阅读说明：本技术 磁动式车灯随动装置及其控制方法 (Magnetic-driven vehicle lamp follow-up device and control method thereof ) 是由 姚江云 吴方圆 王娟 覃溪 刘斌 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明旨在提供一种磁动式车灯随动装置,包括：灯泡、灯罩、弹性件、永磁体、电磁铁组、球形底座、支座、前轮转角传感器、车身垂直倾角传感器、处理器、电源；灯泡固定设于灯罩内,支座的右端下部的内壁边沿处设有球形底座,灯罩的下部的外侧壁下侧设有安装座,安装座上设有对应球形底座的圆头紧扣槽；支座的上部右端内侧壁的边沿上设有弹性件,弹性件的下端与灯罩的外侧壁上侧连接；灯罩底板的背部中心设有永磁体；支座的底板内底面上设有多组均匀排布的电磁铁,永磁体和电磁铁相对一侧的极性相反。该随动装置克服现有技术缺陷,具有结构合理、控制便捷、运行稳定的特点。本发明还提供一种磁动式车灯随动装置的控制方法。(The invention aims to provide a magnetic-driven vehicle lamp follow-up device, which comprises: the device comprises a bulb, a lampshade, an elastic part, a permanent magnet, an electromagnet group, a spherical base, a support, a front wheel steering angle sensor, a vehicle body vertical inclination angle sensor, a processor and a power supply; the bulb is fixedly arranged in the lampshade, a spherical base is arranged at the edge of the inner wall of the lower part of the right end of the support, an installation seat is arranged on the lower side of the outer side wall of the lower part of the lampshade, and round head fastening grooves corresponding to the spherical base are arranged on the installation seat; the edge of the inner side wall of the right end of the upper part of the support is provided with an elastic part, and the lower end of the elastic part is connected with the upper side of the outer side wall of the lampshade; the center of the back of the lampshade bottom plate is provided with a permanent magnet; the inner bottom surface of the bottom plate of the support is provided with a plurality of groups of electromagnets which are uniformly distributed, and the polarities of the opposite sides of the permanent magnet and the electromagnets are opposite. The servo device overcomes the defects of the prior art and has the characteristics of reasonable structure, convenient control and stable operation. The invention also provides a control method of the magnetic vehicle lamp follow-up device.)

磁动式车灯随动装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车车灯控制装置领域，具体涉及一种磁动式车灯随动装置及其控制方法。

背景技术

现有的汽车照明装置，在实际的使用中，传统的前照灯系统存在着许多问题，由于灯具的壳体固定于车体上无转动功能，因此前照灯的照射方向与汽车车身保持一致。车辆在转弯行驶时，特别是在路侧较危险的山区道路或夜晚无路灯的城市道路转弯时，由于车灯无法调节照明角度，通常无法照射到弯道内侧；尤其是遇到雨雾天气，前方弯道路况照明情况更是模糊不清，无法转动的车灯极大的威胁了驾驶员夜间行车安全；并且汽车在上下坡时，车灯不能很好地照射路面，也会存在许多潜在威胁。

发明内容

本发明旨在提供一种磁动式车灯随动装置，该随动装置克服现有技术缺陷，具有结构合理、控制便捷、运行稳定的特点。

本发明的技术方案如下：

一种磁动式车灯随动装置，包括：灯泡、灯罩、弹性件、永磁体、电磁铁组、球形底座、支座、前轮转角传感器、车身垂直倾角传感器、处理器、电源；

所述灯泡固定设于灯罩内，所述的支座为后端为封闭底板，并且前端开口的圆筒，所述支座的右端下部的内壁边沿处设有球形底座，所述的灯罩的下部的外侧壁下侧设有安装座，所述的安装座上设有对应球形底座的圆头紧扣槽，所述的安装座通过圆头紧扣槽套装于球形底座上，灯罩能够以球形底座为支点转动；所述的支座的上部右端内侧壁的边沿上设有弹性件，所述的弹性件的下端与灯罩的外侧壁上侧连接；所述灯罩底板的背部中心设有永磁体；所述的支座的底板内底面上设有多组均匀排布的电磁铁，所述的永磁体和电磁铁相对一侧的极性相反，永磁体与电磁铁之间不相接触，且在电磁铁接通产生磁力的情况下，永磁体与电磁铁之间也不相接触；

