Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng và tín hiệu phù hợp với mọi đối tượng sinh viên, kỹ thuật viên ngành ô tô, cung cấp cho người xem kiến thức, cái nhìn tổng quát quá trình phát triển từ sơ khai đến hiện tại và hướng phát triển trong tương lai của ngành ô tô nói chung và hệ thống chiếu sáng, tín hiệu nói riêng...
MỞ ĐẦU
Giới thiệu chung
Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu trên ô tô là yếu tố thiết yếu giúp tài xế quan sát trong điều kiện tầm nhìn hạn chế và thông báo các tình huống di chuyển để mọi người xung quanh nhận biết Ngoài việc hỗ trợ quan sát, hệ thống này còn hiển thị thông số hoạt động của các hệ thống trên xe qua bảng tableau và cung cấp ánh sáng cho không gian trong xe Do đó, nghiên cứu và ứng dụng của hệ thống chiếu sáng ô tô đang thu hút sự quan tâm đặc biệt.
Lý do chọn đề tài
Bộ môn Ô tô – Máy động lực của Trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh đã chú trọng đầu tư vào các phòng thí nghiệm và thiết bị hiện đại phục vụ cho nghiên cứu và giảng dạy chuyên ngành ô tô Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ ô tô, việc trang bị thêm thiết bị mới cho giảng dạy vẫn gặp nhiều khó khăn Phòng thực hành hiện có nhiều mô hình về động cơ, hộp số, hệ thống treo, lái và bộ vi sai, nhưng vẫn cần nâng cấp để đáp ứng yêu cầu giảng dạy ngày càng cao.
Hình 1.2.1: Mô hình Piston- trục khuỷu
Hình 1.2.3: Mô hình hộp số
Hình 1.2.4: Mô hình động cơ
Về hệ thống điện- điện tử trên xe
Hình 1.2.5: Mô hình hệ thống đánh lửa
Hình 1.2.6: Mô hình các cảm biến
Hình 1.2.7: Mô hình phun xăng đơn điểm
Hệ thống đèn chiếu sáng và tín hiệu hiện tại đang thiếu hoặc đã hư hỏng, ảnh hưởng đến việc giảng dạy Nhằm hỗ trợ cho công tác giảng dạy và thực hành trong môn Điện- Điện tử trên ô tô, nhóm sinh viên chúng em quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng và tín hiệu” Mô hình này sẽ góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy và thí nghiệm cho bộ môn.
Giới hạn đề tài
-Từ lý do chọn đề tài nêu trên em không đi sâu vào mô hình các hệ thống điện khác như
+ Hệ thống gạt mưa
+ Hệ thống giải trí như radio, màn hình, âm thanh…
+ Hệ thống đánh lửa
+ Hệ thống cảm biến như: cảm biến trục cam, khuỷu, bướm ga,bàn đạp chân ga, nhiệt độ nước làm mát…
Do thời gian và ngân sách hạn chế, mô hình chưa được hoàn thiện tối ưu Hệ thống trang thiết bị vẫn chưa đạt tiêu chuẩn hiện đại và cần cải tiến để tiếp cận công nghệ tiên tiến hơn.
-Hệ thống chưa thể tích hợp được ECU, các cảm biến giúp xe điều khiển tự động hệ thống chiếu sáng và tín hiệu như:
+ Hệ thống xông đèn và rửa đèn đầu
+ Điều khiển đèn đầu tự động khi vào khu vực tối như đường hầm
+ Hệ thống đèn liếc tĩnh
+ Hệ thống chiếu sáng góc cua động…
TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIÊU
Mô tả hệ thống
2.1.1 Lịch sử phát triển hệ thống đèn pha
Từ những ngày đầu với đèn sử dụng khí Acetylene, hệ thống đèn pha ô tô đã trải qua hơn 100 năm phát triển, chứng tỏ sự tiến bộ vượt bậc trong công nghệ chiếu sáng.
-Từ đèn khí Acetylen đến đèn LE:
Buổi sơ khai của đèn pha ô tô bắt đầu từ năm 1880, khi các lái xe sử dụng đèn khí acetylene hoặc dầu hỏa để chiếu sáng trong điều kiện thiếu ánh sáng Đèn khí acetylene trở nên phổ biến hơn so với đèn dầu hỏa nhờ khả năng chống chịu tốt với mưa gió Tuy nhiên, với sự gia tăng giá nhiên liệu, các nhà sản xuất ô tô đã bắt đầu tìm kiếm những giải pháp mới cho hệ thống chiếu sáng.
Hình 2.1.1: Loại đèn khí acetylene
Sau một thời gian nghiên cứu, vào năm 1898, công ty sản xuất xe hơi Columbia có trụ sở tại Hartford, Connecticut, Mỹ đã cho ra mắt dòng xe sử dụng đèn pha chạy bằng điện.
