ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗЬЮ ПОСРЕДСТВОМ LED-ФАРЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2018 года по МПК H03C1/00 H05B37/02 B60Q1/34 

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет Китайской патентной заявки № 201410527610.7, озаглавленной ʺTRANSMITTING DEVICE AND METHOD FOR DRIVING OPTICAL COMMUNICATION OF LED VEHICLE LIGHTʺ, поданной 9 октября 2014 в Государственное Ведомство по интеллектуальной собственности Народной Республики Китай, включенной в настоящий документ посредством ссылки во всей своей полноте.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее раскрытие относится к технологии связи посредством видимого света и, в частности, к передающему устройству и способу управления связью посредством светодиодной (LED) фары транспортного средства.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Технология связи посредством видимого света заключается в модуляции источника видимого света и передаче информации путем управления миганием с высокой скоростью при интенсивности света LED. В реальных применениях, требуется, чтобы модуляция связи не влияла на нормальную яркость освещения при требуемой интенсивности света.

[0004] Обычные способы модуляции интенсивности света включают в себя симисторное (TRIAC) уменьшение силы света (диммирование), цифровое диммирование, диммирование на основе модуляции длительности импульса и аналоговое диммирование и т.д. Диммирование на основе модуляции длительности импульса заключается в модуляции интенсивности света LED путем управления рабочим циклом (скважностью) импульсного сигнала тока через переключатель, который открывается и закрывается с некоторой частотой. Человеческий глаз не может воспринимать мигание LED, если частота излучения света LED больше, чем 60 Гц, что является подходящим для систем оптической связи. Однако в системах оптической связи с LED-фарами транспортных средств в качестве носителя, LED-фары должны работать при условии высокого пикового тока, чтобы гарантировать как яркость освещения, заданную нормативным регулированием, так и функцию связи, в то время как на практике эффективность LED проявляет эффект ʺспадаʺ, что означает, что эффективность света снижается по мере того, как плотность тока возрастает. Поэтому функция связи влияет на характеристику энергосбережения LED-фары транспортного средства.

[0005] В существующей технологии оптической связи, представленной, например, устройством фары транспортного средства и способом передачи сигналов с помощью света, как раскрыто в CN 103600687 A, передающее свет устройство в этом документе включает в себя приемник данных шины, микроконтроллер передающего вывода, возбудитель фары транспортного средства и фару транспортного средства. Выходной вывод возбудителя фары транспортного средства находится в соединении управления с фарой заднего света, чтобы управлять яркостью задней фары. Задняя фара сконфигурирована, чтобы генерировать оптический сигнал, включающий в себя информацию операционных данных транспортного средства, и передавать оптический сигнал. Вышеуказанное техническое решение не учитывает эффект светоотдачи, вызванный загрузкой сигналов данных в ток освещения, что не только вызывает ненужное потребление энергии, но и влияет на температуру полупроводниковых переходов схемы, ускоряя отказ устройства.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Задачей настоящего раскрытия является обеспечить передающее устройство и способ управления связью посредством LED-фары транспортного средства, которые могут решить проблему предшествующего уровня техники, состоящую в том, что функция связи влияет на эффективность освещения, характеристику энергосбережения и надежность LED-фары транспортного средства.

[0007] Техническое решение согласно настоящему раскрытию состоит в следующем.

[0008] Передающее устройство для управления оптической связью посредством LED-фары транспортного средства включает в себя CPU процессор и схему преобразования напряжения, при этом

CPU процессор находится в коммуникационном соединении с LIN/CAN-шиной транспортного средства через схему интерфейса и в коммуникационном соединении со схемой преобразования напряжения;

схема преобразования напряжения находится в управляющем соединении с LED-фарой транспортного средства через высокочастотный полупроводниковый переключатель;

LED-фара транспортного средства снабжена схемой измерения прямого напряжения, сконфигурированной, чтобы измерять падение прямого напряжения;

выходной вывод схемы измерения прямого напряжения соединен с CPU процессором;

выходной вывод уровня CPU процессора соединен со схемой D/A-преобразования, схемой фильтра нижних частот и схемой управляемого напряжением постоянного тока в последовательности; и

выходной вывод схемы управляемого напряжением постоянного тока соединен с выводом опорного напряжения схемы преобразования напряжения.

[0009] CPU процессор представляет собой однокристальный компьютер модели типа MC9S12XS128;

штырьки (контакты) 50-52 однокристального компьютера соединены с LIN-шиной транспортного средства через драйвер LIN-шины модели типа MC33661, штырек 45 однокристального компьютера является входным выводом прямого напряжения.