所述的前轮转角传感器、车身垂直倾角传感器、电磁铁组均与处理器电连接，所述的前轮转角传感器用于检测汽车前轮的转角信号，并将转向信号发送至处理器；所述的车身垂直倾角传感器用于检测汽车车身的垂直倾角信号，并将垂直倾角信号发送至处理器；所述的处理器用于根据接收到的转向信号、垂直倾角信号判断当前车辆状态所对应的电磁铁，并发送控制信号至对应的电磁铁，使其产生磁力；所述的电磁铁组中的各个电磁铁用于在接收到处理器的控制信号后接通产生磁力，所述的电磁铁组、处理器均与电源电连接，由电源供电。

优选地，所述的支座的底板内底面为竖直面，支座的底板内底面上的永磁体成矩形均匀间隔分布。

优选地，所述的电磁铁设有三十五个，按照五行七列的方式均匀排布，从左边开始，由上往下依次编号，分为区块一至区块三十五，其中区块十八正对永磁体；所述的区块一、区块五、区块三十一、区块三十五分别位于四个角上，区块一、区块五、区块三十一、区块三十五分别与永磁体之间的连线，与区块十八所在的底板内底面的垂面之间的角度均为43°；区块一、区块五、区块三十一、区块三十五分别与永磁体之间的连线，与区块十八所在的水平面之间的角度为28°。

优选地，所述的处理器包括控制器U1、译码器U2-U6，所述的控制器U1包括二十二个引脚，所述的译码器U2-U6为同样结构，均包括四个输入引脚和八个输出引脚；

所述的控制器U1的第1脚与前轮转角传感器的输出端连接，第2脚与车身垂直倾角传感器的输出端连接，第3、4、5、6脚分别与译码器U3的第1、2、3、4脚连接，译码器U3的第5、6、7、8、9、10、11、12脚分别与区块九、区块十、区块十一、区块十二、区块十三、区块十四、区块十五、区块十六的一端连接，区块九、区块十、区块十一、区块十二、区块十三、区块十四、区块十五、区块十六的另一端与电源正极连接；

所述的控制器U1的第7、8、9、10脚分别与译码器U2的第1、2、3、4脚连接，译码器U2的第5、6、7、8、9、10、11、12脚分别与区块一、区块二、区块三、区块四、区块五、区块六、区块七、区块八的一端连接，区块一、区块二、区块三、区块四、区块五、区块六、区块七、区块八的另一端与电源正极连接；

所述的控制器U1的第11、12、13、14脚分别与译码器U4的第1、2、3、4脚连接，译码器U4的第5、6、7、8、9、10、11、12脚分别与区块十七、区块十八、区块十九、区块二十、区块二十一、区块二十二、区块二十三、区块二十四的一端连接，区块十七、区块十八、区块十九、区块二十、区块二十一、区块二十二、区块二十三、区块二十四的另一端与电源正极连接；

所述的控制器U1的第15、16、17、18脚分别与译码器U5的第1、2、3、4脚连接，译码器U5的第5、6、7、8、9、10、11、12脚分别与区块二十五、区块二十六、区块二十七、区块二十八、区块二十九、区块三十、区块三十一、区块三十二的一端连接，区块二十五、区块二十六、区块二十七、区块二十八、区块二十九、区块三十、区块三十一、区块三十二的另一端与电源正极连接；

所述的控制器U1的第19、20、21、22脚分别与译码器U6的第1、2、3、4脚连接，译码器U6的第5、6、7脚分别与区块三十三、区块三十四、区块三十五的一端连接，区块三十三、区块三十四、区块三十五的另一端与电源正极连接，译码器U6的第8、9、10、11、12脚悬空。

优选地，所述的电磁铁为型号为H1505的吸盘式电磁铁。

优选地，所述的前轮转角传感器为型号为WYT-AT-1的无触点角度传感器。

优选地，所述的车身垂直倾角传感器为型号为WQE01D的倾角传感器。

优选地，所述的控制器的型号为AT89C51，译码器的型号为HD74LS138P。

本发明还提供一种车灯的控制方法，利用上述的磁动式车灯随动装置，包括以下步骤：

A、汽车运行过程中，前轮转角传感器检测汽车前轮的转角信号，车身垂直倾角传感器检测汽车车身的垂直倾角信号；

B、处理器预设有汽车前轮的转角信号、汽车车身的垂直倾角信号与电磁铁组中各电磁铁的对应关系，所述的对应关系的原则为，当前汽车前轮的转角信号、汽车车身的垂直倾角所对应的行驶状态的车身中线方向与该行驶状态所对应电磁铁与永磁体连线的方向相对应，根据当前汽车前轮的转角信号及汽车车身的垂直倾角信号所对应的行驶状态得到其所对应的电磁铁；

