RU2747225C1 - Adaptive front lighting system - Google Patents

Abstract

FIELD: vehicle lighting devices.SUBSTANCE: invention relates to vehicle lighting devices. The adaptive front lighting system consists of a car headlight, which houses a lighting unit, a control controller, and a steering angle sensor, and additional sensors. The lighting unit contains a projection lens, under which a matrix of LEDs is located. The lighting unit is made on the basis of a heat-conducting printed circuit board, on which collimator lenses of the high beam / daytime running lights segment are located in one plane, under which there are matrixes of LEDs for fog light and high beam / daytime running lights. The electronic components of the power supply are located between the elements of the LED arrays. The controller is built on the STM32 microcontroller with the written special software.EFFECT: creation of an adaptive front lighting system.3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам освещения, а именно к осветительным приборам транспортного средства, и может быть использовано в автотракторной и специальной технике.The invention relates to lighting devices, namely to vehicle lighting devices, and can be used in automotive and special equipment.

Проблема создания высокопроизводительных современных осветительных устройств для автотранспорта продиктована самой жизнью. Занимая 1/6 часть суши, простираясь на одиннадцать часовых поясов и имея 20% территории за Полярным кругом и 65% - в зоне вечной мерзлоты, Россия относится к числу стран с наиболее сложными и неблагоприятными погодными условиями для ведения различных видов хозяйственной деятельности, в том числе для осуществления грузо- и пассажирских перевозок автомобильным транспортом. Снижение аварийности на дорогах, обеспечение безопасности пассажиров и грузов и, как следствие, повышение конкурентоспособности российской экономики - один из главных приоритетов на сегодня. Актуальный уровень развития технологий открывает новые подходы к решению проблемы создания адаптивного погодозависимого переднего освещения автотранспортных средств, позволяющего существенно облегчить труд водителя и снизить вероятность наступления серьезных дорожно-транспортных происшествий по причине неудовлетворительной видимости.The problem of creating high-performance modern lighting devices for vehicles is dictated by life itself. Occupying 1/6 of the land, stretching over eleven time zones and having 20% of the territory beyond the Arctic Circle and 65% in the permafrost zone, Russia is one of the countries with the most difficult and unfavorable weather conditions for conducting various types of economic activities, including including for the implementation of cargo and passenger transportation by road. Reducing road accidents, ensuring the safety of passengers and cargo and, as a result, increasing the competitiveness of the Russian economy is one of the main priorities today. The current level of technology development opens up new approaches to solving the problem of creating adaptive weather-dependent front lighting for vehicles, which makes it possible to significantly ease the work of the driver and reduce the likelihood of serious road accidents due to poor visibility.

Движение по дороге всегда осуществляется в условиях реальной атмосферы, которая не является абсолютно прозрачной средой, а содержит водяной пар, пыль, крупные капли воды (дождь, снег), еще более крупные объекты (например, рои насекомых летом), и для разных по спектральному составу и форме лучей света проницаемость существенно отличается. К примеру, чем больше в спектре источников света лучей в сине-голубой области, тем сильнее, заметнее «марево» - рассеяние этих лучей на мелких каплях воды, взвешенных в атмосфере у поверхности земли (водяной пар, туман), или на мельчайших частицах пыли. Между тем при формировании картины окружающего мира мозг человека (водителя в данном случае) очень сильно реагирует на имеющие высокую яркость, расположенные в непосредственной близости к наблюдателю объекты, что мешает ему учитывать находящиеся в отдалении, имеющие меньшую визуальную яркость предметы (Automotive Lighting and Human Vision Burkard Wordenweber, Jorg Wallaschek, Peter Boyce, Donald D. Hoffman, Springer Science & Business Media, 13 мар. 2007 г. - Всего страниц: 410).Driving on the road is always carried out in a real atmosphere, which is not an absolutely transparent medium, but contains water vapor, dust, large drops of water (rain, snow), even larger objects (for example, swarms of insects in summer), and for different spectral the composition and shape of the rays of light, the permeability is significantly different. For example, the more rays in the spectrum of light sources in the blue-blue region, the stronger, more noticeable the "haze" - the scattering of these rays on small drops of water suspended in the atmosphere near the earth's surface (water vapor, fog), or on the smallest particles of dust ... Meanwhile, when forming a picture of the surrounding world, the human brain (the driver in this case) reacts very strongly to objects with high brightness, located in close proximity to the observer, which prevents him from taking into account objects located in the distance, having a lower visual brightness (Automotive Lighting and Human Vision Burkard Wordenweber, Jorg Wallaschek, Peter Boyce, Donald D. Hoffman, Springer Science & Business Media, Mar 13, 2007 - Total Pages: 410).

