红外对管的简单运用

关于红外对管应用于车灯自动校正项目总结

目的：车灯就好比人的眼睛，对于车辆来说非常重要。正常的开启或关闭关乎到车主能否安全驾驶车辆到达目的地。为驾驶员提供照明，在天气不好或是夜间时候提供良好的视野。本项目在于运用水平仪器与红外对管相结合，针对车身相对对平面变动时进行自动校正车灯光强分布。

红外对管原理：红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。红外线发射管也称红外线发射二极管，属于二极管类。它是可以将电能直接转换成近红外光（不可见光）并能辐射出去的发光器件，主要应用于各种光电开关及遥控发射电路中。红外线接收管是将红外线光信号变成电信号的半导体器件，它的核心部件是一个特殊材料的PN结，和普通二极管相比，在结构上采取了大的改变，红外线接收管为了更多更大面积的接收入射光线，PN结面积尽量做的比较大，电极面积尽量减小，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。红外线接收二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有红外线光照时，携带能量的红外线光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对（简称：光生载流子）。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。红外线接收二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。红外线接收管有两种，一种是光电二极管，另一种是光电三极管。光电二极管就是将光信号转化为电信号，光电三极管在将光信号转化为电信号的同时，也把电流放大了。因此，光电三极管也分为两种，分别别是NPN型和PNP型。

红外发射管一般有以下几类：

按照峰值波长主要为：850nm，870nm，880nm，940nm，980nm

就功率而言：850nm>880nm>940nm

就价格而言：850nm>880nm>940nm

现在市场上使用较多的是850nm和940nm

850nm发射功率大，照射的距离较远，主要用于红外监控器材上；而940nm 主要用于家电类的红外遥控器上。

图1-1 红外发射管图1-2 红外接收头在实际中由红外发射管发出红外信号由对应的红外接收管接收，由于传输介质的不同，最终传输的信号有所差异，通过单片机进行光电信号的转换，在由控制系统对我们要实现的目的进行操控。

车灯的照度分布

目前我国标准基本上是参照ECE的配光方式制定，ECE法规对前照灯中近光灯配光性能有着严格的规定。

前照近光灯是一种在夜间低速行驶时使用的照明灯，使用时不但应保证在车前50m处司机能看清障碍物，而目不能让迎面开车司机或行人产生眩目。GB4599-94要求用一种带清晰明暗截止线的近光型的前照灯来满足上述近光照明要求，采用的近光灯配光屏幕如图1-3所示，配光屏上各测试点及测试区域的照度要求如表1-1所示。实际测量近光灯的光照度布如图1-4所示。

测试点或测试区域要求限值（lx）

B50L ≤0.4

75R ≥12

75L ≤12

50R ≥12

50L ≤15

50V ≥12

25L ≤15

25R ≥2 III区任何点≤0.7 IV区任何点≥3 I区任何点≤2E50R 表1-1前照近光灯配光要求

图1-3 近光灯配光屏幕

图1-4 实际近光灯配光光照度分布

水准仪原理与分类

水平仪的水准管是由玻璃制成，水准管内壁是一个具有一定曲率半径的曲面，关内装有液体，当发生倾斜时，水准管中的气泡就向着水平仪升高的一端流动，从而确定水平面的位置。常见的水准仪有直筒式如图2-1、弯曲式如图2-2。水准管的曲率半径越大，分辨率越高，曲率半径越小，分辨率越低，因此水准管曲率半径决定了水准仪的精度。

图2-1 直筒式水平仪

图2-2 弯曲式水平仪

水平仪的种类：一种是气泡式，主要应用在道路工程，机械测量，建筑工程，工业平台，石油勘测，军工，船舶，以及其他需要重力参考系下的倾角或者水平的情况。另一种是电子式，用来测量高精度的工具机，如NC车床、铣床、切削加工机等床面，其灵敏度非常高，若以测量时可左右偏移25刻度计算，测量工件只在一定的倾斜范围内均可测量。究其原理都是根据重力因素，以地心为基准进行水平校准的一种仪器。

设计方案

当车在正常水平路面停止时候，它的灯光投影是水平的，前照灯沿着水平方向照射，其根据国家标准进的光强分布如图3-2所示。

图3-1 空载水平状态

图3-2 模拟近光灯光强分布

此次项目的目的在于当车承载时，由于车身载重受到变化，导致前后的重量失去平衡，其灯光将不会再按照之前水平方向传播，致使光强分布将会沿着y轴向上下偏移一定距离。这时我们要通过水平仪、红外对管、单片机、控制系统组成一个自动调节系统。调节大灯中挡板在y轴方向的距离，使灯的光强分布重新回到上图所示的位置。

具体方案分析：

方案一：采用直管式水平仪

车空载情况下，光沿着水平方向射出

空载水平状态

此时水平仪在水平状态，气泡在中间位置。

水平仪水平

当车在人时候，由于前后重量差异，导致车身失去水平，此时灯将沿着水平方向成一定角度射出。

载人情况下

此时水平仪将与地面成一定的角度，这时候气泡将发生移动。气泡将会到最高点停止。

水平尺气泡的流动

总结：采用直通式水平仪、红外对管、单片机、控制系统组合。在水平状态下我们在水平仪两侧各安装上两排红外发射管与红外接收管，具体排列密度分布根据水平仪内气泡大小进行阵列。在讨论与分析过程中发现本项目有3个重大因素，1、如果在不考虑安装与外界因素影响的前提下，在水平路面上可以发现当车前后有一定角度存在的时候，直管式水平仪的气泡就会一直流动到较高的一段，此时就无法达到再上人再调节的目的，也就是说着个方案在水平情况下都不会满足此次项目的目的。2、此外另一个重要因素是大多数厂家生产的水准仪能