[0010] Схема преобразования напряжения включает в себя контроллер управления LED модели типа LM3421;

штырек 63 однокристального компьютера соединен с штырьком 8 LM3421 через транзистор Q7;

штырек 7 LM3421 является выводом опорного напряжения;

штырек 12 LM3421 соединен с базой транзистора Q4 NPN-типа;

штырек 9 LM3421 соединен с эмиттером транзистора Q4 через резистор;

коллектор транзистора Q4 соединен с базой транзистора Q2 NPN-типа и базой транзистора Q3 PNP-типа;

коллектор транзистора Q2 соединен с базой транзистора Q2 через резистор;

эмиттер транзистора Q2 соединен с эмиттером транзистора Q3;

коллектор транзистора Q3 соединен с базой транзистора Q6 PNP-типа;

коллектор транзистора Q3 дополнительно соединен с источником напряжения и соединен с базой транзистора Q3 через диод;

эмиттер транзистора Q6 соединен с коллектором транзистора Q2 через резистор; и

коллектор транзистора Q6 соединен с штырьком 7 LM3421 и заземлен через резистор.

[0011] Высокочастотный полупроводниковый переключатель включает в себя транзистор Q1 с высокой подвижностью электронов на GaN-основе;

G-полюс Q1 соединен с эмиттером транзистора Q2;

диод D5 на GaN-основе подсоединен между D-полюсом Q1 и штырьком 1 LM3421;

S-полюс Q1 соединен с первым резистором;

один вывод первого резистора, соединенный с S-полюсом Q1, соединен с штырьком 15 LM3421 через резистор;

другой вывод первого резистора соединен с штырьком 16 LM3421 через резистор и соединен с источником напряжения;

отрицательный полюс диода D5 соединен с коллектором Q2; и

LED-фара транспортного средства подсоединена между отрицательным полюсом диода D5 и D-полюсом Q1.

[0012] Также обеспечен способ управления связью посредством LED-фары транспортного средства, который включает в себя:

передачу, CPU процессором, данных связи на схему преобразования напряжения для модуляции;

модуляцию, посредством схемы преобразования напряжения, данными связи волны прямого тока освещения LED-фары транспортного средства в форме высокого и низкого уровней;

предоставление, CPU процессором в режиме реального времени, опорного напряжения на схему преобразования напряжения, основанную на температуре перехода LED-фары транспортного средства, параметре управления LIN/CAN-шины транспортного средства и данных связи; и

регулировку, схемой преобразования напряжения, значений высокого и низкого уровней формы волны тока в соответствии с данными связи на основе опорного напряжения.

[0013] Дополнительно, способ включает в себя:

регулировку, CPU процессором, частоты формы волны тока в соответствии с данными связи на основе параметра управления LIN/CAN-шины транспортного средства и данных связи.

[0014] Дополнительно, данные связи комбинационно кодируются в поток двоичных данных посредством N сигналов прямоугольных колебаний различных частот . Каждая частота больше, чем 1 кГц, и меньше, чем одна десятая частоты переключения источника питания схемы преобразования напряжения, и относительная разность частот сигналов прямоугольных колебаний больше, чем 1%, где N≥3, относительная разность частот определена как , и , представляют две различных частоты прямоугольных колебаний в токе кодирования.

[0015] Дополнительно, значения высокого и низкого уровней формы волны тока, соответствующей данным связи, корректируются способом экспоненциального взвешивания нечеткой классификации, который включает в себя:

[0016] в случае, когда температура перехода LED-фары транспортного средства больше, чем порог температуры, ослабление значения I(k) уровня формы волны тока в текущий момент времени способом экспоненциального взвешивания, чтобы получить значение I(k+1) уровня волновой формы тока в следующий момент времени: , ;

[0017] в случае, когда дистанция связи между транспортными средствами меньше, чем нижний предел порога дистанции, экспоненциальное ослабление значения разности между высоким и низким уровнями формы волны тока в текущий момент времени, чтобы получить разностное значение в следующий момент времени: , ;

[0018] в случае, когда дистанция связи между транспортными средствами больше, чем верхний предел порога дистанции и является эффективной дистанцией связи, экспоненциальное увеличение разностного значения между высоким и низким уровнями формы волны тока в текущий момент времени, чтобы получить разностное значение в следующий момент времени: , ; и

[0019] в случае, когда дистанция связи между транспортными средствами находится между нижним пределом и верхним пределом порога дистанции, экспоненциальное ослабление в зависимости от дистанции связи разностного значения между высоким и низким уровнями формы волны тока в текущий момент времени, чтобы получить разностное значение в следующий момент времени: , .

