- FILE WORD + KÈM BẢN VẼ CAD (nếu giao dịch qua zalo 0985655837) ĐỒ ÁN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THÔNG MINH TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2012Khoá học 20172021 đang ở giai đoạn cuối của chương trình đào tạo là thực tiệnđồ án tốt nghiệp. Sau hơn 4 năm học tập tại trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội, chúngem được lĩnh hội rất nhiều kiến thức quý báu và rèn luyện kỹ năng chuyên ngành Côngnghệ Ô tô tại khoa Công nghệ ô tô. Trong quá trình tìm kiếm đề tài tốt nghiệp chúng emđã chọn được đề tài mong muốn, phù hợp với khả năng và lĩnh vực yêu thích của mình.Từ đó chúng em đã mạnh dạn tự đề xuất đề tài “Nghiên cứu hệ thống chiếu sáng thôngminh (AFS) trên xe ô tô Toyota Camry 2012”,
TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG-TÍN HIỆU
Lịch sử phát triển bóng đèn xe ô tô
1.1.1 Đèn sợ đốt (thời kỳ 1910 – 1960)
Vào năm 1910, bóng đèn sợi tóc đầu tiên được sử dụng để chiếu sáng trên xe hơi nhờ sự phát triển của các máy phát điện nhỏ gọn Năm 1913, công ty điện Bosch tại Đức đã giới thiệu sản phẩm "Bosch Light", tích hợp đèn pha, máy phát điện một chiều và bộ điều chỉnh, giúp khách hàng dễ dàng hơn trong việc lắp đặt Mặc dù có tranh cãi giữa đèn pha điện và đèn gas, sự kết hợp giữa hai loại này đã diễn ra cho đến sau Thế chiến I Đến năm 1920, đèn điện đã trở thành tiêu chuẩn không chỉ trong đèn pha mà còn trong công nghệ chế tạo xe hơi Trong giai đoạn này, đèn cốt (low-beam) ra đời nhằm giải quyết vấn đề chói mắt cho các xe đi ngược chiều Năm 1924, Osram đã phát triển giải pháp đèn bilux với hai sợi đốt, kết hợp cả chùm pha và cốt trong một gương phản xạ, giảm thiểu việc sử dụng hai nguồn sáng riêng biệt Đến năm 1957, đèn cốt không đối xứng xuất hiện, với cường độ sáng cao hơn phía bên phải, giúp tăng cường an toàn cho người đi bộ và xe đạp vào ban đêm, và được chính quyền Đức công nhận.
1 https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
Chỉ sau vài năm, đèn halogen đã trở thành công nghệ chiếu sáng chủ đạo trong ngành ôtô nhờ hiệu quả chiếu sáng và tuổi thọ cao Khí halogen hạn chế sự bốc hơi kim loại từ sợi đốt, giúp bóng đèn sáng hơn và cung cấp ánh sáng tốt hơn Vào đầu những năm 1960, đèn pha hình chữ nhật xuất hiện, và vào năm 1983, sự phát triển của đèn pha với gương phản xạ ellipsoid đã tạo ra chùm sáng mạnh mẽ hơn Công nghệ mới này cho phép thiết kế đèn pha gọn nhẹ, mỏng và có kính hội tụ nghiêng, cải thiện phân bố ánh sáng và giảm lóa do thời tiết xấu như sương mù, mưa và tuyết.
1.1.3 Đèn Xenon (thời kỳ 1990 – nay): https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
Đèn pha Xenon, ra đời vào năm 1991, sử dụng nguồn sáng từ khí Xenon và một lượng nhỏ muối kim loại Bằng cách áp dụng bộ tăng áp (Ballast) với điện áp lên đến 28.000 Volt, các quầng plasma xuất hiện giữa các cực của đèn Kể từ năm 1995, đèn Xenon đã bắt đầu thay thế các bóng đèn sợi đốt thông thường nhờ vào ưu điểm tiêu thụ chỉ 35 W nhưng mang lại cường độ ánh sáng gấp 2 lần so với đèn halogen công suất 55W.
Hình 1.3: Công nghệ chiếu sáng Bi -Xenon
Khi đèn Xenon ra đời, cần sử dụng bộ đèn chiếu có hai choá: một cho đèn pha và một cho đèn cốt, do Xenon chỉ có một tim Năm 1998, bóng đèn Xenon hai chế độ pha-cốt xuất hiện, với hai bóng Xenon đặt sát nhau nhưng tim đèn được bố trí lệch, tạo ra ánh sáng với các góc chiếu khác nhau nhờ phản xạ từ gương cầu Một loại khác là đèn Xenon thụt thò, sử dụng một bóng đèn Xenon với tim có thể dịch chuyển, cho phép điều chỉnh vị trí tim ở tiêu cự cho chế độ pha và thụt vào sau tiêu cự cho chế độ cốt.