10 điện Dù được xem là một tuỳ chọn xa xỉ trên xe hơi, tuy nhiên công nghệ lạc hậu, khiến loại đèn rất dễ bị hư hỏng
Năm 1912, Cadillac đã khởi đầu một chương mới trong công nghệ đèn ô tô bằng việc phát triển đèn pha điện hiện đại Loại đèn này được thiết kế để hoạt động hiệu quả trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt, vì vậy nó nhanh chóng trở thành lựa chọn phổ biến cho nhiều mẫu xe hơi thời bấy giờ.
Hình 2.1.2: Mẫu xe đầu tiên sử dụng đèn pha điện
Gần 40 năm sau khi một nhà sản xuất đèn pha tại Châu Âu giới thiệu bóng đèn pha halogen đầu tiên, loại đèn này vẫn được coi là phát minh mang tính đột phá trong ngành công nghiệp ô tô Đến nay, đèn pha halogen vẫn được sử dụng rộng rãi trên nhiều dòng ô tô phổ thông.
Công nghệ chế tạo ô tô đã bước sang một trang mới với sự ra đời của hệ thống đèn chiếu sáng cường độ cao HID, hay còn gọi là đèn Xenon Loại đèn này vượt trội hơn đèn halogen nhờ vào gương cầu (thấu kính) phân phối ánh sáng đều ra phía trước xe Đằng sau gương cầu là bóng đèn chứa khí xenon, phát sáng khi có dòng điện đi qua Chiếc xe đầu tiên được trang bị loại đèn này là BMW 7-series vào năm 1991 Tuy nhiên, do các tiêu chuẩn nghiêm ngặt, đèn Xenon chỉ chính thức xuất hiện trên thị trường Mỹ vào năm 1996, khi được lắp trên chiếc Lincoln Mark VIII.
Hình 2.1.3: Xe của BMW trang bị đèn Xenon
Năm 2014, Audi đã tiên phong trong công nghệ chiếu sáng ô tô khi trang bị đèn pha LED trên mẫu A8L Đặc biệt, đèn pha LED "Ma trận" của Audi có khả năng chiếu sáng thông minh, giúp tránh làm chói mắt các phương tiện đi ngược chiều ngay cả khi đang ở chế độ pha.
- Cuộc chạy đua công nghệ chiếu sáng trên ô tô:
Trong những năm đầu phát triển, công nghệ đèn pha ô tô đã có những bước tiến vượt bậc, cho phép đèn pha không chỉ tự động bật và tắt theo điều kiện ánh sáng mà còn có khả năng “liếc” sang hai bên khi xe vào cua.
Sự phát triển công nghệ đèn pha trong những năm gần đây đã đạt nhiều tiến bộ đáng kể Để cạnh tranh với Audi, BMW đã áp dụng công nghệ đèn Laser cho mẫu xe điện tương lai i8, cho phép chiếu xa đến 600 mét, giúp người lái có khả năng phán đoán và xử lý các tình huống nguy hiểm từ khoảng cách xa.
Mercedes-Benz không ngừng cải tiến công nghệ với đèn pha kỹ thuật số (Digital Light), cho phép chiếu hình ảnh biển báo xuống mặt đường, giúp tăng cường sự tập trung cho người lái Công nghệ tiên tiến này thể hiện cam kết của Mercedes trong việc nâng cao trải nghiệm lái xe an toàn và tiện nghi.
12 sử dụng 8.192 chip LED phát sáng cùng hơn 1 triệu tấm gương siêu nhỏ, tất cả được tập hợp chỉ trong 1 bộ đèn pha nhỏ gọn
Hình 2.1.4: Công nghệ đèn pha kỹ thuật số - Digital Light của
Đèn pha ô tô không chỉ có chức năng chiếu sáng mà còn giúp giảm thiểu va chạm nhờ vào các công nghệ tiên tiến Chẳng hạn, hệ thống đèn LED của Audi có khả năng tự động nháy sáng khi phát hiện người đi bộ băng qua đường, nhằm cảnh báo người lái về nguy cơ tai nạn.
2.1.2 Quá trình phát triển của bóng đèn
2.1.2.1 Đèn xe trước thời kỳ sử dụng đèn điện
Mặc dù công nghệ chiếu sáng trên xe hơi đã phát triển đáng kể và hầu hết các tuyến đường đều được trang bị đèn đường, tỉ lệ tai nạn xe vào ban đêm vẫn chiếm đến 40%, trong khi mật độ xe lưu thông chỉ bằng 1/5 so với ban ngày Điều này nhấn mạnh sự cần thiết phải cải thiện tính an toàn cho người điều khiển xe vào ban đêm, dẫn đến việc nghiên cứu và phát triển công nghệ chiếu sáng trên xe ngày càng được chú trọng.
Đèn chiếu sáng trên xe hơi đóng vai trò quan trọng khi vận hành trong bóng tối Kể từ khi ra đời cùng với xe hơi, đèn pha đã trải qua 120 năm phát triển, từ những thiết kế cồng kềnh cổ điển đến công nghệ hiện đại như Bi-Xenon và LED ngày nay.