C、处理器发送控制信号至对应的电磁铁，控制该电磁铁接通，产生磁力，从而吸引永磁体靠近当前接通的电磁铁，使得永磁体带动灯罩转动，实现灯罩的随动控制。

优选地，所述的汽车前轮的转角信号、汽车车身的垂直倾角信号与电磁铁组中各电磁铁的对应关系如表1所示：

其中：设定前轮转角范围为±50°，向左转为正，向右转为负；车身垂直倾角范围为±35°，向下倾为正，向上倾为负。

本发明磁动式车灯随动装置采用前轮转角传感器、车身垂直倾角传感器的组合获取汽车当前的运行状态，包括转弯、上下坡两种运行状态，并设置电磁铁组构成电磁铁阵列，将汽车运行中可能出现的状态进行划分，使得每个运行状态均与一个电磁铁进行对应，通过各个电磁铁与永磁体的连线的方向与各运动状态下车身中线的方向的对应关系进行模拟，直观地实现了汽车运行状态与车灯转向操作的对应，直观地实现了运行状态与控制操作的对应，降低了系统的计算难度，提高系统的实时性，从而提高车灯随动的及时性及随动效果；并且，通过弹性件、球形底座的组合结构，实现灯罩的稳定连接及灵活转动，保证了灯罩在运行过程的稳定性及转向的流畅性；处理器中采用控制器与译码器的组合，实现了各个电磁铁的独立控制，降低系统的复杂度同时提高了维护的便利性。

附图说明

图1为本发明提供的磁动式车灯随动装置的结构示意图；

图2为本发明提供的磁动式车灯随动装置的电磁铁组的结构示意图；

图3为本发明提供的磁动式车灯随动装置的电磁铁组的XYZ坐标系示意图；

图4为本发明提供的磁动式车灯随动装置的处理器的电路结构图；

图中各部分名称及序号如下：

1为灯泡，2为灯罩，3为弹性件，4为永磁体，5为球形底座，6为支座，7为电磁铁，8为安装座，9为圆头紧扣槽；S1为前轮转角传感器，S2为车身垂直倾角传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体说明本发明。

实施例1

如图1-4所示，本实施例提供的磁动式车灯随动装置，包括：灯泡1、灯罩2、弹性件3、永磁体4、电磁铁组、球形底座5、支座6、前轮转角传感器、车身垂直倾角传感器、处理器、电源；

所述灯泡1固定设于灯罩2内，所述的支座6为后端为封闭底板，并且前端开口的圆筒，所述支座6的右端下部的内壁边沿处设有球形底座5，所述的灯罩2的下部的外侧壁下侧设有安装座8，所述的安装座8上设有对应球形底座5的圆头紧扣槽9，所述的安装座8通过圆头紧扣槽9套装于球形底座5上，灯罩2能够以球形底座5为支点转动；所述的支座6的上部右端内侧壁的边沿上设有弹性件3，所述的弹性件3的下端与灯罩2的外侧壁上侧连接；所述灯罩2底板的背部中心设有永磁体4；所述的支座6的底板内底面上设有多组均匀排布的电磁铁7，所述的永磁体4和电磁铁7相对一侧的极性相反，永磁体4与电磁铁7之间不相接触，且在电磁铁7接通产生磁力的情况下，永磁体4与电磁铁7之间也不相接触；

所述的前轮转角传感器、车身垂直倾角传感器、电磁铁组均与处理器电连接，所述的前轮转角传感器用于检测汽车前轮的转角信号，并将转向信号发送至处理器；所述的车身垂直倾角传感器用于检测汽车车身的垂直倾角信号，并将垂直倾角信号发送至处理器；所述的处理器用于根据接收到的转向信号、垂直倾角信号判断当前车辆状态所对应的电磁铁7，并发送控制信号至对应的电磁铁7，使其产生磁力；所述的电磁铁组中的各个电磁铁7用于在接收到处理器的控制信号后接通产生磁力，所述的电磁铁组、处理器均与电源电连接，由电源供电；

所述的支座6的底板内底面为竖直面，支座6的底板内底面上的永磁体7成矩形均匀间隔分布；

所述的电磁铁7设有三十五个，按照五行七列的方式均匀排布，从左边开始，由上往下依次编号，分为区块一至区块三十五，其中区块十八正对永磁体4；所述的区块一、区块五、区块三十一、区块三十五分别位于四个角上，区块一、区块五、区块三十一、区块三十五分别与永磁体4之间的连线，与区块十八所在的底板内底面的垂面之间的角度均为43°；区块一、区块五、区块三十一、区块三十五分别与永磁体4之间的连线，与区块十八所在的水平面之间的角度为28°；如图2所示；

