸出數(shù)據(jù)，經(jīng)地址譯碼器，使某一行為低電平，然后由P26輸出高電平，使第一個(gè)三態(tài)門打開，如果在這一行的1～8之間的某列上的接收器收到信號，那么在該列上就會(huì)出現(xiàn)與這信號同頻率的電平，經(jīng)打開的三態(tài)門進(jìn)入史密特觸發(fā)器，整形后輸入鑒頻器，要是信號的頻率等于鑒頻器的中心頻率，則鑒頻器的8腳輸出低電平送入BUS總線，否則送入高電平。單片機(jī)測試每根BUS線，找出為低的那根，也就找到了收到信號的接收器的行和列。如果BUS總線上沒有出現(xiàn)低電平，第一個(gè)三態(tài)門關(guān)閉，第二個(gè)三態(tài)門打開，再測試每根總線，如仍沒有低電平，則重新輸出P2口的數(shù)據(jù)，使地址譯碼器輸出的下一行為低電平，重復(fù)上述過程，直到BUS總線上出現(xiàn)低電平為止。
單片機(jī)找到這接收器的行、列數(shù)后，先比較這次的行數(shù)和上次的行數(shù)，
圖16為單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理程序框圖，根據(jù)比較結(jié)果，查找預(yù)先編好的脈沖編碼表，然后從P1口輸出到第一個(gè)鎖存器鎖存，鎖存的脈沖編碼經(jīng)放大后，驅(qū)動(dòng)控制水平方向的步進(jìn)電機(jī)(13)。單片機(jī)在輸出鎖存后再比較這次的列數(shù)和上次的列數(shù)，同樣根據(jù)比較結(jié)果，查找脈沖編碼表，然后從P1口輸出到第二個(gè)鎖存器鎖存，這脈沖編碼經(jīng)放大后，驅(qū)動(dòng)控制俯仰方向的步進(jìn)電機(jī)(18)。P24為高時(shí)，使第一個(gè)鎖存器鎖存，而為低時(shí)，經(jīng)反相器F使第二個(gè)鎖存器鎖存。
以上是根據(jù)本實(shí)用新型提出的原理設(shè)計(jì)的兩個(gè)實(shí)施方案，根據(jù)這原理還可設(shè)計(jì)出其它種實(shí)施方案，這里不再一一例舉。
權(quán)利要求1.一種可調(diào)的車輛前大燈，它由底座(12)、水平轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13、14、15、16、23)、俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(18、19、20、22)及被調(diào)前大燈(21)組成，其特征在于它還包括發(fā)射器，它固定在駕駛者頭上，用于發(fā)射帶方向性的波束，指示其頭部轉(zhuǎn)動(dòng)方向，接收器陣列，它固定在車上駕駛者頭部周圍，用于接收上述發(fā)射器發(fā)射的波束，控制電路，它分別與上述接收器陣列和轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相聯(lián)，其作用是掃描接收器陣列，確定發(fā)射器的空間方向，然后比較它的原方向和現(xiàn)方向，最后控制上述兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的執(zhí)行元件(13、18)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)前大燈，其特征在于發(fā)射器分水平方向發(fā)射器(6)和俯仰方向發(fā)射器(7)兩部分，每部分都是由電源、振蕩器、放大器、發(fā)射元件和反射鏡組成，兩部分的反射鏡相互垂直，并且發(fā)射的頻率互不相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的可調(diào)前大燈，其特征在于反射鏡(5)是一空心的扇形或梯形扁平形體，其截面呈U形，發(fā)射元件(1、2、3、4)置于U形空腔的底部，一般有數(shù)個(gè)沿周向均勻排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)前大燈，其特征在于接收器排列在一空間曲面上形成陣列，該曲面由垂直面內(nèi)的一段漸開線繞一根過它的基園園心且與它同在這垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)Ω角而成，每個(gè)接收器(8、9)都指向它所在的曲面上那點(diǎn)的內(nèi)法線方向，以曲面的一行排列接收器作為水平方向陣列(10)，其中兩相鄰接收器的夾角為3°～7°，以曲面的中間一列排列接收器作為俯仰方向陣列(11)，其中兩相鄰接收器的夾角為3°～4°，陣列中每個(gè)接收器都有一個(gè)屏蔽罩(9)，該屏蔽罩一端放置接元件(8)，另一端開口供信號進(jìn)入。