3 https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
Sự ra đời của đèn Xenon và Bi-Xenon đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong lịch sử phát triển đèn xe, với nhiều cải tiến nhằm nâng cao tính tiện ích, an toàn và hiệu quả chiếu sáng Công nghệ đèn pha đôi xuất hiện vào năm 1995, cho phép tách biệt hai chức năng pha và cốt, tối ưu hóa thiết kế của gương phản xạ cho từng nhiệm vụ cụ thể Sử dụng máy tính, gương phản xạ được chia thành hàng nghìn phần tử nhỏ, giúp điều chỉnh ánh sáng với phạm vi chiếu sáng lớn nhất và phân bố ánh sáng tốt nhất Nhờ đó, nguồn sáng được cải thiện, mang lại khả năng chiếu sáng xa hơn.
1.1.4 Đèn pha công nghệ đi ốt phát quang ( LED)
Trong những năm gần đây công nghệ đèn pha ôtô ra đời loại đèn pha sử dụng công nghệ đi-ốt phát quang LED
Đèn LED, hay còn gọi là đèn đi-ốt phát quang, an toàn hơn khi sử dụng nhờ điện thế thấp chỉ 3 volt Với hiệu quả tiết kiệm năng lượng cao, đèn LED tiêu thụ điện ít hơn gần 10 lần so với đèn truyền thống trong cùng một thời gian sử dụng Ngoài ra, đèn LED thân thiện với môi trường do lượng nhiệt tỏa ra rất thấp trong quá trình phát sáng Đèn LED ngày càng trở nên phổ biến trong vai trò đèn pha hoặc đèn hậu, với ưu điểm như khối lượng nhẹ, tuổi thọ cao, cường độ sáng lớn và thiết kế thời trang Ánh sáng lạnh của LED tạo nên vẻ ngoài trừu tượng, viễn tưởng và huyền bí cho những chiếc xe được thiết kế dựa trên công nghệ này.
Hệ thống chiếu sáng – tín hiệu
https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
Phân loại các loại đèn sử dụng trên xe gồm có các loại đèn chiếu sáng và đèn tín hiệu, thông báo
A, Hệ thống đèn chiếu sáng tín hiệu bao gồm các đèn xi nhan sử dụng khi báo rẽ hoặc báo nguy, đèn kích thước để báo kích thước xe, đèn phanh báo khi đạp phanh
B, Hệ thống đèn chiếu sáng: Bao gồm các đèn đầu gồm đèn chiếu gần và đèn chiếu xa được sử dụng để chiếu sáng vào ban đêm đáp ứng được khả năng quan sát cho người lái xe Các yêu cầu về chiếu sáng của đèn đầu như: Cường độ chiếu sáng, vùng chiếu sáng, góc chiếu sáng, giới hạn chiếu sáng sẽ được nói rõ ở phần sau Ngoài ra chế độ flash của đèn đầu được dùng như đèn báo tín hiệu cho người lái xe ngược chiều Bên cạnh đó còn có đèn sương mù để chiếu sáng khi thời tiết có nhiều sương mù, …
Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu có các bộ phận sau đây:
1 Đèn đầu, đèn sương mù phía trước
2 Cụm đèn phía sau, đèn sương mù phía sau
3 Công tắc điều khiển đèn và độ sáng: Công tắc đèn xi nhan, công tắc đèn sương mù phía trước và phía sau
4 Đèn xi nhan và đèn báo nguy
5 Công tắc đèn báo nguy hiểm
6 Bộ nhấp nháy đèn xi nhan
7 Cảm biến báo hư hỏng đèn
9 Cảm biến điều khiển đèn tự động
10 Công tắc điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu
11 Bộ chấp hành điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu
14 Đèn chiếu sáng khoá điện
5 https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
Hình 1.5: Vị trí của các bộ phận trong hệ thống chiếu sáng và tín hiệu 1.2.1 Hệ thống đèn đầu
Hệ thống đèn đầu là thành phần chiếu sáng thiết yếu trên xe, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn giao thông và điều kiện lái xe ban đêm Để đạt tiêu chuẩn, hệ thống này cần có cường độ sáng lớn mà không gây chói mắt cho người đi ngược chiều, với công suất chiếu gần từ 35 – 40W và chiếu xa từ 45 – 70W Vùng chiếu sáng của đèn khi ở chế độ chiếu gần dao động từ 50 – 75m, trong khi chế độ chiếu xa có thể chiếu sáng từ 180 – 250m.
1.2.1.1 Tổng quan các loại bóng đèn đầu a Bóng đèn dây tóc:
Hình 1.6: Bóng đèn loại dây tóc https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
Bóng đèn dây tóc được cấu tạo từ vỏ thủy tinh chứa dây điện trở volfram Khi được cấp điện áp và nung nóng lên 2300°C, dây volfram phát ra ánh sáng trắng Nếu điện áp quá cao, dây volfram sẽ bốc hơi nhanh, dẫn đến hiện tượng đen bóng đèn và đứt dây Để ngăn ngừa oxy hóa, không khí trong bóng đèn được hút ra tạo môi trường chân không Để tăng cường độ sáng, người ta có thể bơm khí Argon vào bóng đèn với áp suất thấp, giúp tăng cường độ chiếu sáng lên khoảng 40%.