所述的处理器包括控制器U1、译码器U2-U6，所述的控制器U1包括二十二个引脚，所述的译码器U2-U6为同样结构，均包括四个输入引脚和八个输出引脚；

所述的控制器U1的第1脚与前轮转角传感器的输出端连接，第2脚与车身垂直倾角传感器的输出端连接，第3、4、5、6脚分别与译码器U3的第1、2、3、4脚连接，译码器U3的第5、6、7、8、9、10、11、12脚分别与区块九、区块十、区块十一、区块十二、区块十三、区块十四、区块十五、区块十六的一端连接，区块九、区块十、区块十一、区块十二、区块十三、区块十四、区块十五、区块十六的另一端与电源正极连接；

所述的控制器U1的第7、8、9、10脚分别与译码器U2的第1、2、3、4脚连接，译码器U2的第5、6、7、8、9、10、11、12脚分别与区块一、区块二、区块三、区块四、区块五、区块六、区块七、区块八的一端连接，区块一、区块二、区块三、区块四、区块五、区块六、区块七、区块八的另一端与电源正极连接；

所述的控制器U1的第11、12、13、14脚分别与译码器U4的第1、2、3、4脚连接，译码器U4的第5、6、7、8、9、10、11、12脚分别与区块十七、区块十八、区块十九、区块二十、区块二十一、区块二十二、区块二十三、区块二十四的一端连接，区块十七、区块十八、区块十九、区块二十、区块二十一、区块二十二、区块二十三、区块二十四的另一端与电源正极连接；

所述的控制器U1的第15、16、17、18脚分别与译码器U5的第1、2、3、4脚连接，译码器U5的第5、6、7、8、9、10、11、12脚分别与区块二十五、区块二十六、区块二十七、区块二十八、区块二十九、区块三十、区块三十一、区块三十二的一端连接，区块二十五、区块二十六、区块二十七、区块二十八、区块二十九、区块三十、区块三十一、区块三十二的另一端与电源正极连接；

所述的控制器U1的第19、20、21、22脚分别与译码器U6的第1、2、3、4脚连接，译码器U6的第5、6、7脚分别与区块三十三、区块三十四、区块三十五的一端连接，区块三十三、区块三十四、区块三十五的另一端与电源正极连接，译码器U6的第8、9、10、11、12脚悬空。

所述的电磁铁7为型号为H1505的吸盘式电磁铁，由中山市兰达电磁铁有限公司生产；所述的前轮转角传感器为型号为WYT-AT-1的无触点角度传感器，由北京通磁伟业传感技术有限公司生产；所述的车身垂直倾角传感器为型号为WQE01D的倾角传感器，由北京通磁伟业传感技术有限公司生产；所述的控制器的型号为AT89C51，由ATMEL公司生产，译码器的型号为HD74LS138P，由日立公司生产；

本实施例提供的车灯的控制方法，包括以下步骤：

A、汽车运行过程中，前轮转角传感器检测汽车前轮的转角信号，车身垂直倾角传感器检测汽车车身的垂直倾角信号；

B、处理器预设有汽车前轮的转角信号、汽车车身的垂直倾角信号与电磁铁组中各电磁铁7的对应关系，根据当前汽车前轮的转角信号及汽车车身的垂直倾角信号得到当前行驶状态所对应的电磁铁7；

C、处理器发送控制信号至对应的电磁铁7，控制该电磁铁7接通，产生磁力，从而吸引永磁体靠近当前接通的电磁铁7，使得永磁体4带动灯罩转动，实现灯罩的随动控制；

如图2-3所示，构建XYZ坐标系，该XYZ坐标系以区块18为中心，X轴延水平方向，Y轴延竖直方向，Z轴与XY平面垂直，指向永磁体4；

35个区块分布于XYZ坐标系的XY平面内，每个区块对应一个电磁铁7，由图3可知，坐标与各区块的对应关系为：区块1坐标(-3,2,0)，区块2坐标(-3,1,0)，区块3坐标(-3,0,0)，区块4坐标(-3,-1,0)，区块5坐标(-3,-2,0)，区块6坐标(-2,2,0)，区块7坐标(-2,1,0)，区块8坐标(-2,0,0)，区块9坐标(-2,-1,0)，区块10坐标(-2,-2,0)，区块11坐标(-1,2,0)，区块12坐标(-1,1,0)，区块13坐标(-1,0,0)，区块14坐标(-1,-1,0)，区块15坐标(-1,-2,0)，区块16坐标(0,2,0)，区块17坐标(0,1,0)，区块18坐标(0,0,0)，区块19坐标(0,-1,0)，区块20坐标(0,-2,0)，区块21坐标(1,2,0)，区块22坐标(1,1,0)，区块23坐标(1,0,0)，区块24坐标(1,-1,0)，区块25坐标(1,-2,0)，区块26坐标(2,2,0)，区块27坐标(2,1,0)，区块28坐标(2,0,0)，区块29坐标(2,-1,0)，区块30坐标(2,-2,0)，区块31坐标(3,2,0)，区块32坐标(3,1,0)，区块33坐标(3,0,0)，区块34坐标(3,-1,0)，区块35坐标(3,-2,0)；