[0020] Альтернативно, форма волны тока для управления LED-фарой транспортного средства относится к высокому уровню I₃, низкому уровню I₁ и уровню освещения I₂, номинальный ток освещения LED-фары транспортного средства обозначается как I_avg, и если температура T_jn перехода LED-фары транспортного средства больше, чем температурный порог 100°С, в момент времени, следующий за моментом времени k, I_i(k+1)=I_i(k)⋅exp(-13/(T_jn-100)), i=1, 2, 3, при этом условии:

[0021] в случае, когда дистанция между транспортными средствами больше, чем верхний предел порога дистанции 30 метров, и меньше, чем 300 метров, первоначальный уровень освещения LED-фары транспортного средства I₂=I_avg, если не имеется данных связи, в форме волны тока, соответствующей данным связи, первоначальный высокий уровень I₃ равен 2I_avg, первоначальный низкий уровень I₁ равен 0, частота генерации уровня I₂ равна 200 Гц, частота генерации уровня I₁ равна 20 кГц и частота генерации уровня I₃ равна 21 кГц;

[0022] в случае, когда дистанция между транспортными средствами больше, чем нижний предел порога дистанции 10 метров, и меньше, чем верхний предел порога дистанции 30 метров, первоначальный уровень освещения LED-фары транспортного средства I₂=I_avg, если не имеется данных связи, в форме волны тока, возбуждаемой кодом связи, первоначальный высокий уровень I₃ равен 1.5 I_avg, первоначальный низкий уровень I₁ равен 0.5 I_avg, частота генерации уровня I₂ равна 1000 Гц, частота генерации уровня I₁ равна 500 кГц, частота генерации уровня I₃ равна 510 кГц;

[0023] в случае, когда дистанция между транспортными средствами меньше, чем нижний предел порога дистанции 10 метров, первоначальный уровень освещения LED-фары транспортного средства I₂=I_avg, если не имеется данных связи, в форме волны тока, возбуждаемой кодом связи, первоначальный высокий уровень I₃ равен 1.5 I_avg, первоначальный низкий уровень I₁ равен 0.5 I_avg, частота генерации уровня I₂ равна 0 Гц, частота генерации уровня I₁ равна 2000 кГц, частота генерации уровня I₃ равна 210 кГц; и

[0024] в случае, когда дистанция между транспортными средствами больше, чем эффективная дистанция связи 300 метров, связь прекращается, первоначальный уровень освещения LED-фары транспортного средства I₂=I_avg.

[0025] В настоящем раскрытии, в первом аспекте, срок службы LED-фары транспортного средства гарантируется регулировкой температуры перехода, и надежная связь при различных условиях дистанций транспортных средств гарантируется регулировкой разностного значения между высоким и низким уровнями формы волны тока при передаче данных. Во втором аспекте, эффективность освещения увеличивается при требуемой яркости, и эффект ʺспадаʺ предотвращается до максимальной степени, чтобы защитить схемные устройства. В третьем аспекте, скорость связи улучшается, и своевременность связи гарантируется регулировкой частоты.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0026] Чертежи, используемые в описании вариантов осуществления или традиционной технологии, будут кратко описаны, как изложено ниже, для пояснения технических решений, соответствующих вариантам осуществления настоящего раскрытия или традиционной технологии. Ясно, что приложенные чертежи в последующем описании только иллюстрируют некоторые варианты осуществления настоящего раскрытия. Специалистами в данной области техники могут быть получены другие чертежи в соответствии с представленными чертежами без какой-либо творческой деятельности.

[0027] Фиг. 1 является структурной схемой передающего устройства для управления связью с помощью LED-фары транспортного средства в соответствии с настоящим раскрытием;

[0028] Фиг. 2 является иллюстрирует структуру выводов (штырьков) CPU процессора на фиг. 1;

[0029] Фиг. 3 иллюстрирует схемное соединение CPU процессора и LIN-шины транспортного средства на фиг. 1,

[0030] Фиг. 4 является принципиальной схемой схемы преобразования напряжения на фиг. 1;

[0031] Фиг. 5 является принципиальной схемой схемы измерения прямого напряжения на фиг. 1; и

[0032] Фиг. 6 является принципиальной схемой схемы управляемого напряжением постоянного тока на фиг. 1.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0033] Технические решения в соответствии с вариантами осуществления настоящего раскрытия будут детально описаны во взаимосвязи с чертежами. Ясно, что раскрытые варианты осуществления являются лишь немногими, а не всеми из вариантов осуществления. Другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники на основе вариантов осуществления настоящего раскрытия без приложения творческих усилий, будут включены в объем настоящего раскрытия.

[0034] Далее, настоящее раскрытие будет описано детально во взаимосвязи с чертежами и вариантами осуществления.

[0035] Как показано на фиг. 1, передающее устройство для управления связью посредством LED-фары транспортного средства включает в себя: CPU процессор 1, который имеет функцию управления и функцию обработки данных и вывода, и схему 10 преобразования напряжения, которая предоставляет управляющий ток для LED-фары 5 транспортного средства. CPU процессор 1 находится в коммуникационном соединении с LIN/CAN-шиной 2 транспортного средства через схему 3 интерфейса, чтобы получать содержимое информации оптической связи. Схема преобразования напряжения модулирует данными связи, передаваемыми от CPU процессора 1, ток освещения в форме высокого и низкого уровней. Высокочастотный полупроводниковый переключатель 6, управляемый схемой 10 преобразования напряжения, является устройством модуляции для формы волны тока.