Bóng đèn halogen hoạt động bằng cách nung nóng dây tóc volfram lên đến 2300°C để tạo ra ánh sáng Tuy nhiên, quá trình này dẫn đến sự bay hơi và đốt cháy của dây tóc, làm cho vỏ thủy tinh bị đen và giảm cường độ chiếu sáng Hơn nữa, sự đốt cháy này cũng làm giảm tuổi thọ của bóng đèn.
Bóng đèn halogen khắc phục hiện tượng bay hơi của dây volfram, giúp giảm thiểu tình trạng đen bóng thủy tinh và nâng cao tuổi thọ nhờ vào việc dây volfram không bị bay hơi Đèn halogen chứa khí halogen như iode hoặc brôm, đóng vai trò là chất xúc tác trong quá trình thăng hoa của dây volfram Khi dây volfram bay hơi, khí halogen kết hợp với volfram tạo thành iodur volfram, một hỗn hợp khí không bám vào thủy tinh như đèn dây tóc thông thường Hỗn hợp iodur volfram này được đưa trở lại vùng khí có nhiệt độ cao xung quanh tim đèn, nơi nhiệt độ vượt quá 1450°C.
Quá trình hoạt động của bóng đèn halogen liên quan đến việc tách thành hai chất: volfram bám lại vào tim đèn và các khí halogen được giải phóng Khi nhiệt độ của dây volfram đạt đến mức bay hơi, nó sẽ kết hợp với halogen thăng hoa, sau đó trở lại tim đèn Quá trình này diễn ra liên tục, giúp ngăn chặn sự đổi màu của bóng đèn và duy trì hiệu suất hoạt động của tim đèn trong thời gian dài.
Vỏ bóng đèn halogen được làm từ thạch anh, cho phép chịu được nhiệt độ và áp suất cao từ 5 – 7 bar, với nhiệt độ hoạt động trên 250°C, khi khí halogen bốc hơi Đèn halogen cung cấp cường độ sáng và tuổi thọ cao hơn so với bóng đèn dây tóc thông thường, đồng thời dây tóc của bóng đèn halogen có đường kính nhỏ hơn, giúp điều chỉnh tiêu cự dễ dàng và chính xác hơn.
Hình 1.8: Bóng đèn Xenon ã Nguyờn lý hoạt động:
Nguyên lý hoạt động của đèn Xenon bắt nguồn từ hiện tượng sét phóng điện tự nhiên khi trời mưa, nơi những tia sét giữa các đám mây và mặt đất tạo ra ánh sáng mạnh mẽ Ý tưởng này đã thúc đẩy các nhà chế tạo phát triển đèn Xenon, cung cấp ánh sáng cường độ cao, thay thế cho các loại đèn dây tóc và halogen đang trở nên lỗi thời.
Năm 1992, Hella, nhà sản xuất bóng đèn xe hơi hàng đầu thế giới, đã giới thiệu bóng đèn Xenon đầu tiên sử dụng công nghệ phóng điện cường độ cao (HID) Thời điểm đó, đèn Xenon chủ yếu chỉ được sử dụng cho chế độ đèn cốt, vì nó chỉ có một chế độ chiếu sáng, khác với đèn sợi tóc có thể có hai tim Do đó, chóa đèn dành cho đèn Xenon cần phải được thiết kế riêng biệt cho cả đèn pha và đèn cốt.
Năm 1999, đèn Bi – Xenon ra đời, khắc phục nhược điểm của đèn Xenon truyền thống bằng khả năng tạo ra ánh sáng pha và cốt từ một nguồn sáng duy nhất, giúp tiết kiệm năng lượng Đèn Xenon hoạt động dựa trên nguyên lý phóng điện cường độ cao giữa hai bản cực trong ống huỳnh quang chứa khí Xenon tinh khiết, thủy ngân và muối kim loại halogen Khi có điện áp lớn hơn 25000 V, hiện tượng phóng điện xảy ra, giải phóng năng lượng và tạo ra ánh sáng Sự phóng điện này kích thích các phân tử khí Xenon, khiến chúng phát ra ánh sáng khi trở về trạng thái bình thường Màu sắc ánh sáng phát ra phụ thuộc vào chênh lệch năng lượng của electron và tính chất hóa học của muối kim loại trong bầu khí Xenon Vỏ đèn được làm từ thủy tinh thạch anh, có khả năng chịu nhiệt độ và áp suất cao.
Đèn Xenon tạo ra ánh sáng thông qua quá trình phóng điện giữa các bản cực khi được cung cấp điện áp cao trên 25.000 V Để đạt được điện thế này, hệ thống cần một bộ khởi động (ignitor) Đồng thời, để duy trì tia hồ quang trong suốt quá trình hoạt động, một chấn lưu (ballast) sẽ cung cấp điện áp khoảng 85 V, vừa giúp xử lý hoạt động của đèn Xenon vừa tăng áp cho bóng đèn.