各区块与前轮转角及车身垂直倾角的对应导通关系如表1所示：

表1区块导通关系表

其中：设定前轮转角范围为±50°，向左转为正，向右转为负；车身垂直倾角范围为±35°，向下倾为正，向上倾为负；

如图4所示，各个区块导通与控制器引脚输出的关系如表2所示：

表2区块导通与控制器引脚输出关系表

其中：1代表高电平，0代表低电平，空白处默认为低电平；

具体控制过程举例如下：

举例1：检测到前轮转角为+50°、车身垂直倾角为+35°时，说明汽车处于左转、下倾状态，此时，控制器U1根据表1做出区块1导通的决定，控制器U1根据表2输出7号引脚为高电平选通译码器U2，控制器U1根据表2设置8、9、10引脚输出为低电平，因此U2的5号引脚输出变为低电平，此时区块1的电磁铁7导通，电磁铁7在磁力作用下带动永磁体4转动到坐标(-3,2，Z)位置，灯罩2跟随永磁体4转动通过灯泡1进行光线补偿，实现车灯随动控制，其中Z为永磁体4此时与电磁铁7所在平面的距离；

举例2：检测到前轮转角为+50°、车身垂直倾角为-35°时，说明汽车处于左转、上倾状态，此时，控制器U1根据表1做出区块5导通的决定，控制器U1根据表2输出7号引脚为高电平选通译码器U2，控制器U1根据表2设置8号引脚输出为高电平，9、10号引脚输出为低电平，此时译码器U2的9号引脚输出变为低电平，区块5的电磁铁7导通，电磁铁7在磁力作用下带动永磁体4转动到坐标(-3,-2，Z)位置，灯罩2跟随永磁体4转动通过灯泡1进行光线补偿，实现车灯随动控制，其中Z为永磁体4此时与电磁铁7所在平面的距离；

举例3：检测到前轮转角为-50°、车身垂直倾角为+35°时，说明汽车处于右转、下倾状态，此时，控制器U1根据表1做出区块31导通的决定，控制器U1根据表2输出18号引脚为高电平选通译码器U5，控制器U1根据表2设置15号引脚输出低电平，16、17号引脚为高电平，此时译码器U5的11号引脚输出变为低电平，区块31的电磁铁7导通，电磁铁7在磁力作用下带动永磁体4转动到坐标(3,2，Z)位置，灯罩2跟随永磁体4转动通过灯泡1进行光线补偿，实现车灯随动控制，其中Z为永磁体4此时与电磁铁7所在平面的距离；

举例4：检测到前轮转角为-50°、车身垂直倾角为-35°时，说明汽车处于右转、上倾状态，此时，控制器U1根据表1做出区块35导通的决定，控制器U1根据表2输出22号引脚为高电平选通译码器U6，控制器U1根据表2设置20号引脚输出高电平，19、21号引脚输出低电平，此时译码器U6的7号引脚输出变为低电平，此时区块35的电磁铁7导通，电磁铁7在磁力作用下带动永磁体4转动到坐标(3,-2，Z)位置，灯罩2跟随永磁体4转动通过灯泡1进行光线补偿，实现车灯随动控制，其中Z为永磁体4此时与电磁铁7所在平面的距离；

举例5：检测到前轮转角为0°、车身垂直倾角为0°时，说明汽车处于正常行驶状态，此时，控制器U1根据表1做出区块18导通的决定，控制器U1根据表2输出14号引脚为高电平选通译码器U4，控制器U1根据表2设置11号引脚输出高电平，12、13号引脚输出低电平，此时译码器U4的第6脚输出变为低电平，区块18的电磁铁7导通，电磁铁7在磁力作用下带动永磁体4转动到坐标(0,-2，Z)位置，灯罩2跟随永磁体4转动通过灯泡1进行光线补偿，实现车灯随动控制，其中Z为永磁体4此时与电磁铁7所在平面的距离。