[0036] Схема 4 измерения прямого напряжения сконфигурированная, чтобы измерять падение прямого напряжения, предусмотрена для LED-фары 5 транспортного средства. Выходной вывод схемы 4 измерения прямого напряжения соединен с CPU процессором 1. CPU процессор 1 вычисляет значение температуры перехода LED-фары 5 транспортного средства на основе падения прямого напряжения и температурного коэффициента и выводит цифровой опорный уровень с выходного вывода уровня в ассоциации с данными связи. Выходной вывод уровня CPU процессора 1 соединен со схемой 8 D/A-преобразования, схемой 9 фильтра нижних частот и схемой 7 управляемого напряжением постоянного тока в последовательности, чтобы преобразовывать опорный уровень в аналоговое значение. Выходной вывод схемы 7 управляемого напряжением постоянного тока соединен с выводом опорного напряжения схемы 10 преобразования напряжения для реализации монтажного И. Выходное значение тока схемы 10 преобразования напряжения зависит от опорного напряжения, то есть, значения высокого и низкого уровней форм волны тока в качестве кодов данных связи зависят от опорного напряжения, полученного путем выполнения нечеткой классификации на температуре перехода и данных связи посредством CPU процессора 1.

[0037] В качестве конкретной реализации схемы, CPU процессор 1 представляет собой свободно масштабируемый 16-битовый однокристальный компьютер модели типа MC9S12XS128. Число выводов, соответствующее штырькам однокристального компьютера, показано на фиг. 2. Штырьки 50-52 (т.е. выводы LIN-RXD, LIN-TXD, LIN-EN) однокристального компьютера соединены с LIN-шиной транспортного средства через драйвер LIN-шины модели типа MC33661. Штырек 45 (т.е. вывод PAD06) однокристального компьютера является входным выводом прямого напряжения, как показано на фиг. 3, и конфигурация других штырьков показана на фиг. 2.

[0038] Схема 10 преобразования напряжения включает в себя контроллер управления LED модели типа LM3421, который имеет конфигурацию штырьков, как показано на фиг. 4. Штырек 63 (т.е. вывод PWM7) однокристального компьютера соединен со штырьком 8 (т.е. выводом nDIM) LM3421 через транзистор Q7. Штырек 7 (т.е. вывод OVP) LM3421 является выводом опорного напряжения. Штырек 12 (т.е. вывод VCC) LM3421 соединен с базой транзистора Q4 NPN-типа. Штырек 9 (т.е. вывод DDRV) LM3421 соединен с эмиттером транзистора Q4 через резистор. Коллектор транзистора Q4 соединен с базой транзистора Q2 NPN-типа и базой транзистора Q3 PNP-типа. Коллектор транзистора Q2 соединен с базой транзистора Q2 через резистор. Эмиттер транзистора Q2 соединен с эмиттером транзистора Q3. Коллектор транзистора Q3 соединен с базой транзистора Q6 PNP-типа. Коллектор транзистора Q3 дополнительно соединен с источником напряжения и соединен с базой транзистора Q3 через диод. Эмиттер транзистора Q6 соединен с коллектором транзистора Q2 через резистор. Коллектор транзистора Q6 соединен со штырьком 7 (т.е. выводом OVP) LM3421 и заземлен через резистор.

[0039] Для того чтобы избежать не-сходимости в процессе управления схемы 10 преобразования напряжения, что вызовет аномальную операцию переключения источника питания и приведет к отказу функции освещения, транзистор Q1 с высокой подвижностью электронов на GaN-основе используется в качестве высокочастотного полупроводникового переключателя 6 для переменной модуляции прямоугольным колебанием, частота переключения которого меньше, чем одна десятая рабочей частоты переключения источника питания. Кроме того, чтобы избежать визуального искажения, рабочая частота Q1 предпочтительно больше, чем 200 Гц. G-полюс Q1 соединен с эмиттером транзистора Q2. Диод D5 на GaN-основе подсоединен между D-полюсом Q1 и штырьком 1 (выводом рабочего напряжения) LM3421. S-полюс Q1 соединен с первым резистором RSNS1. Один вывод первого резистора, соединенный с S-полюсом Q1, соединен со штырьком 15 (т.е. выводом HSP) LM3421 через резистор. Другой вывод первого резистора RSNS1 соединен со штырьком 16 (т.е. выводом HSN) LM3421 через резистор и соединен с источником напряжения. Отрицательный полюс диода D5 соединен с коллектором Q2, и ILED1, представляющий LED-фару 5 транспортного средства, подсоединен между отрицательным полюсом диода D5 и D-полюсом Q1.