Данная особенность человеческого восприятия картины окружающего мира является источником огромного количества технических проблем при конструировании автомобильных осветительных приборов, но она же способствовала возникновению идеи оперировать не только формой и направлением лучей света, испускаемых автомобильными фарами, но и их спектральным составом и интенсивностью, как функцией времени и других переменных, для обеспечения наилучшей видимости участка дороги в разных погодных условиях и режимах движения.This feature of the human perception of the picture of the surrounding world is a source of a huge number of technical problems in the design of automotive lighting devices, but it also contributed to the emergence of the idea to operate not only the shape and direction of light rays emitted by car headlights, but also their spectral composition and intensity, as a function of time and other variables to ensure the best visibility of the road section in different weather conditions and driving modes.

Известна адаптивная система головного освещения автомобиля (патент РФ №2656976, B60Q 1/14, B60Q 1/14 от 29.12.2016). Она представляет собой осветительный узел и воплощает идею управления направлением луча ближнего света при маневрировании в реальной дорожной обстановке - адаптивное переднее освещение (ΑΠΟ).Known adaptive vehicle head lighting system (RF patent No. 2656976, B60Q 1/14, B60Q 1/14 dated December 29, 2016). It is a lighting unit and embodies the idea of controlling the direction of the dipped beam when maneuvering in real road conditions - adaptive front lighting (ΑΠΟ).

При ΑΠΟ осуществляется совместное управление левой и правой фарами автомобиля, чтобы адаптировать или регулировать передние лучи применительно к мгновенной ситуации вождения. Например, при повороте влево или вправо, контроллер определяет угол поворота и вызывает поворот части фары, обычно - проекционной линзы, на соответствующий угол поворота так, что луч тоже поворачивается.With ΑΠΟ, the vehicle's left and right headlights are controlled together to adapt or adjust the front beams to suit an instant driving situation. For example, when turning left or right, the controller determines the angle of rotation and causes a part of the headlight, usually the projection lens, to rotate through the appropriate angle so that the beam also rotates.

Недостатком данного устройства являются наличие множества прецизионных сервоприводов, сложность конструкции, низкое качество освещения, так как для создания наиболее эффективной модели ближний и противотуманный свет требуют различного расположения источников на транспортном средстве, а в данном случае они совмещены в одной блок-фаре. Кроме того, рассматриваемый в качестве источника света RGB(W)-светодиод отличается высокой сложностью подбора соотношения токов через кристаллы для получения качественного света с нужным спектральным составом, а так же данные конструкции мощных RGB(W)-светодиодов имеют четыре рядом расположенных кристалла большого размера, что приведет к наличию сильных хроматических аберраций.The disadvantage of this device is the presence of many precision servos, the complexity of the design, low quality of lighting, since to create the most effective model, the low beam and fog lights require different locations of the sources on the vehicle, and in this case they are combined in one headlamp unit. In addition, the RGB (W) LED considered as a light source is distinguished by a high complexity of selecting the ratio of currents through the crystals to obtain high-quality light with the desired spectral composition, as well as these designs of powerful RGB (W) LEDs have four large crystals located side by side. , which will lead to the presence of strong chromatic aberrations.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является осветительный узел (патент РФ №2566678 B60Q 1/12 от 11.03.2011).The closest in technical essence to the proposed one is the lighting unit (RF patent No. 2566678 B60Q 1/12 of 03/11/2011).

Изобретение-прототип содержит автомобильную фару, в которую помещен осветительный узел (узлы) для генерирования луча света, и контроллер для управления источниками света осветительного узла для регулирования угла поворота луча света и датчик, либо сигнал угла поворота руля. Осветительный узел выполнен в виде матрицы светодиодов, расположенной под общей проекционной линзой, и избирательно управляемой сигналами контроллера таким образом, чтобы выходной световой луч поворачивался относительно оптической оси линзы за счет включения отдельных элементов матрицы. Элементы светодиодной матрицы могут оснащаться дополнительно коллиматорами для оптимального направления их света в проекционную линзу. При размещении двух осветительных узлов на транспортном средстве их оптические оси повернуты относительно оси движения таким образом, чтобы они были направлены под одним и тем же углом, но в разных направлениях.The prototype invention comprises a car headlight, in which a lighting unit (units) is placed for generating a beam of light, and a controller for controlling the light sources of the lighting unit for adjusting the angle of rotation of the light beam and a sensor or signal of the steering angle. The lighting unit is made in the form of a matrix of LEDs located under a common projection lens and selectively controlled by controller signals so that the output light beam is rotated relative to the optical axis of the lens due to the inclusion of individual matrix elements. The elements of the LED matrix can be additionally equipped with collimators to optimally direct their light into the projection lens. When two lighting units are placed on a vehicle, their optical axes are rotated relative to the axis of movement so that they are directed at the same angle, but in different directions.