Lịch sử đèn pha bắt đầu từ những chiếc đèn khổng lồ thời sơ khai đến các mẫu đèn Bilux hình parabol của thập niên 1950-1960, với hiệu quả chiếu sáng cải thiện lên đến 85% Tiếp theo là sự ra đời của đèn cốt (low-beam) với khả năng chiếu sáng khoảng 100 m và đèn Bi-Xenon cho khoảng cách quan sát an toàn lên đến 180 m hiện nay Đèn pha đã không ngừng được cải tiến và phát triển để đáp ứng nhu cầu lái xe vào ban đêm và trong điều kiện thời tiết xấu, bắt đầu từ khi Gottlieb Daimler và Karl Benz giới thiệu chiếc xe hơi đầu tiên vào năm 1886.
Chiếc xe hơi đầu tiên ra đời vào năm 1886, cùng thời điểm Thomas Edison phát minh ra bóng đèn sợi đốt Tuy nhiên, bóng đèn này không được sử dụng để chiếu sáng trên xe hơi do nguồn điện từ ắc quy không đủ dung lượng, trong khi máy phát điện một chiều quá cồng kềnh và chưa được ứng dụng cho ô tô Do đó, vào cuối thế kỷ 19, những người muốn lái xe vào ban đêm phải mang theo đèn lồng và đèn măng sông, những thiết bị thường được sử dụng để thắp sáng trong nhà.
Hệ thống chiếu sáng
2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại:
Hình 2.2.1 Hệ thống đèn trên xe
Hệ thống chiếu sáng nhằm đảm bảo điều kiện làm việc cho người lái ôtô nhất là vào ban đêm và bảo đảm an toàn giao thông
-Yêu cầu: Đèn chiếu sáng phải đáp ứng các yêu cầu:
Có cường độ sáng lớn
Không làm lóa mắt tài xế xe chạy ngược chiều
Có tính thẩm mỹ cao
Nếu phân loại treo vị trí:
Chiếu sáng trong xe (đèn trần, soi sáng taplo )
Chiếu sáng ngoài (đèn đầu, đèn đuôi)
Căn cứ vào đặc điểm phân bố chùm ánh sáng trên mặt đường:
Hình 2.2.1.1: Đèn hệ Châu Âu
Dây tóc ánh sáng gần (đèn cốt) được thiết kế thẳng, đặt phía trước tiêu cự, cao hơn và song song với trục quang học Phía dưới có miếng phản chiếu nhỏ giúp ngăn chặn ánh sáng phản chiếu gây chói mắt cho người đi xe ngược chiều Công suất của dây tóc ánh sáng gần thấp hơn khoảng 30-40% so với dây tóc ánh sáng xa Hiện nay, miếng phản chiếu nhỏ đã được cắt một góc 15 độ bên trái, tạo điều kiện cho phía phải đường được chiếu sáng rộng và xa hơn phía trái.
Hình dạng đèn thuộc hệ Châu Âu thường có hình tròn, hình chữ nhật hoặc hình có
Các đèn kiểu Châu Âu thường có bốn cạnh và được đánh dấu bằng số “2” trên kính Đặc điểm nổi bật của loại đèn này là khả năng thay đổi bóng đèn và các loại thấu kính khác nhau, giúp phù hợp với đường viền ngoài của xe.
Hệ Châu Mỹ có đặc điểm là hai dây tóc ánh sáng xa và gần có hình dạng giống nhau, được bố trí ngay tại tiêu cự của chóa Dây tóc ánh sáng xa được đặt tại tiêu điểm của chóa, tạo ra hiệu ứng chiếu sáng đồng nhất và hiệu quả.
At focal point Parallel beam
24 dây tóc ánh sáng được bố trí gần lệch phía trên mặt phẳng trục quang học, giúp tăng cường độ chùm tia sáng phản chiếu xuống dưới Đèn kiểu Châu Mỹ thường có hình dạng tròn, với thiết kế kín và kiểu đèn pha mang lại sự hài hòa về hình dáng bên ngoài.
Hệ Châu Mỹ hiện đang sử dụng hệ chiếu sáng với 4 đèn pha, bao gồm hai đèn phía trong (chiếu xa) lắp bóng đèn một dây tóc công suất 37,5W ở vị trí trên tiêu cự của chóa, cùng hai đèn phía ngoài lắp bóng đèn hai dây tóc với dây tóc chiếu sáng xa có công suất 35,7W tại tiêu cự và dây tóc chiếu sáng gần 50W lắp ngoài tiêu cự Khi bật ánh sáng xa, tổng công suất đạt 150W, trong khi khi chiếu gần, công suất giảm xuống còn 100W.
2.2.2 Các thông số cơ bản và chức năng
Các thông số cơ bản
Bảng 2.2.2 Các thông số của hệ thống chiếu sáng
Công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn
Cường độ ánh sáng là năng lượng phát xạ ánh sáng ở một khoảng cách nhất định, liên quan chặt chẽ đến nguồn sáng Cường độ ánh sáng được đo bằng đơn vị candelas (c.d), trong khi trước đây, đơn vị candle power (c.p) cũng đã được sử dụng.