[0040] Схема 4 измерения прямого напряжения сконфигурирована, чтобы измерять падение прямого напряжения LED-фары 5 транспортного средства. CPU процессор 1 вычисляет значение температуры перехода на основе падения прямого напряжения и температурного коэффициента, что соответствует структуре схемы, как показано на фиг. 5. Как показано на фиг. 6, схема 7 управляемого напряжением постоянного тока включает в себя операционный усилитель LM358 и полевой транзистор, чтобы реализовать монтажное И на опорном напряжении Vref схемы 10 преобразования напряжения. Другие схемы, такие как схема 8 D/A-преобразования и схема 9 фильтра нижних частот, могут быть воплощены с обычными модулями, которые здесь не описаны.

[0041] Также обеспечен способ управления связью посредством LED-фары транспортного средства, как описано ниже. CPU процессор передает данные связи в кадрах данных на схему 10 преобразования напряжения для модуляции. Схема 10 преобразования напряжения модулирует данными связи колебание постоянного тока освещения LED-фары 5 транспортного средства в форме высокого и низкого уровней. CPU процессор 1 обеспечивает опорное напряжение в режиме реального времени на схему 10 преобразования напряжения на основе температуры перехода LED-фары 5 транспортного средства, параметра управления LIN/CAN-шины 2 транспортного средства и данных связи. Схема 10 преобразования напряжения регулирует значения высокого и низкого уровней формы волны тока, соответственно данным связи на основе опорного напряжения. Факторы, которые влияют на эффект связи, включают в себя дистанцию между транспортными средствами, помехи света окружающей среды и т.д. На эффективность света LED-фар 5 транспортного средства влияет температура перехода и ток управления и т.п. в то время как LED-фара 5 транспортного средства приводится в действие с требуемой яркостью, данные связи модулируют ток освещения. Однако, поскольку данные связи представлены в форме высокого и низкого уровней, введение высокого уровня будет снижать светоотдачу LED-фары 5 транспортного средства. Поэтому, если два транспортных средства находятся в условиях хорошего эффекта приема связи, светоотдача может быть увеличена путем уменьшения значения разности между высоким уровнем и низким уровнем формы волны тока, чтобы позволить току приближаться к постоянному току освещения.

[0042] Температура перехода LED-фары 5 транспортного средства имеет непосредственное воздействие на срок службы и надежность LED-фары 5 транспортного средства. Поэтому, температура перехода снижается путем уменьшения среднего тока, проходящего через LED-фару 5 транспортного средства, при обеспечении того, что LED-фара 5 транспортного средства работает с требуемой яркостью. Температура перехода LED-фары 5 транспортного средства вычисляется из падения прямого напряжения и температурного коэффициента. Температура перехода используется как значение обратной связи в реальном времени, чтобы формировать контур динамического регулирования опорного уровня, таким образом, реализуя управляемое регулирование тока, возбуждающего LED-фару 5 транспортного средства. Динамическая регулировка температуры перехода в присутствии или отсутствии связи может обеспечивать срок службы LED-фары 5 транспортного средства. Температура перехода LED-фары 5 транспортного средства измеряется и вычисляется схемой 4 измерения прямого напряжения, как описано выше.

[0043] В дополнение к регулировке значения тока, частота формы волны тока, соответствующей данным связи, регулируется CPU процессором 1 на основе параметра управления LIN/CAN-шины 2 транспортного средства и данных связи, чтобы увеличивать скорость передачи данных связи и сокращать время отклика связи, осуществляемой транспортным средством. Предполагая частоту тока освещения в случае, когда LED-фара 5 транспортного средства не осуществляет связь, данные связи комбинационно кодируются в поток двоичных данных посредством N сигналов прямоугольных колебаний по меньшей мере двух различных частот . Каждая частота f_i больше, чем 1 кГц, и меньше, чем одна десятая частоты переключения источника питания схемы преобразования напряжения, чтобы гарантировать функцию нормального освещения. Любая относительная разность частот сигналов прямоугольных колебаний должна быть больше, чем 1%, и разность частот смежных частот должна быть не меньше, чем 5%, когда учитываются влияния сложного распространения света на частоту ошибок демодуляции частоты приемника. Относительная разность частот определена как (f_i-f_j)/(f_i-f_j)×100%, и f_i, f_j представляют две различные частоты прямоугольных колебаний в токе кодирования.

[0044] Значения высокого и низкого уровней формы волны тока, соответствующей данным связи, регулируются способом экспоненциального взвешивания нечеткой классификации следующим образом.

[0045] В случае, когда температура перехода LED-фары транспортного средства больше, чем порог температуры, значение I(k) уровня формы волны тока в текущий момент времени ослабляется способом экспоненциального взвешивания, чтобы получить значение I(k+1) уровня волновой формы тока в следующий момент времени: , . При этом основном условии регулирования имеется три типа ситуации для дистанции транспортного средства.