Контроллер управления содержит анализирующий блок, в котором осуществляется интерпретация сигнала датчика угла поворота руля, блок генерирования управляющих сигналов для генерации управляющих сигналов для каждого элемента матриц.The control controller contains an analyzing unit in which the steering angle sensor signal is interpreted, a control signal generation unit for generating control signals for each matrix element.

Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности существенным образом менять форму луча, испускаемого проекционной линзой, а также спектральный состав испускаемого света, что приводит к ограничению сферы применения данного изобретения - фактически она ограничивается созданием "заглядывающей в поворот" части фронтального света и не решает задачи по созданию противотуманного света, дневных ходовых огней, дополнительного дальнего света.The disadvantages of this device are the inability to significantly change the shape of the beam emitted by the projection lens, as well as the spectral composition of the emitted light, which leads to a limitation of the scope of application of this invention - in fact, it is limited to the creation of the "looking into the turn" part of the frontal light and does not solve the problem of creating fog light, daytime running lights, additional high beam.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание адаптивной системы переднего освещения (АСПО) автомобилей, которая может быть установлена как на новые автомобили, производимые на конвейерах автозаводов, так и на уже эксплуатируемые автомобили, при этом она будет соответствовать всем имеющимся нормативным требованиям и существенным образом повышать безопасность движения в сложных погодных условиях. Данная система должна отличаться простой конструкцией и быть легко интегрируемой в бортовую сеть любого автомобиля, независимо от года выпуска.The problem to be solved by the proposed invention is to create an adaptive front lighting system (AFS) for cars, which can be installed both on new cars produced on the conveyors of automobile plants and on cars already in use, while it will meet all existing regulatory requirements and significantly improve traffic safety in difficult weather conditions. This system should have a simple design and be easily integrated into the on-board network of any car, regardless of the year of manufacture.

Для решения поставленной задачи в адаптивную систему переднего освещения, согласно изобретению, введены дополнительные датчики; осветительный узел выполнен на базе теплопроводящей печатной платы, на которой в одной плоскости расположены коллиматорные линзы сегмента дальнего света/дневных ходовых огней (ДС/ДХО, под которыми расположены матрицы светодиодов противотуманного света и ДС/ДХО, а между элементами матриц светодиодов находятся электронные компоненты источника питания, в вертикальной плоскости оптическая ось проекционной линзы размещена под углом; контроллер построен на микроконтроллере серии STM32 с записанным специальным программным обеспечением; на плате контроллера размещены: клеммные колодки для внешних соединений по двум сторонам платы, входные цепи, состоящие из пассивных компонентов и операционных усилителей; выходные цепи, включающие буферные микросхемы преобразователей уровня и пассивные компоненты, интегральный стабилизатор питания с обвязкой, транзисторный ключ управления электромагнитным реле, микросхемы приемопередатчиков с сопутствующей обвязкой для связи с цифровыми шинами типа «Κ-line» и «CAN»; для крепления в корпусе предусмотрены четыре монтажных отверстия; контроллер содержит разъем типа PLS с выведенным интерфейсом UART, а также кнопку для первоначальной настройки и звуковой излучатель.To solve this problem, additional sensors are introduced into the adaptive front lighting system according to the invention; the lighting unit is made on the basis of a heat-conducting printed circuit board, on which collimator lenses of the high-beam / daytime running lights segment (DS / DRL) are located in one plane, under which there are matrices of fog light LEDs and DS / DRL, and between the elements of the LED matrices are the electronic components of the source power supply, in the vertical plane, the optical axis of the projection lens is placed at an angle; the controller is built on an STM32 microcontroller with recorded special software; the controller board contains: terminal blocks for external connections on both sides of the board, input circuits consisting of passive components and operational amplifiers ; output circuits, including buffer microcircuits of level converters and passive components, an integrated power stabilizer with a strapping, a transistor key for controlling an electromagnetic relay, transceiver microcircuits with accompanying strapping for communication with digital buses of the "Κ-line" type and "CAN"; four mounting holes are provided for mounting in the housing; the controller contains a PLS-type connector with an output UART interface, as well as a button for initial setup and a sound emitter.

Предлагаемая система адаптивного переднего освещения представлена на фиг.1, где обозначено:The proposed adaptive front lighting system is shown in Fig. 1, where it is indicated:

1 - автомобильная фара;1 - car headlight;

2 - осветительный узел;2 - lighting unit;

3 - контроллер управления АСПО;3 - AFS control controller;

4 - датчики.4 - sensors.