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4的可調(diào)前大燈，其特征在于水平方向發(fā)射器(6)同水平方向接收器陣列(10)相對應(yīng)，俯仰方向發(fā)射器(7)同俯仰方向接收器陣列(11)相對應(yīng)，發(fā)射元件(1、2、3、4)和接收元件(8)是匹配的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)前大燈，其特征在于控制電路分水平方向控制和俯仰方向控制兩部分，除時(shí)鐘電路可共用外，每部分都包括整形(IC10)、鑒頻(IC9)電路、接收器陣列掃描電路(IC1、IC2、IC3、TG1、TG2……)、鎖存器對和算術(shù)邏輯電路(IC4、IC5、IC6)及功率放大器組成，來自接收器的信號經(jīng)整形后輸入鑒頻器，鑒頻器的中心頻率與對應(yīng)發(fā)射波的頻率相等，鑒頻器與陣列掃描電路共同確定發(fā)射器的方向，其原方向和現(xiàn)方向放入鎖存器對中，算術(shù)邏輯電路比較兩個(gè)鎖存器的內(nèi)容，最后將比較結(jié)果輸入功率放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或6的可調(diào)前大燈，其特征在于水平方向接收器陣列(10)的信號輸入水平方向控制電路，并由它控制水平轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行元件，俯仰方向接收器陣列(11)的信號輸入俯仰方向控制電路，并由它控制俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)前大燈，其特征在于發(fā)射器由電源、振蕩器、發(fā)射元件和反射鏡組成，其反射鏡(26)為空心柱體，發(fā)射元件置(27)于空心柱體一端，發(fā)出的波束從另一端射出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)前大燈，其特征在于接收器排列在一空間曲面上形成陣列，該曲面由垂直面內(nèi)的一段漸開線繞一根過它的基園園心且與它同在這垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)Ω角而成，接收器按行、列排成矩陣形，每個(gè)接收器(29、30)都指向它所在的曲面上那點(diǎn)的內(nèi)法線方向，其中每行上兩相鄰接收器的夾角為3°～7°，每列上兩相鄰接收器的夾角為3°～4°，陣列中每個(gè)接收器都有一個(gè)屏蔽罩(29)，該屏蔽罩一端放置接元件(30)，另一端開口供信號進(jìn)入。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)前大燈，其特征在于控制電路由單片微處理器、地址譯碼器、三態(tài)門、史密特觸發(fā)器、鑒頻器、鎖存器和功率放大器組成，接收器陣列來的信號經(jīng)三態(tài)門、史密特觸發(fā)器進(jìn)入鑒頻器，鑒頻器的中心頻率等于發(fā)射波的頻率，其輸出作單片機(jī)的輸入，控制過程由軟件完成，首先掃描接收器陣列，識別發(fā)射器的方向，然后先比較發(fā)射器的一個(gè)方向的變化，進(jìn)行運(yùn)算處理后，將結(jié)果輸出到鎖存器和放大器，再比較發(fā)射器的另一個(gè)方向的變化，將相應(yīng)結(jié)果輸出到另一鎖存器和放大器，兩個(gè)放大器分別控制上述兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行元件。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種可調(diào)的車輛前大燈，它由發(fā)射器、接收器陣列、控制電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和被調(diào)前燈組成。其原理是當(dāng)駕駛者欲觀察某方向時(shí)，其頭部就會(huì)轉(zhuǎn)向該方向。戴在他頭頂上的發(fā)射器跟隨運(yùn)動(dòng)，發(fā)出的定向波束由固定的接收器陣列中某個(gè)接收器探測到，控制電路即可確定發(fā)射器的空間方向，然后比較其原方向和現(xiàn)方向，再根據(jù)比較結(jié)果控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)；上仰或下俯。這樣前燈的照射方向就始終是駕駛者想觀察的方向。
文檔編號B60Q1/04GK2080917SQ90215549
公開日1991年7月17日 申請日期1990年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月6日
發(fā)明者湯小戈 申請人:湯小戈