[0046] (1) В случае, когда дистанция связи между транспортными средствами меньше, чем нижний предел порога дистанции, значение разности между высоким и низким уровнями формы волны тока в текущий момент времени экспоненциально ослабляется, чтобы получить разностное значение в следующий момент времени: , .

[0047] (2) В случае, когда дистанция связи между транспортными средствами больше, чем верхний предел порога дистанции и является эффективной дистанцией связи, разностное значение между высоким и низким уровнями формы волны тока в текущий момент времени экспоненциально увеличивается, чтобы получить разностное значение в следующий момент времени: , .

[0048] (3) В случае, когда дистанция связи между транспортными средствами находится между нижним пределом и верхним пределом порога дистанции, разностное значение между высоким и низким уровнями формы волны тока в текущий момент времени экспоненциально ослабляется в зависимости от дистанции связи, чтобы получить разностное значение в следующий момент времени: , .

[0049] α₁~α₄ являются коэффициентами, которые могут быть выбраны в соответствии с техническими требованиями, чтобы повлиять на изменение значения тока. Длина временного интервала связана с частотой регулирования. Теоретически, в настоящем раскрытии, уровни тока могут регулироваться так, чтобы быть линейными высоким и низким уровнями, или могут регулироваться так, чтобы быть относительно большим числом уровней. Но на практике непрерывное линейное значение или большое число значений уровней приведет к тому, что система модуляции будет сверхчувствительной к малым изменениям в факторах, так что система будет выполнять вычисление и модуляцию с высокой частотой в течение длительного времени, результатом чего будет большее потребление компонентов и энергии.

[0050] Поэтому, три уровня и три частоты обычно используются для выполнения регулирования способа переключения, которые достаточны для существенного улучшения светоотдачи и снижения потребления мощности. Порог безопасной дистанции между транспортными средствами может быть установлен как 300 м, 20 м и 10 м в соответствии со стандартом GB7258. Частота кодирования увеличена для диапазона высокого риска близкой дистанции. Предположим, что форма волны тока для управления LED-фарой транспортного средства относится к высокому уровню I₃, низкому уровню I₁ и уровню освещения I₂, номинальный ток освещения LED-фары транспортного средства обозначается как I_avg, и если температура T_jn перехода для LED-фары транспортного средства больше, чем температурный порог 100°С, то в момент времени, следующий за моментом времени k, I_i(k+1)=I_i(k)⋅exp(-13/(T_jn-100)), i=1, 2, 3, регулировка осуществляется следующим образом.

[0051] (1) В случае, когда дистанция между транспортными средствами больше, чем верхний предел порога дистанции 30 метров, и меньше, чем 300 метров, первоначальный уровень освещения LED-фары транспортного средства I₂=I_avg, если не имеется данных связи, в форме волны тока, соответствующей данным связи, первоначальный высокий уровень I₃ равен 2I_avg, первоначальный низкий уровень I₁ равен 0, частота генерации уровня I₂ равна 200 Гц, частота генерации уровня I₁ равна 20 кГц, и частота генерации уровня I₃ равна 21 кГц.

[0052] (2) В случае, когда дистанция между транспортными средствами больше, чем нижний предел порога дистанции 10 метров, и меньше, чем верхний предел порога дистанции 30 метров, первоначальный уровень освещения LED-фары транспортного средства I₂=I_avg, если не имеется данных связи, в форме волны тока, управляемой кодом связи, первоначальный высокий уровень I₃ равен 1.5I_avg, первоначальный низкий уровень I₁ равен 0.5I_avg, частота генерации уровня I₂ равна 1000 Гц, частота генерации уровня I₁ равна 500 кГц, частота генерации уровня I₃ равна 510 кГц;

[0053] (3) В случае, когда дистанция между транспортными средствами меньше, чем нижний предел порога дистанции 10 метров, первоначальный уровень освещения LED-фары транспортного средства I₂=I_avg, если не имеется данных связи, в форме волны тока, управляемой кодом связи, первоначальный высокий уровень I₃ равен 1.5I_avg, первоначальный низкий уровень I₁ равен 0.5I_avg, частота генерации уровня I₂ равна 0 Гц, частота генерации уровня I₁ равна 2000 кГц, частота генерации уровня I₃ равна 210 кГц.

[0054] (4) В случае, когда дистанция между транспортными средствами больше, чем эффективная дистанция связи 300 метров, связь прекращается, и первоначальный уровень освещения LED-фары транспортного средства I₂=I_avg.

В дополнение к приведенному выше случаю трех значений уровня, может быть установлено больше значений уровня. При выборе высокого уровня формы волны тока, уровень должен быть меньше, чем 5-кратный номинальный ток освещения I_avg, чтобы предотвратить повреждение избыточным током освещения LED-фары 5 транспортного средства. Амплитуда регулирования температуры перехода для LED-фары 5 транспортного средства предпочтительно составляет не более 10%, чтобы избежать слишком большой регулировки, вызывающей слишком быстрое снижение тока, управляющего LED-фарой 5 транспортного средства, для удовлетворения требуемой яркости освещения.