АСПО состоит из автомобильной фары 1, выполненной на базе осветительного узла 2, установленного внутри фары 1, контроллера управления 3, датчиков 4 (поворота руля, дождя/тумана, встречного света фар и так далее). Контроллер 3 расположен в салоне автомобиля (в удобном для подключения месте) (фиг.1а) или внутри фары 1 (фиг.1б). Все компоненты подключены к питанию от бортовой сети автомобиля, при этом фара 1 и контроллер 3 соединены друг с другом четырехпроводной (опционально трехпроводной, если используются не все возможности системы) линией связи. Контроллер 3 и датчики 4 в зависимости от типа датчика 4 и его наличия в штатной комплектации автомобиля соединены разными способами: при использовании штатных датчиков 4 контроллер 3 подключается также к бортовой информационной шине автомобиля (CAN-шине) по двухпроводной цифровой линии связи путем подключения к диагностической колодке, а при использовании нештатных датчиков 4 отдельными проводами к входам контроллера 3.AFS consists of a car headlight 1, made on the basis of a lighting unit 2 installed inside the headlight 1, a control controller 3, sensors 4 (steering wheel turn, rain / fog, headlights oncoming light, and so on). The controller 3 is located in the passenger compartment (in a convenient place for connection) (Fig. 1a) or inside the headlight 1 (Fig. 1b). All components are connected to the power supply from the vehicle's on-board network, while headlight 1 and controller 3 are connected to each other by a four-wire (optionally three-wire, if not all system capabilities are used) communication line. Controller 3 and sensors 4, depending on the type of sensor 4 and its presence in the standard vehicle configuration, are connected in different ways: when using standard sensors 4, controller 3 is also connected to the vehicle's on-board information bus (CAN bus) via a two-wire digital communication line by connecting to the diagnostic block, and when using non-standard sensors, 4 separate wires to the controller inputs 3.

Осветительный узел 2 представлен на фиг.2, где обозначено:Lighting unit 2 is shown in figure 2, where it is indicated:

5 - печатная плата;5 - printed circuit board;

6 - проекционная линза противотуманного (ПТФ)-сегмента;6 - projection lens of the anti-fog (PTF) segment;

7 - коллиматорные линзы сегмента дальнего света/дневных ходовых огней (ДС/ДХО);7 - collimator lenses of the high beam segment / daytime running lights (DS / DRL);

8 - компоненты источника питания;8 - power supply components;

9 - элементы матриц светодиодов ПТФ;9 - elements of matrices of PTF LEDs;

10 - элементы матриц светодиодов ДС/ДХО.10 - elements of matrixes of LEDs DS / DRL.

Осветительный узел 2 состоит из теплопроводящей печатной платы 5 на алюминиевой подложке с высокой теплопроводностью, на которой в одной плоскости расположены проекционная линза 6 ПТФ-сегмента, под которой находится матрица светодиодов ПТФ-сегмента 9, содержащая светодиоды с разным спектральным составом излучения, и коллиматорные линзы 7 сегмента ДС/ДХО, под которыми расположена матрица светодиодов ДС/ДХО 10. Между элементами матриц светодиодов 9 и 10 ПТФ И ДС/ДХО расположены электронные компоненты источника питания 8, такие как: микросхема драйвера, конденсаторы, дроссели, резисторы, транзисторы, диоды. Для удовлетворения требований к наклону луча противотуманного света в вертикальной плоскости оптическая ось проекционной линзы 6 размещена под углом.The lighting unit 2 consists of a heat-conducting printed circuit board 5 on an aluminum substrate with high thermal conductivity, on which a projection lens 6 of the PTF segment is located in one plane, under which there is a matrix of LEDs of the PTF segment 9, containing LEDs with different spectral composition of radiation, and collimator lenses 7 segments of DC / DRL, under which there is a matrix of LEDs DC / DRL 10. Between the elements of the LED matrices 9 and 10 PTF and DC / DRL are electronic components of the power source 8, such as: driver microcircuit, capacitors, chokes, resistors, transistors, diodes ... To meet the requirements for the tilt of the fog light beam in the vertical plane, the optical axis of the projection lens 6 is placed at an angle.

Контроллер 3 управления АСПО представлен на фиг.3.The AFS control controller 3 is shown in Fig. 3.

Контроллер 3 управления АСПО представляет собой двухстороннюю печатную плату с размещенными на ней элекрорадиоэлементами, предназначенную для управления режимами работы световых приборов посредством подачи к ним электрических сигналов широтно-импульсной модуляции (ШИМ) (коэффициент заполнения от 0 до 100%) и дискретный (ноль или единица).AFS control controller 3 is a double-sided printed circuit board with electrical and radio elements placed on it, designed to control the operating modes of lighting devices by supplying them with pulse-width modulation (PWM) electrical signals (duty cycle from 0 to 100%) and discrete (zero or one ).