Độ chiếu sáng là tổng số hạt ánh sáng rơi trên một bề mặt, được đo bằng đơn vị lux (hoặc metre-candles) Một bề mặt đạt cường độ 1 lux khi có một bóng đèn có cường độ 1 c.d đặt cách 1 mét từ màn chắn thẳng đứng Khi khoảng cách chiếu sáng tăng lên, cường độ chiếu sáng sẽ giảm theo, vì cường độ chiếu sáng tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn sáng Điều này có nghĩa là khi khoảng cách chiếu sáng tăng gấp đôi, cường độ sẽ giảm xuống còn một phần tư.
Cường độ ánh sáng trên bề mặt sẽ giảm xuống bằng một phần tư cường độ ánh sáng ban đầu Do đó, để đạt được cường độ ánh sáng lớn nhất như lúc ban đầu, năng lượng cung cấp cho đèn cần phải tăng lên gấp bốn lần.
Hệ thống chiếu sáng là một tổ hợp gồm nhiều loại đèn có chức năng khác nhau
Đèn kích thước trước và sau xe (Side & Rear lamp) là thiết bị quan trọng, thường xuyên được sử dụng, đặc biệt vào ban đêm Chúng giúp tài xế xe phía sau nhận biết kích thước và khoảng cách của xe đi trước, từ đó nâng cao an toàn giao thông.
Đèn đầu (Head lamps) là loại đèn chính trên xe, có chức năng chiếu sáng không gian phía trước, giúp tài xế dễ dàng quan sát trong điều kiện ánh sáng yếu như ban đêm hoặc khi tầm nhìn bị hạn chế.
Đèn sương mù là thiết bị chiếu sáng quan trọng trong điều kiện sương mù, giúp giảm chói mắt cho các phương tiện đối diện và người đi đường Việc sử dụng đèn pha chính trong sương mù có thể gây trở ngại, do đó đèn sương mù được thiết kế để giải quyết vấn đề này Loại đèn này thường phổ biến ở những quốc gia có nhiều sương mù.
Đèn lái phụ trợ, hay còn gọi là đèn chiếu sáng bổ sung, được kết nối với đèn pha chính nhằm tăng cường độ sáng khi sử dụng đèn pha Tuy nhiên, khi có xe đối diện đến gần, người lái cần tắt đèn này bằng công tắc riêng để tránh làm lóa mắt tài xế xe chạy ngược chiều.
Đèn trong xe, hay còn gọi là đèn nội thất, bao gồm nhiều loại đèn có công suất nhỏ được lắp đặt ở các vị trí khác nhau trong xe Mục đích chính của những đèn này là tăng cường tính tiện nghi và thẩm mỹ cho không gian nội thất của xe hơi.
Đèn bảng số (Licence plate illumination) cần phát ra ánh sáng trắng để chiếu sáng rõ ràng bảng số xe Đèn này phải được bật cùng lúc với đèn pha, đèn cốt và đèn đậu xe để đảm bảo an toàn khi di chuyển.
- Đèn lùi (Revering lamps): Đèn này được chiếu sáng khi xe gài số lùi, nhằm báo hiệu cho các xe khác và người đi đường
Đèn báo đứt bóng là một tính năng quan trọng trên một số loại xe, giúp tài xế nhận biết khi có một bóng đèn phía đuôi bị hỏng hoặc khi xảy ra sự cố sụt áp trong mạch điện Tính năng này không chỉ đảm bảo an toàn khi di chuyển mà còn giúp duy trì hiệu suất hoạt động của hệ thống chiếu sáng trên xe.
26 đèn mờ Đèn báo này được đặt trên tableau và sáng lên khi có sự cố về mạch hay đèn
2.2.3.1 Bóng đèn a.Bóng đèn dây tóc:
Hình 2.2.3.1: Bóng đèn loại dây tóc
Hệ thống tín hiệu
2.3.1 Hệ thống còi và chuông nhạc
Còi và chuông nhạc là những tín hiệu âm thanh quan trọng trong hệ thống an toàn giao thông, giúp đảm bảo an toàn cho người tham gia giao thông và phục vụ một số mục đích khác Còi điện là một trong những loại còi phổ biến được sử dụng để phát ra tín hiệu cảnh báo.