Изобретение относится к технологии связи посредством видимого света. Технический результат заключается в исключении влияния на характеристики светоотдачи и энергосбережения обеспечиваемой функции связи. Передающее устройство для управления оптической связью посредством LED-фар транспортного средства содержит CPU процессор и схему преобразования напряжения, CPU процессор находится в коммуникации с LIN/CAN-шиной транспортного средства через схему интерфейса и в коммуникации со схемой преобразования напряжения; схема преобразования напряжения находится в управляющем соединении с LED-фарой транспортного средства через высокочастотный полупроводниковый переключатель; LED-фара транспортного средства снабжена схемой измерения прямого напряжения, соединенной с CPU процессором. Способ управления LED-фарой транспортного средства для осуществления оптической связи может динамически регулировать электрический уровень и частоту формы волны тока данных связи. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Передающее устройство для управления оптической связью посредством LED-фары транспортного средства, содержащее:

CPU процессор и

схему преобразования напряжения, при этом

CPU процессор находится в коммуникационном соединении с LIN/CAN-шиной транспортного средства через схему интерфейса и в коммуникационном соединении со схемой преобразования напряжения;

схема преобразования напряжения находится в управляющем соединении с LED-фарой транспортного средства через высокочастотный полупроводниковый переключатель;

LED-фара транспортного средства снабжена схемой измерения прямого напряжения, сконфигурированной, чтобы измерять падение прямого напряжения;

выходной вывод схемы измерения прямого напряжения соединен с CPU процессором;

выходной вывод уровня CPU процессора соединен со схемой D/A-преобразования, схемой фильтра нижних частот и схемой управляемого напряжением постоянного тока в последовательности и

выходной вывод схемы управляемого напряжением постоянного тока соединен с выводом опорного напряжения схемы преобразования напряжения,

причем CPU процессор представляет собой однокристальный компьютер модели типа MC9S12XS128;

штырьки 50-52 однокристального компьютера соединены с LIN-шиной транспортного средства через драйвер LIN-шины модели типа МС33661, штырек 45 однокристального компьютера является входным выводом прямого напряжения;

схема преобразования напряжения содержит контроллер управления LED модели типа LM3421;

штырек 63 однокристального компьютера соединен со штырьком 8 LM3421 через транзистор Q7;

штырек 7 LM3421 является выводом опорного напряжения;

штырек 12 LM3421 соединен с базой транзистора Q4 NPN-типа;

штырек 9 LM3421 соединен с эмиттером транзистора Q4 через резистор;

коллектор транзистора Q4 соединен с базой транзистора Q2 NPN-типа и базой транзистора Q3 PNP-типа;

коллектор транзистора Q2 соединен с базой транзистора Q2 через резистор;

эмиттер транзистора Q2 соединен с эмиттером транзистора Q3;

коллектор транзистора Q3 соединен с базой транзистора Q6 PNP-типа;

коллектор транзистора Q3 дополнительно соединен с источником напряжения и соединен с базой транзистора Q3 через диод;

эмиттер транзистора Q6 соединен с коллектором транзистора Q2 через резистор;

коллектор транзистора Q6 соединен со штырьком 7 LM3421 и заземлен через резистор;

высокочастотный полупроводниковый переключатель содержит транзистор Q1 с высокой подвижностью электронов на GaN-основе;

G-полюс Q1 соединен с эмиттером транзистора Q2;

диод D5 на GaN-основе подсоединен между D-полюсом Q1 и штырьком 1 LM3421;

S-полюс Q1 соединен с первым резистором;

один вывод первого резистора, соединенный с S-полюсом Q1, соединен со штырьком 15 LM3421 через резистор;

другой вывод первого резистора соединен со штырьком 16 LM3421 через резистор и соединен с источником напряжения;

отрицательный полюс диода D5 соединен с коллектором Q2 и

LED-фара транспортного средства подсоединена между отрицательным полюсом диода D5 и D-полюсом Q1.

2. Способ управления связью посредством LED-фары транспортного средства, применяемый в передающем устройстве по п. 1, содержащий:

передачу, CPU процессором, данных связи на схему преобразования напряжения для модуляции;

модуляцию, посредством схемы преобразования напряжения, данными связи волны прямого тока освещения LED-фары транспортного средства в форме высокого и низкого уровней;

предоставление, CPU процессором в режиме реального времени, опорного напряжения на схему преобразования напряжения на основе температуры переходов для LED-фары транспортного средства, параметра управления LIN/CAN-шины транспортного средства и данных связи и

регулирование, схемой преобразования напряжения, значений высокого и низкого уровней формы волны тока в соответствии с данными связи на основе опорного напряжения.