9 https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo của đèn Xenon ã Ánh sỏng của đốn Xenon phỏt ra:
Ánh sáng phát ra từ đèn Xenon thay đổi tùy thuộc vào tính chất hóa học của muối kim loại bên trong Độ Kelvin và Lumens là hai yếu tố quan trọng thể hiện màu sắc và độ sáng của đèn.
Hình 1.10: Dãy màu mà đèn Xenon phát ra https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/ Ở 4300 K đèn tạo ra khoảng 3100 Lm, nó tạo ra lượng ánh sáng nhiều hơn gấp
Đèn Halogen có tuổi thọ gấp 3 lần và sản sinh nhiệt độ màu sáng nhất với ánh sáng trắng hoàn toàn, chuyển dần sang vàng nhạt khi phản xạ trên đường Loại đèn này thường được sử dụng cho các phương tiện di chuyển vào ban đêm và trên địa hình đồi núi nhằm tối ưu hóa tầm nhìn Với nhiệt độ màu 6000 K, đèn Halogen tạo ra khoảng 2900 Lm, cung cấp lượng ánh sáng vượt trội hơn gấp nhiều lần.
Đèn Halogen có hiệu suất ánh sáng gấp 3 lần so với loại đèn ở 4300 K, mặc dù phát ra ít ánh sáng hơn nhưng lại có màu trắng sáng hơn với sắc xanh nhạt Ở nhiệt độ 8000 K, đèn tạo ra khoảng 2500 Lm, cung cấp lượng ánh sáng vượt trội hơn gấp nhiều lần.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG ĐÈN THÔNG MINH 27
Hệ thống đèn liếc tĩnh
Hình 2.1: Hiệu quả chiếu sáng đối với hệ thống đèn liếc tĩnh
Hệ thống đèn liếc tĩnh được thiết kế để bổ sung ánh sáng cho các góc cua khi xe vào cua, bằng cách sử dụng nguồn sáng phụ bên cạnh đèn cốt thông thường Nguồn sáng phụ này có nhiệm vụ chiếu sáng khu vực mà đèn cốt không thể chiếu tới, giúp tăng cường độ sáng và cải thiện tầm nhìn khi lái xe Vùng sáng Abblendlicht là ví dụ điển hình cho ánh sáng phụ này, được bố trí bên cạnh đèn cốt để đảm bảo an toàn trong các tình huống lái xe khó khăn.
Việc kích hoạt đèn chiếu sáng góc cua phụ thuộc vào ba yếu tố chính, nhằm đảm bảo rằng đèn chỉ được bật khi xe vào cua gấp hoặc thực hiện các thao tác rẽ phải, rẽ trái.
27 https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
-Tình trạng của đèn Signal (bật hoặc tắt)
Giới thiệu các chế độ hoạt động của đèn chiếu sáng góc cua chủ động tĩnh
Hình 2.2 Đèn chiếu sáng góc cua tắt khi đi thẳng
Hình 2.3 Đèn chiếu sáng góc cua bật lên cùng với đèn xin nhan
Đèn chiếu sáng góc cua tự động bật khi ôm cua, giúp cải thiện tầm nhìn Chúng cũng hoạt động khi xe di chuyển với tốc độ dưới 40 km/h trong điều kiện sương mù hoặc khi lùi xe.
Hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh có ưu điểm về góc chiếu rộng hơn so với hệ thống chiếu sáng góc cua động Nó cũng có giá thành thấp hơn và dễ dàng lắp đặt cho xe cũ hoặc xe không có hệ thống chiếu sáng này bằng cách thay thế đèn sương mù Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh là khả năng chiếu sáng không linh hoạt như hệ thống chiếu sáng góc cua động.
2.1.2 Nguyên lý và cấu tạo hệ thống đèn liếc tĩnh
Hình 2.6: Hệ thống đèn liếc tĩnh Cấu tạo chung của một hệ thống đèn liếc tĩnh bao gồm:
- 2 đèn chiếu sáng góc cua được bố trí cạnh đèn cốt
- Bộ điều khiển trung tâm
Đèn liếc tĩnh hoạt động dựa trên các cảm biến, bao gồm cảm biến góc lái, cảm biến tốc độ, cùng với tín hiệu từ đèn xi nhan trái, phải và tín hiệu đèn cốt bật.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh trên mô hình như sau:
Đèn liếc tĩnh sẽ được kích hoạt khi có tín hiệu từ đèn cốt bật, cùng với tín hiệu tốc độ cho thấy xe đang di chuyển dưới 40 Km/h Ngoài ra, cảm biến góc lái cần nhận diện góc vô lăng quay từ 1/3 vòng trở lên, điều này tương ứng với những đoạn đường có bán kính cua nhỏ hơn 40 m Trên mô hình, vô lăng được thiết kế để có thể đánh lái hết cỡ về một phía với 2 vòng, tương ứng với góc quay vòng β của bánh dẫn hướng bên trong khoảng 32 độ.