Контроллер 3 построен на микроконтроллере серии STM32 с записанным специальным программным обеспечением (ПО). Кроме того, на плате контроллера 3 размещены: клеммные колодки для внешних соединений по двум сторонам платы; входные цепи, состоящие из пассивных компонентов (из резисторов, конденсаторов, диодов) и операционных усилителей; выходные цепи, включающие буферные микросхемы преобразователей уровня и пассивные компоненты; интегральный стабилизатор питания с обвязкой; транзисторный ключ управления электромагнитным реле; микросхемы приемопередатчиков с сопутствующей обвязкой для связи с цифровыми шинами типа «Κ-line» и «CAN». Для крепления в корпусе предусмотрены четыре монтажных отверстия. Контроллер 3 имеет возможность подключения к ПК для программирования режимов работы, для этого на нем предусмотрен разъем типа PLS с выведенным интерфейсом UART. Различные датчики (света, влажности и температуры, датчики аэрозольных сред) могут подключаться как к универсальным аналогово-дискретным входам с помощью клеммного блока, либо могут применяться датчики с цифровым интерфейсом IIC, для которых на плате размещен разъем типа PLS, также по этому интерфейсу может подключаться дисплей для информирования о режимах работы контроллера 3. Также на плате размещена кнопка для первоначальной настройки и звуковой излучатель.Controller 3 is built on an STM32 microcontroller with written special software (SW). In addition, the controller board 3 contains: terminal blocks for external connections on both sides of the board; input circuits consisting of passive components (resistors, capacitors, diodes) and operational amplifiers; output circuits, including buffer microcircuits of level converters and passive components; integrated power stabilizer with strapping; transistor key to control the electromagnetic relay; transceiver microcircuits with accompanying strapping for communication with digital buses such as "Κ-line" and "CAN". Four mounting holes are provided for mounting in the housing. Controller 3 has the ability to connect to a PC for programming operating modes; for this, it has a PLS-type connector with a removed UART interface. Various sensors (light, humidity and temperature, aerosol sensors) can be connected to universal analog-discrete inputs using a terminal block, or sensors with a digital IIC interface can be used, for which a PLS-type connector is located on the board, also via this interface can connect a display to inform about the controller's operating modes 3. Also on the board there is a button for initial setup and a sound emitter.

Предлагаемая система работает следующим образом.The proposed system works as follows.

В зависимости от текущих внешних условий (погоды, скорости и направления движения автомобиля, наличия встречного транспорта и уличного освещения и т.д.), основываясь на показаниях датчиков 4 и управляющих воздействиях водителя, контроллер 3 АСПО включает на определенной яркости те или иные светодиоды в световом узле 2, формируя луч фар 1 с наиболее подходящей к текущей дорожной ситуации формой, направлением, спектром света и его интенсивностью.Depending on the current external conditions (weather, speed and direction of the vehicle, the presence of oncoming traffic and street lighting, etc.), based on the readings of sensors 4 and the driver's control actions, the AFS controller 3 turns on certain LEDs at a certain brightness. light node 2, forming a beam of headlights 1 with the shape, direction, spectrum of light and its intensity most suitable for the current traffic situation.

Условия активации различных режимов и назначение входов/выходов прописываются в конфигурации контроллера 3.The conditions for activating various modes and the assignment of inputs / outputs are written in the controller configuration 3.

Выходы контроллера 3 могут либо принимать низкий и высокий уровень, либо генерировать сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ-сигнал) 0-100%.The outputs of controller 3 can either go low and high, or generate a pulse width modulated signal (PWM signal) 0-100%.

Входы контроллера 3 могут быть дискретными, аналоговыми, либо цифровыми (CAN-шина). Настраивается активный уровень цифрового входа (низкий или высокий) и идентификатор фрейма CAN, отслеживаемые байты (ручной ввод отслеживания любых данных шины с известными идентификаторами).Controller 3 inputs can be discrete, analog, or digital (CAN bus). Configures the active level of the digital input (low or high) and the CAN frame ID, tracked bytes (manual input of tracking any bus data with known IDs).

После подачи питания контроллер 3 переходит (если нет сигналов блокировки, либо если запущен двигатель - в зависимости от настройки) в режим «ДХО»: выход «Яркость» («ШИМ»), n% (около 5%), выход «Режим» («Р») высокий. Иначе устанавливается режим «Выключено» - все выходы низкий уровень, реле отключено.After power is applied, controller 3 goes (if there are no blocking signals, or if the engine is running - depending on the setting) into the "DRL" mode: output "Brightness" ("PWM"), n% (about 5%), output "Mode" ("P") high. Otherwise, the "Disabled" mode is set - all outputs are low, the relay is disabled.