3. Способ управления связью посредством LED-фары транспортного средства по п. 2, дополнительно содержащий:

регулирование, CPU процессором, частоты формы волны тока в соответствии с данными связи на основе параметра управления LIN/CAN-шины транспортного средства и данных связи.

4. Способ управления связью посредством LED-фары транспортного средства по п. 2 или 3, в котором

температура перехода LED-фары транспортного средства измеряется и вычисляется посредством CPU процессора методом напряжения.

5. Способ управления связью посредством LED-фары транспортного средства по п. 3, в котором

данные связи комбинационно кодируются в поток двоичных данных посредством N сигналов прямоугольных колебаний различных частот каждая частота больше чем 1 кГц и меньше, чем одна десятая частоты переключения источника питания схемы преобразования напряжения, и относительная разность частот сигналов прямоугольных колебаний больше чем 1%, где N≥3, относительная разность частот определена как и представляют две различные частоты прямоугольных колебаний в токе кодирования.

6. Способ управления связью посредством LED-фары транспортного средства по п. 2, или 3, или 5, в котором

значения высокого и низкого уровней формы волны тока, соответствующей данным связи, регулируются способом экспоненциального взвешивания нечеткой классификации, который содержит:

в случае, когда температура перехода для LED-фары транспортного средства больше, чем порог температуры, ослабление значения I(k) уровня формы волны тока в текущий момент времени способом экспоненциального взвешивания, чтобы получить значение I(k+1) уровня волновой формы тока в следующий момент времени:

в случае, когда дистанция связи между транспортными средствами меньше, чем нижний предел порога дистанции, экспоненциальное ослабление разностного значения между высоким и низким уровнями формы волны тока в текущий момент времени, чтобы получить разностное значение в следующий момент времени:

в случае, когда дистанция связи между транспортными средствами больше, чем верхний предел порога дистанции, и является эффективной дистанцией связи, экспоненциальное увеличение разностного значения между высоким и низким уровнями формы волны тока в текущий момент времени, чтобы получить разностное значениев следующий момент времени: и

в случае, когда дистанция связи между транспортными средствами находится между нижним пределом и верхним пределом порога дистанции, экспоненциальное ослабление в зависимости от дистанции связи разностного значения между высоким и низким уровнями формы волны тока в текущий момент времени, чтобы получить разностное значение в следующий момент времени:

7. Способ управления связью посредством LED-фары транспортного средства по п. 3 или 5, в котором

форма волны тока для управления LED-фарой транспортного средства относится к высокому уровню I₃, низкому уровню I₁ и уровню освещения I₂, номинальный ток освещения LED-фары транспортного средства обозначается как I_avg, и если температура T_jn перехода для LED-фары транспортного средства больше, чем температурный порог 100°С, в момент времени, следующий за моментом времени k, I_i(k+1)=I_i(k)⋅ехр (-13/(T_jn-100)), i=1, 2, 3, при этом условии:

в случае, когда дистанция между транспортными средствами больше, чем верхний предел порога дистанции 30 метров, и меньше чем 300 метров, первоначальный уровень освещения LED-фары транспортного средства I₂=I_avg, если не имеется данных связи, в форме волны тока, соответствующей данным связи, первоначальный высокий уровень I₃ равен 2I_avg, первоначальный низкий уровень I₁ равен 0, частота генерации уровня I₂ равна 200 Гц, частота генерации уровня I₁ равна 20 кГц и частота генерации уровня I₃ равна 21 кГц;

в случае, когда дистанция между транспортными средствами больше, чем нижний предел порога дистанции 10 метров, и меньше, чем верхний предел порога дистанции 30 метров, первоначальный уровень освещения LED-фары транспортного средства I₂=I_avg, если не имеется данных связи, в форме волны тока, управляемой кодом связи, первоначальный высокий уровень 1₃ равен 1.5 I_avg, первоначальный низкий уровень I₁ равен 0.5 I_avg, частота генерации уровня I₂ равна 1000 Гц, частота генерации уровня I₁ равна 500 кГц, частота генерации уровня I₃ равна 510 кГц;

в случае, когда дистанция между транспортными средствами меньше, чем нижний предел порога дистанции 10 метров, первоначальный уровень освещения LED-фары транспортного средства I₂=I_avg, если не имеется данных связи, в форме волны тока, управляемой кодом связи, первоначальный высокий уровень I₃ равен 1.5 I_avg, первоначальный низкий уровень I₁ равен 0.5 I_avg, частота генерации уровня I₂ равна 0 Гц, частота генерации уровня равна 2000 кГц, частота генерации уровня I₃ равна 210 кГц; и

в случае, когда дистанция между транспортными средствами больше, чем эффективная дистанция связи 300 метров, связь прекращается, первоначальный уровень освещения LED-фар транспортного средства I₂=I_avg.