29 https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
Đèn liếc tĩnh sẽ tự động kích hoạt khi đèn cốt đang bật và có tín hiệu đèn xi nhan được bật Khi đèn xi nhan bên trái hoặc bên phải sáng, đèn chiếu sáng góc cua tĩnh tương ứng sẽ tự động sáng theo.
Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh được điều khiển bởi bộ điều khiển trung tâm, nhận tín hiệu từ cảm biến góc bẻ lái, cảm biến tốc độ và tín hiệu đèn xi nhan Khi bật đèn xi nhan, bộ điều khiển sẽ ngay lập tức kích hoạt đèn chiếu sáng góc cua tương ứng bên trái hoặc bên phải Ngoài ra, khi xe di chuyển dưới 40km/h và vào cua gấp, đèn chiếu sáng góc cua sẽ tự động được kích hoạt để cải thiện tầm nhìn Bộ điều khiển trung tâm liên tục xử lý tín hiệu từ các cảm biến, đảm bảo vùng chiếu sáng của xe luôn phù hợp với điều kiện đường xá và góc cua.
Trong điều kiện thời tiết xấu, việc bật đèn chiếu sáng góc cua hai bên giúp tạo ra tầm nhìn tối ưu như đèn sương mù Ngoài ra, khi cài số lùi, đèn hai bên cũng sẽ tự động bật để chiếu sáng dọc theo thân xe.
-Sơ đồ và hoạt động của mạch điện hệ thống chiếu sáng :
Hình 2.7: Mạch điện hệ thống đèn https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
B Hoạt động của sơ đồ hệ thống đèn đầu, đèn đuôi:
Hoạt động của hệ thống tương đối đơn giản, công tắc LCS điều khiển chiếu sáng đèn đầu và đèn đuôi
Khi bật công tắc đèn Tail, chân A2 sẽ được kết nối với chân A11 của công tắc LCS, cho phép dòng điện từ nguồn dương ACCU đi qua cuộn dây W1, tiếp tục qua chân A2 và A11, và cuối cùng về mass.
Relay điều khiển đèn đuôi đóng tiếp điểm 2 – 3, có dòng điện từ dương ACCU qua tiếp điểm 2 – 3 qua đèn đuôi, đèn đuôi sáng (đèn kích thước)
Khi công tắc đèn Head bật và công tắc pha - cốt ở vị trí Low, chân A2 được nối với chân A11, dẫn đến việc đèn đuôi sáng Đồng thời, chân A13 cũng nối với chân A11, tạo dòng điện qua cuộn dây W2 và tiếp điểm A13 về mass, khiến relay điều khiển đèn đầu đóng tiếp điểm 3’ – 4’ Tiếp điểm thường đóng 4 – 5 cũng được nối do công tắc pha - cốt ở vị trí Low, không có dòng qua cuộn dây điều khiển Dòng điện từ dương Accu đi qua tiếp điểm 3’ – 4’, tiếp điểm 4 – 5 đến bộ tăng áp ballast, từ đó phóng dòng điện cao áp qua bóng đèn xenon, thắp sáng đèn Low.
Khi công tắc đèn Head được bật và công tắc pha-cốt ở vị trí High, đèn đuôi cũng sẽ sáng lên Đồng thời, tiếp điểm 3’ – 4’ sẽ đóng, và chân A12 sẽ được nối với chân A9, cho phép dòng điện đi qua cuộn dây relay điều khiển pha-cốt từ chân A12 về mass Khi relay điều khiển pha-cốt đóng tiếp điểm 3 – 4, dòng điện từ dương Accu sẽ đi qua tiếp điểm 3’ – 4’ và tiếp điểm 3.
4 qua đèn pha về mass, đèn pha sáng
Khi bật đèn Flash mà không kích hoạt đèn Head, chân A13 kết nối với chân A14 và A12, trong khi chân A9 được nối với mass Dòng điện đi qua cuộn dây relay điều khiển đèn đầu thông qua chân A13 đến mass, đóng tiếp điểm 3’ – 4’ Đồng thời, dòng điện cũng đi qua relay điều khiển pha – cốt từ chân A12 đến mass, đóng tiếp điểm 3 – 4 Khi đó, dòng điện từ dương Accu đi qua tiếp điểm 3’ – 4’ và tiếp điểm 3 – 4 đến bóng đèn High, tạo ra ánh sáng cho đèn.
31 https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
C Mạch điện nguyên lý điều khiển đèn liếc tĩnh:
Bộ điều khiển trung tâm là một board mạch điều khiển relay, có chức năng đóng mở các relay để điều khiển 2 đèn chiếu sáng góc cua Mạch này bao gồm vi điều khiển AVR cùng các linh kiện khác, được lập trình để xử lý thông tin từ các tín hiệu cảm biến và xuất tín hiệu điều khiển cho relay.