1 Loa còi 2 Khung thép3 Màng thép 4 Vỏ còi 5 Khung thép
6 Trụ đứng 7 Tấm thép lò xo 8 Lõi thép từ 9 Cuộn dây 10 Ốc hãm
11 Ốc điều chỉnh 12 Ốc hãm 13 Trụ điều khiển 14 Cần tiếp điểm tĩnh
15 Cần tiếp điểm động 16 Tụ điện 17 Trụ đứng của tiếp điểm
18 Đầu bắt dây còi 19 Núm còi 20 Điện trở phụ
Khi bật công tắc máy và nhấn còi, dòng điện từ ắc quy đi qua cuộn dây và tiếp điểm KK’, kích hoạt công tắc còi Quá trình này làm cuộn dây từ hóa lõi thép, kéo theo trục điều khiển màng rung, mở tiếp điểm KK’ Khi dòng điện qua cuộn dây ngừng, màng rung đẩy lõi thép lên, khiến KK’ đóng lại và dòng điện lại chảy qua cuộn dây Sự đóng mở liên tục của tiếp điểm KK’ tạo ra dao động cho trục màng rung với tần số từ 250 đến 400 Hz, gây ra âm thanh phát ra từ không khí.
Tụ điện hoặc điện trở được mắc song song tiếp điểm KK’ để bảo vệ tiếp điểm khỏi bị cháy khi dòng điện trong cuộn dây bị ngắt (C = 0,14 – 0,17F)
Khi mắc nhiều còi, dòng điện qua công tắc còi có thể đạt từ 15 đến 25A, gây nguy cơ hỏng hóc cho công tắc Để khắc phục tình trạng này, rơle còi được sử dụng nhằm giảm dòng điện qua công tắc xuống chỉ còn khoảng 0,1A, giúp bảo vệ công tắc khỏi hư hỏng.
Khi nhấn nút còi, dòng điện từ ắc quy đi qua nút còi và cuộn dây mass, khiến lõi thép hút tiếp điểm đóng lại Dòng điện tiếp tục đi qua cầu chì, khung từ, lõi thép và tiếp điểm, kích hoạt còi phát ra tiếng kêu Tương tự, chuông nhạc hoạt động theo nguyên lý tương tự để tạo ra âm thanh.
Khi ôtô chạy lùi các đèn báo lùi được bật tự động và kết hợp với chuông nhạc
- Sơ đồ mạch điện:
Hình 2.3.1.3: Sơ đồ hệ thống tín hiệu đèn và chuông nhạc
Hình 2 3.1.4: Sơ đồ mạch chuông nhạc
- Khi gài số lùi công tắc lùi đóng lại, có dòng nạp cho tụ theo 2 nhánh:
Từ: Accu R1 C1 cực BE của transistor T2 R4 diode D mass, dòng điện phân cực thuận cho T2 dẫn, T1 khóa Khi C1 được nạp đầy làm T2 khóa,
T1 dẫn cho dòng: Accu chuông T1 mass, làm chuông kêu, khi T1 dẫn thì
C1 phóng nhanh qua T1 R4 âm tụ, làm T1 mở nhanh, T2 khoá nhanh, khi tụ T1 phóng xong thì nó lại được nạp, T2 dẫn, T1 khoá…
2.3.2 Hệ thống báo rẽ và báo nguy a Công tắc đèn báo rẽ:
Công tắc đèn báo rẽ được đặt trong công tắc tổ hợp dưới tay lái, cho phép người lái dễ dàng điều khiển đèn báo rẽ bằng cách gạt sang phải hoặc sang trái.
Hình 2 3.2.0: Công tắc đèn báo rẽ b Công tắc đèn báo nguy:
Khi bật công tắc đèn báo nguy nó sẽ làm cho tất cả các đèn báo rẽ đều nháy
Hình 2.3.2.1: Vị trí công tắc đèn báo nguy c Bộ tạo nháy:
Bộ tạo nháy là thiết bị điều khiển tần số nháy cho đèn báo rẽ và đèn báo nguy Có nhiều loại bộ tạo nháy như cơ điện, cơ bán dẫn và bán dẫn tuần hoàn, giúp đáp ứng nhu cầu sử dụng đa dạng trong giao thông.
Bộ tạo nháy kiểu cơ - điện:
Bộ tạo nháy gồm một tụ điện, hai cuộn dây L1 và L2, cùng với các tiếp điểm Dòng điện chạy qua cuộn L1 để cung cấp năng lượng cho đèn báo rẽ, trong khi dòng điện qua tụ điện đi qua cuộn L2.
Cuộn L1 và L2 được quấn sao cho khi tụ điện nạp, từ trường trong hai cuộn sẽ khử lẫn nhau, trong khi khi tụ điện phóng, từ trường trong hai cuộn sẽ kết hợp lại Các tiếp điểm được đóng nhờ lực lò xo, và một điện trở được mắc song song với các tiếp điểm nhằm ngăn chặn hiện tượng phóng tia lửa giữa các tiếp điểm trong quá trình bộ tạo nháy hoạt động.
Khi bật công tắc máy, dòng điện từ accu đến tiếp điểm và đến tụ điện qua cuộn L2 nạp cho tụ, tụ được nạp đầy
Hình 2.3.2.2: Hoạt động của bộ nháy cơ - điện khi bật công tắc máy
Khi công tắc báo rẽ được bật sang phải hoặc trái, dòng điện từ ắc quy sẽ đi qua tiếp điểm và cuộn L1, sau đó đến các đèn báo rẽ Khi dòng điện chạy qua cuộn L1, một từ trường được sinh ra, làm cho tiếp điểm mở ra.