При выключенном зажигании (по CAN), либо неработающем двигателе (обороты по CAN), либо активном сигнале блокировки (например, включены габариты, поднят ручник или заглушен двигатель) фары 1 выключены. При отсутствии данных CAN плата контроллера 3 может получать питание от замка зажигания (включили зажигание - заработали ДХО, после запуска двигателя или сразу). Предусмотрен плавный розжиг/гашение ДХО (при переходе из «ДХО» в «Выключено» и обратно) и плавный переход с другими режимами (изменяющийся ШИМ на выходе «Режим» за время около 100-200 мс).When the ignition is off (via CAN), or the engine is not running (revolutions via CAN), or when the blocking signal is active (for example, the dimensions are on, the handbrake is raised or the engine is turned off), headlights 1 are off. In the absence of CAN data, the controller board 3 can receive power from the ignition switch (the ignition is turned on - DRLs are activated, after starting the engine or immediately). Smooth ignition / extinguishing of DRL (when switching from DRL to OFF and back) and smooth transition with other modes (changing PWM at the "Mode" output for about 100-200 ms) are provided.

При подаче входных сигналов «ПТФ» или «ДС» переход в соответствующие режимы.When the input signals "PTF" or "DS" are supplied, the transition to the corresponding modes.

«ПТФ»: «ШИМ» 100%, «Р» низкий. Противотуманный свет может иметь регулируемую цветовую температуру (ЦТ). Для этого назначается отдельный выход (ШИМ-сигнал) и вход (аналоговый сигнал с потенциометра, либо с датчика 4 влажности/дождя). Возможен «плавный розжиг» секции ПТФ (устанавливается в конфигурации) и гашение (кроме перехода в режим «ДС»)."PTF": "PWM" 100%, "P" low. The fog light can have an adjustable color temperature (CG). For this, a separate output (PWM signal) and an input (analog signal from a potentiometer or from a humidity / rain sensor 4) are assigned. Possible "smooth ignition" of the PTF section (set in the configuration) and extinguishing (except for the transition to the "DS" mode).

«ДС»: «ШИМ» 100%, «Р» высокий. Режим дальнего света имеет преимущество, если отмечено в конфигурации. Существует возможность управления двумя дополнительными фарами дальнего света с помощью выхода «Яркость ДС2», который выдает высокий уровень если включен дальний свет (соответствующий вход) и есть активный сигнал «Вкл. ДС2»."DS": "PWM" 100%, "P" high. High beam mode takes precedence if checked in configuration. It is possible to control two additional main beam headlamps using the "DC2 brightness" output, which gives a high level if the main beam is on (corresponding input) and there is an active "On. DS2 ".

При активации входа «Яркость ДС» Подавая на него аналоговый сигнал с потенциометра, можно устанавливать отличную от 100% яркость ДС (от 20 до 100%). При обрыве сигнала яркость дальнего света устанавливается в минимум.When the input "DC brightness" is activated By giving it an analog signal from the potentiometer, it is possible to set the brightness of the DC other than 100% (from 20 to 100%). When the signal is cut off, the brightness of the main beam is set to a minimum.

При подаче сигнала поворота (левый или правый) в зависимости от конфигурации:When a turn signal is given (left or right), depending on the configuration:

а) либо включается режим «Сигнал поворота» (при этом отключается или нет вся фара 1 в зависимости от настройки, «ШИМ» на 0%), при этом выходы 5 и 6 (фиг.3) используются для управления дополнительным сигналом поворота и могут иметь повышенную нагрузочную способность (150 мА) в зависимости от комплектации;a) either the "Turn signal" mode is turned on (in this case, the entire headlight 1 is turned off or not, depending on the setting, "PWM" by 0%), while outputs 5 and 6 (Fig. 3) are used to control an additional turn signal and can have an increased load capacity (150 mA), depending on the configuration;

б) либо активируется «Подсветка поворота» («ШИМ» 100%, «Р» низкий для соответствующей левой или правой фары 1, другая фара 1 горит в прежнем режиме). Сигналы поворота - одно из условий активации функции, остальные (угол поворота руля, угловое ускорение и скорость) настраиваются (выбор одного или нескольких условий). Может устанавливаться задержка отключения подсветки поворота. Чтобы не пугать сторонних наблюдателей яркость нарастает плавно в течение 200 мс (по умолчанию, настраивается).b) either the "Turning light" is activated ("PWM" 100%, "P" low for the corresponding left or right headlight 1, the other headlight 1 is lit in the same mode). Turn signals are one of the conditions for activating the function, the rest (steering angle, angular acceleration and speed) are configurable (selection of one or several conditions). A delay can be set for turning off the turning light. In order not to frighten outside observers, the brightness increases smoothly within 200 ms (by default, it is adjustable).

При двух включенных режимах они работают совместно.When two modes are on, they work together.