Board mạch điều khiển trung tâm được thiết kế theo nguyên lý như sau:
Hình 2.8: Mạch nguyên lý điều khiển đèn liếc tĩnh
Việc điều khiển đóng ngắt các đèn chiếu sáng góc cua được thực hiện theo các nguyên lý :
Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh sẽ tự động kích hoạt khi đèn cốt được bật, với điều kiện tốc độ xe dưới 40 Km/h và góc đánh lái lớn hơn 20 độ Tương tự như hệ thống đèn liếc tĩnh, hệ thống này cũng cần có tín hiệu đèn cốt và tốc độ phù hợp để hoạt động Để đảm bảo tín hiệu tốc độ và góc đánh lái được gửi về cho mạch điều khiển trung tâm, mô hình đã được thiết kế theo một phương án cụ thể.
+ Tạo tín hiệu của cảm biến tốc độ xe:
Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua động
Hệ thống đèn liếc động khác biệt so với hệ thống đèn liếc tĩnh ở chỗ chỉ cần một nguồn sáng duy nhất để thay đổi vùng chiếu sáng, mà không cần thêm đèn chiếu phụ như trong hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh Cụ thể, khi vào cua, thay vì bật đèn chiếu phụ, hệ thống sử dụng chính nguồn sáng của bóng đèn cốt để điều chỉnh vùng chiếu sáng theo góc cua.
Hệ thống đèn liếc động mang lại khả năng điều chỉnh vùng chiếu sáng linh hoạt hơn so với hệ thống đèn liếc tĩnh Nó có thể được kích hoạt trên những đoạn đường cong và khi chuyển làn, giúp cải thiện hiệu quả sử dụng đèn liếc một cách rõ rệt.
Việc sử dụng ánh sáng từ bóng đèn cốt để điều chỉnh vùng chiếu sáng theo góc cua là cần thiết, vì trên các đoạn đường cong, người lái thường chỉ sử dụng đèn cốt Nếu sử dụng đèn pha mà không kịp thời điều chỉnh vùng chiếu sáng, điều này có thể gây cản trở tầm nhìn của các phương tiện đi ngược chiều.
Việc điều chỉnh vùng chiếu sáng của đèn cốt được thực hiện dựa trên hai tín hiệu, nhằm đảm bảo ánh sáng có thể thay đổi phù hợp với cung đường và phản ứng kịp thời với các điều kiện khác nhau.
- Tín hiệu cảm biến góc lái
- Tín hiệu cảm biến tốc độ https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
Hình 2.11: Vùng chiếu sáng đèn cốt thay đổi khi chạy trên cung đường cong
Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua động chỉ có thể thay đổi góc của vùng chiếu sáng
Hệ thống đèn liếc động trên xe có hiệu quả tối ưu khi di chuyển trên những cung đường cong, với góc thay đổi 150 độ mỗi bên, đáp ứng tốt cho các đoạn đường có độ cong lớn Tuy nhiên, khi xe rẽ trái hoặc phải, vùng chiếu sáng của hệ thống này chưa đáp ứng đủ yêu cầu Để khắc phục, hiện nay người ta đã kết hợp cả hệ thống đèn liếc động và liếc tĩnh, trong đó đèn liếc động hoạt động trên các cung đường cong, còn đèn liếc tĩnh được kích hoạt khi xe rẽ hoặc trên những đoạn đường có bán kính cong nhỏ Vấn đề này sẽ được làm rõ hơn trong phần tiếp theo.
Hình 2.12: Góc điều chỉnh của đèn liếc động đủ cho các cung đường có độ cong gắt
Hệ thống đèn liếc động vẫn chưa phổ biến trên thị trường Việt Nam, chủ yếu chỉ có mặt trên các mẫu xe hạng sang đời mới và xe nhập khẩu nguyên chiếc Giá thành cao là một trong những lý do khiến hệ thống này chưa được trang bị cho các dòng xe lắp ráp trong nước.
Tại Việt Nam, vấn đề an toàn cho người sử dụng chưa được chú trọng đúng mức, trong khi mục tiêu hàng đầu là giảm giá thành để thu hút người tiêu dùng.
Hệ thống an toàn tiêu chuẩn cho người lái xe như Air Bag, ABS, AFS ở các nước phát triển vẫn chưa phổ biến, chủ yếu chỉ xuất hiện trên các dòng xe hạng sang phục vụ cho giới thượng lưu Điều này phản ánh mục tiêu lợi nhuận của các hãng sản xuất ô tô.