Hình 2.3.2.3: Hoạt động của bộ nháy cơ điện khi công tắc đèn báo rẽ bật
Khi tiếp điểm mở, tụ điện bắt đầu phóng điện vào cuộn L2 và L1 cho đến khi tụ phóng hết điện, tạo ra từ trường trên hai cuộn giữ tiếp điểm mở Dòng điện phóng ra từ tụ điện kết hợp với dòng điện từ accu (chạy qua điện trở) đến các bóng đèn báo rẽ, nhưng do dòng điện quá nhỏ nên đèn không sáng.
Hình 2.3.2.4: Tiếp điểm mở, tụ điện phóng
Khi tụ phóng hết điện, tiếp điểm đóng cho phép dòng điện tiếp tục chạy từ accu qua tiếp điểm đến cuộn L1, làm sáng các đèn báo rẽ Đồng thời, dòng điện cũng chạy qua cuộn L2 để nạp cho tụ Do hướng dòng điện qua L1 và L2 ngược nhau, từ trường sinh ra trên hai cuộn khử lẫn nhau, giữ cho tiếp điểm đóng cho đến khi tụ nạp đầy, do đó đèn vẫn sáng.
Khi tụ được nạp đầy, dòng điện ngưng chạy trong cuộn L2 và từ trường sinh ra trong L1 lại làm tiếp điểm tiếp tục mở, đèn tắt
Chu trình trên lạp lại liên tục làm các đèn báo rẽ nháy ở một tần số nhất định
Hình 2.3.2.5: Tiếp điểm đóng (đèn báo rẽ sáng)
Bộ tạo nháy kiểu cơ - bán dẫn:
Một rơle nhỏ được sử dụng để điều khiển đèn báo rẽ nháy, kết hợp với một mạch transistor để đóng ngắt rơle theo tần số đã được định trước, tạo thành bộ tạo nháy kiểu bán transistor.
Hình 2.3.2.6: Bộ tạo nháy kiểu cơ – bán dẫn
Bộ tạo nháy kiểu bán dẫn:
Bộ tao nháy kiểu bán dẫn thường là một mạch dao động đa hài dùng 2 transisitor
Khi gạt công tắc đèn báo rẽ hoặc báo nguy, điện thế dương được cung cấp cho mạch thông qua sự phóng nạp của các tụ điện Các transistor T1 và T2 sẽ đóng mở theo chu kỳ, và khi T2 dẫn, T3 cũng sẽ dẫn theo, cho phép dòng điện đi qua cuộn dây relay Kết quả là tiếp điểm K đóng lại, làm cho đèn sáng.
Khi một bóng đèn báo rẽ bị cháy, nó ảnh hưởng đến bộ nháy, làm giảm giá trị tiêu chuẩn và khiến thời gian phóng nạp tụ nhanh hơn Điều này dẫn đến tần số nháy của đèn báo rẽ và đèn trên bảng điều khiển tăng lên, cảnh báo tài xế rằng có một hoặc nhiều bóng đèn đã bị cháy.
Hình 2.3.2.7: Sơ đồ mạch điện đèn báo rẽ, báo nguy và bộ tạo nháy bán dẫn d Một số mạch báo rẽ khác
Mạch báo rẽ dùng IC 555:
Mạch định thời 555 có thể được sử dụng để tạo xung vuông theo cấu hình mạch cơ bản Trong mạch này, ngõ vào kích khởi chân 2 (Trigger) được nối ngắn với chân 6 (chân điện áp ngưỡng Threshold), và điện trở định thời R2 được kết nối giữa chân 6 và chân 7 (chân phóng điện Discharge) Để hiểu rõ hơn về hoạt động của mạch, cần tham khảo sơ đồ khối chức năng liên quan.
Giới thiệu hệ thống đèn thông minh
Trong những năm gần đây, sự phổ biến của đèn Xenon đã thúc đẩy việc áp dụng hệ thống đèn chiếu sáng góc cua trên các mẫu xe đời mới.
Khi xe vào cua hoặc di chuyển trên những con đường khuất khúc, hiện tượng thiếu ánh sáng thường xảy ra, khiến đèn chiếu sáng không đủ khả năng chiếu sáng các góc gần bên phải hoặc bên trái của xe Tình trạng này càng trở nên nghiêm trọng khi lái xe trên những cung đường hẹp và không thẳng Việc thường xuyên đối mặt với những vùng tối đột ngột trước mũi xe gây căng thẳng cho người lái và gia tăng nguy cơ tai nạn do không kịp nhìn thấy mặt đường trong các khúc quanh tối tăm Để khắc phục vấn đề này, các nhà sản xuất đã phát triển các giải pháp chiếu sáng linh hoạt, bao gồm hệ thống đèn liếc tĩnh và đèn liếc động, nhằm cải thiện khả năng chiếu sáng tùy theo điều kiện đường xá.
