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光传感器增加汽车的安全性和便捷性

导读: 光传感器,尤其是光电二极管和光电晶体管,在车身电子应用中的使用增加了消费者所需的安全性和便捷性。这些功能当前可能仅应用于高端汽车中,但如同汽车应用的一般情况,这些功能很快将应用于各个价位的汽车。

  三十年前,第一个硫化镉光电阻在客车上得到了应用,用于通过检测环境光自动打开及关闭车大灯。当今,用于检测光线的主流技术已变成硅光电二极管和光电晶体管,从而使车身电子应用得到了极大扩展。

     在大多数情况下,汽车应用中采用光电二极管,因为在-40°C~+85°C的典型车身电子温度范围内,这些器件的光电流及波长敏感度呈线性。与光电二极管相比,光电晶体管的直流电流增益及暗电流具有更高的温度依赖性。光电晶体管与光电二极管相比的优势是,光线量相同时,前者的输出电流远高于后者,从而可能无需进行放大。

     雨水检测

     安装在挡风玻璃上并成为后视镜装置一部分的Valeo雨水传感器,该传感器由红外线发射二极管与光电二极管组成,光电二极管用于检测玻璃反射的已发射光线量。红外线通过该传感器装置以精确角度发射出去,在挡风玻璃内部进行反射,然后返回到光电二极管。当天开始下雨时,雨滴落在挡风玻璃上,一些光线将发生折射,从而使反射回光电二极管的光线量减少。当降雨量增加时,反射回检测器表面的光线量将减少。

     最终,输出电流会降到定义的阈值以下,该传感器会指示“下雨”。通过这种到微控制器的输入,该传感器会打开刮水器,并调整刮水器的速度。

     环境光检测

     在车身电子应用中,环境光传感器用于调节仪表盘的背光强度,以及导航系统(GPS)、温度控制及DVD屏幕中的LCD背光强度。这对于像BMW的iDrive及Prius的Multi-Info等显示屏而言尤其重要。例如,当日光变得昏暗并且漆黑一片时,仪表盘背光将进行不同程度地调节,以达到最佳可见度,并降低可能对驾驶者造成的强光。使用这些传感器可消除在白天打开车大灯时烦人的显示屏自动亮度调节等程序,环境光传感器的关键功能是利用380nm~780nm的敏感度可见波长,复制了人眼的敏感度。

     温度控制

     通过确定日光的角度并连同热敏电阻调整风扇速度和温度,光电二极管在温度控制中发挥了重要作用。确定日光的角度是光电二极管上的照明功能,在光电二极管中,峰值照明可转变成处于最高点的日光。具有集成NTC热敏电阻的光电二极管最适合这种类型的应用。

     隧道检测

     隧道检测需要两个传感器的输入。第一个传感器具有“向上看”的较宽视野,以及相对较长的平均移动时间段,长时间段可防止车灯打开和关闭。第二个传感器具有“向前看”的较窄视野,以及相对较短的平均移动时间段。这可使隧道传感器对突然的日光变化做出快速反应,并打开车大灯,以及在进入隧道时可调节显示屏的背光亮度。前向传感器消除了在进入桥下或遮天蔽日的大树下时打开及关闭车灯。在这些情况下,该传感器仍将“看到”前方的光线。

     当进入隧道时,隧道传感器信号将下降,而宽视野传感器的信号将仍保持高强度;车大灯将打开。当出了隧道时,隧道传感器信号将加强,而宽视野传感器信号将下降;车大灯将关闭。凭借不同的平均移动时间段,控制器可做出明确的区别。

     结论

     光传感器,尤其是光电二极管和光电晶体管,在车身电子应用中的使用增加了消费者所需的安全性和便捷性。这些功能当前可能仅应用于高端汽车中,但如同汽车应用的一般情况,这些功能很快将应用于各个价位的汽车。

 

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