2.2.2 Nguyên lý điều khiển hệ thống đèn liếc động
2.2.2.1 Cơ sở tính toán góc điều chỉnh vùng chiếu sáng:
Tính toán hiệu quả chiếu sáng khi sử dụng hệ thống chiếu sáng góc cua động khi xe đi trên cung đường có bán kính cong R:
Hệ thống chiếu sáng góc cua động giúp điều chỉnh vùng chiếu sáng của xe theo bán kính cong của đường, cải thiện khả năng quan sát cho người lái Khi xe không trang bị hệ thống này, vùng chiếu sáng chỉ đạt khoảng 30m, không đủ thời gian để phản ứng với chướng ngại vật Tuy nhiên, với hệ thống chiếu sáng góc cua động, vùng chiếu sáng được điều chỉnh thêm 25m, nâng tổng tầm quan sát lên 55m Điều này mang lại cho người lái thêm 1,5 giây để xử lý tình huống khi xe di chuyển với tốc độ 60km/h.
+Tính toán góc điều chỉnh vùng chiếu sáng khi xe đi trên cung đường có bán kính cong R: https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
Điều chỉnh góc chiếu sáng là cần thiết để đảm bảo vùng chiếu sáng theo đúng lộ trình xe chạy, giúp người lái có đủ khoảng cách để nhận biết chướng ngại vật và phản ứng kịp thời, từ đó nâng cao mức độ an toàn khi tham gia giao thông.
Góc chiếu sáng của xe cần được điều chỉnh dựa vào bán kính cong của cung đường Khi xe di chuyển trên đường thẳng, bán kính cong là vô hạn, do đó góc điều chỉnh là 0 độ Ngược lại, khi xe chạy trên các đoạn đường có bán kính cong nhỏ, góc điều chỉnh vùng chiếu sáng cần phải tăng lên để đảm bảo an toàn và hiệu quả chiếu sáng.
Nhờ vào cảm biến lực ly tâm và hệ thống đèn liếc động, xe có khả năng xác định bán kính cong của đường một cách dễ dàng Mối quan hệ giữa lực ly tâm, bán kính cong và vận tốc xe cho phép hệ thống hoạt động hiệu quả.
Từ bán kính cong của cung đường xác định giá trị góc quay vòng của xe như sau:
Trong thiết kế ô tô, để đảm bảo xe quay vòng không bị trượt, hai bánh xe cần có cùng tâm quay vòng (tâm O) Mối quan hệ giữa các góc quay vòng của hai bánh xe được thể hiện qua công thức: cotg β – cotg α = B/L, trong đó B là chiều rộng giữa hai bánh xe và L là chiều dài cơ sở của xe.
Bán kính quay vòng R của xe cũng chính là bán kính của cung đường xe chạy
Bằng cách áp dụng các mối quan hệ hình học, ta có thể xác định giá trị góc quay vòng α và β của hai bánh xe khi xe quay vòng không trượt, dựa vào bán kính cong của cung đường, chiều dài cơ sở và bề rộng của xe.
39 https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
Việc điều chỉnh góc chiếu sáng dựa trên góc quay vòng β của bánh xe phía trong, với góc này phụ thuộc vào góc đánh lái và nằm trong khoảng từ 0 đến 330 độ cho xe du lịch Hệ thống đèn liếc động chỉ được kích hoạt khi góc β lớn hơn 50 độ, và góc chiếu sáng sẽ thay đổi tương ứng với giá trị của góc β Khi góc quay vòng β đạt 200 độ, góc điều chỉnh vùng chiếu sáng sẽ đạt mức tối đa.
Hệ thống tự bật đèn đầu
Cảm biến ánh sáng bật đèn đầu hoạt động dựa trên mạch nguyên lý với quang trở kết nối với IC 555 Khi quang trở dẫn điện, điều này xảy ra khi ánh sáng môi trường đủ mạnh, cho phép cảm biến kích hoạt đèn.
Mạch điều khiển đèn đầu sử dụng IC 555 để nhận tín hiệu điện áp từ quang trở, giúp điều chỉnh transistor T Điều này cho phép mạch nhận biết điều kiện ánh sáng xung quanh, mặc dù môi trường xung quanh không đủ điều kiện cho người điều khiển xe quan sát.
Hệ thống tự động bật đèn đầu hoạt động khi nối mass cho chân cuộn dây relay đèn đầu Khi công tắc ở vị trí Head, chân cuộn dây relay được nối tắt về mass Một relay tự động được kết nối với cuộn dây relay đèn đầu, cho phép mạch điều khiển bật đèn khi cảm biến nhận thấy cần thêm ánh sáng để cải thiện khả năng quan sát của người lái Khi điều kiện ánh sáng môi trường đạt yêu cầu, relay tự động sẽ ngắt, và nếu công tắc đèn đầu cũng ngắt, đèn sẽ tự động tắt.
Mạch điều khiển trung tâm
Trong các phần trước, chúng tôi đã giới thiệu sơ đồ nguyên lý của các mạch điện điều khiển cho hệ thống đèn liếc tĩnh, đèn liếc động và hệ thống tự động bật đèn đầu Thực tế, các mạch điện điều khiển này được thiết kế chung trên một board mạch gọi là mạch điện điều khiển trung tâm, giúp tích hợp và điều khiển tất cả các hệ thống đã được trình bày.