2.4.1 Hệ thống đèn liếc tĩnh
- Giới thiệu hệ thống:
Hình 2 4.1.1 : Hiệu quả chiếu sáng đối với hệ thống đèn liếc tĩnh
Hệ thống đèn liếc tĩnh bao gồm nguồn sáng phụ được bố trí bên cạnh đèn cốt thông thường, nhằm chiếu sáng góc cua khi xe vào cua Nguồn sáng phụ này giúp chiếu sáng những khu vực mà vùng sáng của đèn cốt không thể tới, như hình vẽ minh họa Vùng sáng Abblendlicht chính là khu vực chiếu sáng phụ của đèn khi xe vào cua.
Việc bật tắt đèn chiếu sáng góc cua phụ thuộc vào ba yếu tố quan trọng, nhằm đảm bảo rằng đèn chỉ được kích hoạt khi xe vào cua gấp hoặc thực hiện các thao tác rẽ phải, rẽ trái.
Góc đánh tay lái
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 2.4.1.2: Đèn chiếu sáng góc cua tắt khi đi thẳng
Hình 2.4.1.3: Đèn chiếu sáng góc cua sẽ bật lên cùng với đèn xi nhan
Hình 2 4.1.4: Đèn chiếu sáng góc cua tự động bật lên khi ôm cua với tốc độ dưới
40 Km/h Hình 2.4.1.5: Cả hai đèn chiếu sáng góc cua sẽ bật lên khi gặp sương mù hay lùi xe
Hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh có ưu điểm nổi bật với vùng chiếu sáng rộng hơn so với hệ thống chiếu sáng góc cua động Thêm vào đó, giá thành của hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh thấp hơn, làm cho nó trở nên phổ biến hơn Hệ thống này cũng dễ dàng lắp đặt cho các xe đời cũ hoặc những xe không được trang bị hệ thống chiếu sáng góc cua, chỉ cần thay thế đèn sương mù bằng hai đèn chiếu sáng góc cua và thực hiện lắp đặt bộ.
Hệ thống chiếu sáng 74 điều khiển cùng các cảm biến và giắc cắm mang lại nhiều tính năng, nhưng nhược điểm của nó là không linh hoạt bằng hệ thống chiếu sáng góc cua động.
Trên thị trường hiện nay, nhiều mẫu xe cao cấp được trang bị hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh, đặc biệt là các thương hiệu xe Đức như BMW và Mercedes Một ví dụ điển hình là chiếc BMW thuộc dòng 3 Serie E46, được trang bị đèn liếc tĩnh chất lượng cao từ Hella.
Hình 2.4.1.6: Đèn liếc tĩnh bố trí trên xe và các chế độ hoạt động
Sản phẩm đèn liếc tĩnh Hella Dyna View EVO 2 của nhà sản xuất Hella đang được phân phối rộng rãi trên thị trường Việt Nam với mức giá bán lẻ là 760$.
- Đây là bộ đèn liếc tĩnh được lắp thêm cho những xe không trang bị hệ thống đèn chiếu sáng góc cua
Hình 2.4.1.7: Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh
Hệ thống DynaView Evo2 được cấu thành từ hai bộ đèn chiếu sáng, bộ điều khiển trung tâm IntelliBeam, các cảm biến, hệ thống dây nối và phụ kiện lắp đặt.
Với sự tiến bộ của công nghệ bán dẫn, các nhà sản xuất đang ngày càng ưa chuộng việc sử dụng đèn LED siêu sáng để bổ sung ánh sáng khi xe vào cua.
Hình 2.4.1.8: Công nghệ đèn LED thông minh trên chiếc Volkswagen Golf V
- Nguyên lý điều khiển hệ thống đèn liếc tĩnh
Hình 2.4.1.9: Hệ thống đèn liếc tĩnh của hãng Hella
- 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
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 Bộ điều khiển này tự động nhận diện điều kiện vận hành của xe và kích hoạt đèn chiếu sáng góc cua để hỗ trợ đèn cốt Khi bật công tắc đèn xi nhan bên trái hoặc bên phải, đèn chiếu sáng góc cua tương ứng sẽ được kích hoạt Ngoài ra, khi xe di chuyển dưới 40km/h và vào cua với góc cua gấp, hệ thống sẽ tự động bật đèn chiếu sáng góc cua bên đó Bộ điều khiển trung tâm liên tục nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến để điều chỉnh vùng chiếu sáng, đảm bảo ánh sáng luôn phù hợp với góc cua và điều kiện đường xá.
Khi sử dụng hệ thống đèn chiếu sáng góc cua, việc bật tắt đột ngột các đèn có thể gây loá mắt cho người điều khiển xe đối diện Để tránh hiện tượng này, hệ thống chiếu sáng góc cua áp dụng công nghệ dimme, cho phép điều khiển ánh sáng bật tắt một cách từ từ Nhờ đó, ánh sáng của đèn chiếu sáng góc cua sẽ dần tăng và giảm trong vài giây, giúp giảm thiểu sự giật mình cho các tài xế khác.