Выход «Реле» (типа «открытый коллектор») работает следующим образом:The "Relay" output (of the "open collector" type) works as follows:

а) включается при установке ненулевой яркости любого выхода (при установке соответствующей настройки выхода);a) turns on when setting non-zero brightness of any output (when setting the corresponding output setting);

б) включается при снижении уровня АЦП дневного света ниже настроенного значения (при активации режима «Управление светом» и выбора соответствующей настройки выхода «Управление головным светом»); выход питает реле, включающее головной свет.b) it turns on when the ADC level of daylight falls below the set value (when the “Light control” mode is activated and the corresponding setting of the “Head light control” output is selected); the output supplies the relay that turns on the head light.

Настройка осуществляется с компьютера (подключение через USB-UART, либо USB-K-Line переходники). Возможен просмотр, изменение конфигурации, а также просмотр текущего состояния входов/выходов (диагностика). Конфигурацию можно сохранить в файл или загрузить «пресет» - набор предварительных настроек.Configuration is carried out from a computer (connection via USB-UART, or USB-K-Line adapters). It is possible to view, change the configuration, as well as view the current state of the inputs / outputs (diagnostics). The configuration can be saved to a file or loaded "preset" - a set of presets.

Встроенный источник питания преобразует напряжение бортовой сети и стабилизирует ток. В зависимости от внешних управляющих сигналов источник питания способен перераспределять стабилизированный ток между различными светодиодами в матрицах 9 и 10. Кроме того, источник питания способен менять величину тока, пропускаемого через разные светодиоды в матрицах 9 и 10, с помощью чего достигается возможность менять направление, форму, спектральные характеристики и интенсивность лучей, испускаемых световым модулем. При этом отклонение лучей получается за счет смещения источников света из фокуса проекционной линзы 6, как постоянного, так и путем подачи разного по величине тока на расположенные в пределах одной цепочки светодиоды.The built-in power supply converts the voltage of the on-board network and stabilizes the current. Depending on external control signals, the power supply is able to redistribute the stabilized current between different LEDs in matrices 9 and 10. In addition, the power supply is able to change the amount of current passed through different LEDs in matrices 9 and 10, with the help of which it is possible to change the direction, shape , spectral characteristics and intensity of the rays emitted by the light module. In this case, the deflection of the rays is obtained due to the displacement of the light sources from the focus of the projection lens 6, both constant and by supplying a current of different magnitude to the LEDs located within the same chain.

Изменение спектрального состава достигается путем подачи разного по величине тока на светодиоды с разными спектральными характеристиками, позволяя регулировать цветовую температуру узла 2 в широких пределах, приблизительно от 2200 K для работы в режиме ПТФ в плохих погодных условиях, до 5000 K для работы в режиме дальнего света/ДХО в хороших погодных условиях и работы в режиме ПТФ в хороших погодных условиях (режим помощи ближнему свету/подсветки поворотов).The change in the spectral composition is achieved by supplying different currents to LEDs with different spectral characteristics, allowing you to adjust the color temperature of node 2 over a wide range, from approximately 2200 K for operation in PTF mode in bad weather conditions, up to 5000 K for operation in high beam mode / DRL in good weather conditions and work in PTF mode in good weather conditions (low beam assist / cornering lights).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание АСПО, которой возможно дополнить любые автотранспортные средства, как выходящие с конвейеров автозаводов, так и уже находящиеся в эксплуатации. При этом предлагаемая АСПО обладает уникальными техническими характеристиками в плане возможности управления формой лучей фар, их направлением, а также интенсивностью и спектральным составом света автомобильных фар, а также существенно повышает безопасность дорожного движения и облегчает труд водителя.The technical result of the proposed invention is the creation of an AFS, which can be supplemented with any vehicles, both leaving the conveyors of car factories, and already in operation. At the same time, the proposed AFS has unique technical characteristics in terms of the ability to control the shape of the headlights, their direction, as well as the intensity and spectral composition of car headlights, and also significantly increases road safety and facilitates the work of the driver.