Các chế độ hoạt động của mạch điện điều khiển trung tâm được thể hiện rõ ràng hơn dưới dạng mạch nguyên lý dưới đây:
Sơ đồ nguyên lý của mạch điện điều khiển trung tâm tổng hợp các sơ đồ mạch điện nguyên lý cho hệ thống đèn liếc tĩnh, đèn liếc động và hệ thống tự động mở đèn Các chế độ hoạt động của mạch điện này đã được trình bày chi tiết trong các phần trước.
Xu hướng phát triển của hệ thống chiếu sáng chủ động
Hệ thống chiếu sáng chủ động (AFS) đang được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực an toàn chủ động, nhằm nâng cao sự thân thiện, an toàn và tiện ích cho người lái xe Hệ thống này giúp giảm thiểu rủi ro mà người điều khiển xe có thể gặp phải do quan sát hạn chế vào ban đêm, đồng thời làm giảm căng thẳng khi lái xe trong điều kiện ánh sáng kém.
Hệ thống chiếu sáng góc cua hiện nay bao gồm cả đèn chiếu sáng tĩnh và đèn chiếu sáng động Hai hệ thống này bổ sung cho nhau, với đèn tĩnh đáp ứng tốt nhu cầu chiếu sáng khi xe rẽ trái hoặc phải, trong khi đèn động cung cấp ánh sáng linh hoạt khi xe ôm cua.
Hệ thống chiếu sáng chủ động hiện nay không chỉ đơn thuần là điều chỉnh vùng chiếu sáng theo góc cua mà còn phải tương thích và điều chỉnh luồng sáng dựa trên điều kiện đường xá Các nhà sản xuất đang hướng tới việc cải thiện khả năng chiếu sáng không chỉ cho các khúc cua mà còn cho toàn bộ không gian mà xe đang di chuyển.
Hệ thống chiếu sáng ôtô sử dụng thấu kính có khả năng thay đổi dịch chuyển tâm sáng, cho phép điều chỉnh khoảng cách, độ rộng và cường độ ánh sáng Việc điều khiển các chế độ chiếu sáng được thực hiện dựa trên tín hiệu từ các cảm biến về tốc độ, góc lái và tải trọng, thông qua mạch điều khiển xử lý thông tin và phát tín hiệu cho các cơ cấu chấp hành theo chương trình đã lập trình sẵn Dưới đây là các chế độ chiếu sáng phù hợp với điều kiện địa hình đường xá khác nhau.
Trong điều kiện xe chạy trên đường nông thôn, mặc dù mật độ phương tiện không cao, nhưng tình trạng đường xá xấu và thiếu hệ thống chiếu sáng giao thông khiến hệ thống chiếu sáng chủ động - AFS cần thiết Hệ thống này điều chỉnh luồng ánh sáng mở rộng sang hai bên với cường độ sáng tương đối lớn, giúp cải thiện tầm nhìn cho người lái xe.
Hình 2.25: Xe có sử dụng hệ thống AFS và không sử AFS ở đường nông thôn https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
Trong điều kiện giao thông đô thị với mật độ xe cộ đông đúc, khoảng cách giữa các phương tiện gần nhau và nhiều khúc cua hẹp, hệ thống AFS không chỉ điều chỉnh ánh sáng theo hướng di chuyển mà còn hạ thấp và mở rộng ánh sáng sang hai bên, đảm bảo cường độ sáng vừa phải để tăng cường an toàn cho người lái.
Hình 2.26: Ngoài việc chiếu sáng theo các ngõ rẽ trong thành phố
Hình 2.27: Vùng chiếu sáng phải mở rộng về hai bên và hạ thấp
Khi xe di chuyển trên xa lộ với tốc độ cao, đèn pha cần hoạt động ở chế độ chiếu xa hơn và mạnh hơn để đảm bảo tầm nhìn tốt trong điều kiện ánh sáng yếu Tuy nhiên, cần điều chỉnh tầm sáng bên phía đối diện để tránh làm chói mắt các phương tiện chạy ngược chiều và không gây cản trở cho xe vượt bên trái.
Với sự phát triển của kỹ thuật định vị toàn cầu, các nhà sản xuất đang xem xét việc kết hợp hệ thống định vị với hệ thống chiếu sáng Hệ thống này sẽ sử dụng các bản đồ chi tiết để xác định chính xác tình trạng cung đường của người lái, bao gồm cả các ngã rẽ và cua vòng Khi kết hợp với tốc độ xe, hệ thống điều khiển sẽ điều chỉnh vùng chiếu sáng phù hợp với điều kiện địa hình Sự thay đổi này sẽ diễn ra nhanh chóng hoặc chậm tùy thuộc vào tốc độ của xe, cho phép xe có khả năng chiếu sáng chủ động hoàn toàn.
49 https://www.facebook.com/groups/congdongsinhvienotohaui/