Технический результат достигается за счет применения в конструкции светового узла распределенной светодиодной матрицы с разными по характеристикам (мощность, цветовая температура, размер) твердотельными источниками света - светодиодами, а также за счет применения системы проекционных и коллиматорных линз, формирующих луч света адаптивной фары. Кроме того, технический результат достигается за счет применения способа управления током, подаваемым на отдельные светодиоды в матрице путем введения в дополнение к управляемому источнику питания светодиодов управляющего устройства - микропроцессорного контроллера АСПО со специализированным программным обеспечением. Совокупность вышеназванных устройств/программного обеспечения реализует идею создания современной АСПО с широким набором функций. Легкость интеграции предлагаемой системы в находящиеся в эксплуатации транспортные средства достигается как за счет формы и конструкции светового узла и фары (адаптивная фара устанавливается на замену штатной ПТФ, которой укомплектовано большинство автомобилей, ее форма не принципиальна и может меняться в зависимости от модели транспортного средства), так и за счет управляющего модуля-контроллера АСПО, который может работать с широким спектром как штатных, так и дополнительных датчиков в автомобиле и имеет возможность подключения к CAN-шине для получения всей возможной информации о системах транспортного средства на тех автомобилях, где она предусмотрена конструктивно.The technical result is achieved through the use in the design of the light unit of a distributed LED matrix with different characteristics (power, color temperature, size) solid-state light sources - LEDs, as well as through the use of a system of projection and collimator lenses that form an adaptive headlight beam. In addition, the technical result is achieved through the use of a method for controlling the current supplied to individual LEDs in the matrix by introducing, in addition to the controlled power supply, the LEDs of a control device - an ASPO microprocessor controller with specialized software. The combination of the above devices / software implements the idea of creating a modern AFS with a wide range of functions. The ease of integration of the proposed system into vehicles in operation is achieved both due to the shape and design of the light unit and the headlight (the adaptive headlight is installed to replace the standard PTF, which is equipped with most cars, its shape is not fundamental and may vary depending on the vehicle model), and at the expense of the AFS control module-controller, which can work with a wide range of both standard and additional sensors in the car and has the ability to connect to the CAN bus to obtain all possible information about the vehicle systems on those cars where it is structurally provided ...

Claims (3)

1. Адаптивная система переднего освещения, состоящая из автомобильной фары (1), в которую помещен осветительный узел (2), контроллера управления (3) и датчика угла поворота, причем осветительный узел (2) содержит проекционную линзу (6), под которой расположена матрица светодиодов, отличающаяся тем, что введены дополнительные датчики (4), осветительный узел (2) выполнен на базе теплопроводящей печатной платы (5), на которой в одной плоскости расположены коллиматорные линзы (7) сегмента дальнего света/дневных ходовых огней (ДС/ДХО), под которыми расположены матрицы светодиодов противотуманного света (ПТФ) (9) и ДС/ДХО (10), а между элементами матриц светодиодов (9) и (10) находятся электронные компоненты источника питания (8), в вертикальной плоскости оптическая ось проекционной линзы (6) размещена под углом, контроллер (3) построен на микроконтроллере серии STM32 с записанным специальным программным обеспечением, на плате контроллера (3) размещены: клеммные колодки для внешних соединений по двум сторонам платы, входные цепи, состоящие из пассивных компонентов и операционных усилителей; выходные цепи, включающие буферные микросхемы преобразователей уровня и пассивные компоненты, интегральный стабилизатор питания с обвязкой, транзисторный ключ управления электромагнитным реле, микросхемы приемопередатчиков с сопутствующей обвязкой для связи с цифровыми шинами типа «Κ-line» и «CAN», для крепления в корпусе предусмотрены четыре монтажных отверстия, контроллер (3) содержит разъем типа PLS с выведенным интерфейсом UART, а также кнопку для первоначальной настройки и звуковой излучатель.1. An adaptive front lighting system, consisting of a car headlight (1), in which the lighting unit (2) is placed, a control controller (3) and a steering angle sensor, and the lighting unit (2) contains a projection lens (6), under which is located a matrix of LEDs, characterized in that additional sensors (4) are introduced, the lighting unit (2) is made on the basis of a heat-conducting printed circuit board (5), on which collimator lenses (7) of the high-beam segment / daytime running lights (DS / DRL), under which are the matrices of fog light LEDs (PTF) (9) and DS / DRL (10), and between the elements of the LED matrices (9) and (10) are the electronic components of the power source (8), in the vertical plane the optical axis the projection lens (6) is placed at an angle, the controller (3) is built on an STM32 microcontroller with recorded special software, the controller board (3) contains: terminal blocks for external connections th on both sides of the board, input circuits consisting of passive components and operational amplifiers; output circuits, including buffer microcircuits of level converters and passive components, an integrated power stabilizer with a strapping, a transistor key for controlling an electromagnetic relay, transceiver microcircuits with accompanying strapping for communication with digital buses of the "Κ-line" and "CAN" type, for mounting in the case are provided four mounting holes, the controller (3) contains a PLS-type connector with a lead-out UART interface, as well as a button for initial setup and a sound emitter. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что контроллер (3) может быть установлен внутри автомобильной фары (1).2. The system according to claim 1, characterized in that the controller (3) can be installed inside the vehicle headlight (1). 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве датчиков (4) используются датчики поворота руля, дождя, тумана, встречного света фар.3. The system according to claim. 1, characterized in that the sensors (4) are steering wheel rotation sensors, rain, fog, headlights oncoming light.

Images