Trong điều kiện thời tiết xấu, việc bật đèn chiếu sáng góc cua ở cả hai bên giúp tạo ra đèn sương mù, nâng cao tầm quan sát Ngoài ra, khi chuyển sang số lùi, đèn ở cả hai bên sẽ tự động sáng lên để chiếu sáng dọc theo thân xe.
2.4.2 Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua động
- Giới thiệu hệ thống:
Khác với hệ thống đèn liếc tĩnh, hệ thống đèn liếc động cho phép thay đổi vùng chiếu sáng chỉ bằng một nguồn sáng duy nhất Thay vì phải bật thêm đèn chiếu phụ khi vào cua, hệ thống này sử dụng chính ánh sáng từ bóng đèn cốt để điều chỉnh vùng chiếu sáng theo góc cua Điều này giúp cải thiện khả năng chiếu sáng và an toàn khi lái xe trong các tình huống cần thiết.
Hình 2.4.2.10: Sự khác biệt của xe có trang bị đèn liếc động,khi đi trên cung đường cong
Hệ thống đèn liếc động mang lại sự linh hoạt trong việc thay đổi vùng chiếu sáng, vượt trội hơn hẳn so với hệ thống đèn liếc tĩnh Nó có khả năng hoạt động hiệu quả trên những đoạn đường cong và khi chuyển làn, giúp cải thiện đáng kể trải nghiệm sử dụng đèn liếc Việc sử dụng bóng đèn cốt để điều chỉnh vùng chiếu theo góc cua là cần thiết, vì trên những cung đường cong, người lái thường chỉ sử dụng đèn cốt Nếu sử dụng đèn pha mà không kịp thời điều chỉnh vùng chiếu sáng, có thể gây cản trở tầm nhìn của người đi ngược chiều.
Xu hướng phát triển của hệ thống chiếu sáng chủ động
Hệ thống chiếu sáng chủ động (AFS) là một công nghệ quan trọng trong lĩnh vực an toàn chủ động, đang được nghiên cứu và ứng dụng mạnh mẽ Mục tiêu chính của AFS là nâng cao mức độ an toàn và thân thiện cho người lái, đồng thời tăng cường tính tiện ích trong quá trình điều khiển phương tiện.
Hệ thống chiếu sáng góc cua hiện nay giúp giảm thiểu rủi ro cho người lái xe vào ban đêm, nơi mà tầm quan sát bị hạn chế Việc trang bị cả đèn chiếu sáng góc cua tĩnh và động giúp người lái không phải căng thẳng khi điều khiển xe trong điều kiện ánh sáng kém Đèn tĩnh đáp ứng tốt khi xe rẽ trái hoặc phải, trong khi đèn động linh hoạt điều chỉnh vùng chiếu sáng khi xe ôm cua, mang lại sự an toàn và thoải mái cho người lái.
Hình 2 5.1: Xe bố trí cả hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh và động
Hệ thống chiếu sáng chủ động hiện nay không chỉ đơn thuần điều chỉnh vùng chiếu sáng theo góc cua, mà còn phải tương thích và điều chỉnh luồng sáng theo điều kiện đường xá Điều này bao gồm việc thay đổi không gian xe đang chạy Nhờ vào hệ thống thấu kính có khả năng dịch chuyển tâm sáng, cùng với việc sắp xếp nguồn sáng và chắn sáng, ô tô có thể điều chỉnh khoảng cách chiếu sáng, tăng giảm cường độ sáng, và điều khiển các chế độ chiếu sáng dựa trên tín hiệu tốc độ, góc lái và tải trọng Các cảm biến thu thập thông tin và truyền về mạch điều khiển, từ đó mạch điều khiển xử lý và phát tín hiệu điều khiển các cơ cấu chấp hành theo chương trình đã lập trình sẵn.
- Dưới đây là các chế độ xe chạy trong điều kiện địa hình đường xá khác nhau:
Trong điều kiện xe chạy trên đường nông thôn, mặc dù mật độ phương tiện không đông đúc, nhưng tình trạng đường xá xấu và thiếu hệ thống chiếu sáng giao thông khiến hệ thống chiếu sáng chủ động - AFS cần điều chỉnh luồng ánh sáng mở rộng về hai bên với cường độ sáng tương đối lớn.
Hình 2.5.2: Xe có sử dụng hệ thống AFS và không sử dụng AFS ở đường nông thôn
Trong điều kiện giao thông đô thị với mật độ xe cộ dày đặc và khoảng cách giữa các phương tiện gần nhau, hệ thống AFS cần điều chỉnh ánh sáng không chỉ bằng cách chuyển hướng mà còn phải hạ thấp và mở rộng sang hai bên, đồng thời duy trì cường độ sáng vừa phải để đảm bảo an toàn khi di chuyển qua các khúc cua hẹp và gãy khúc.
Hình 2.5.3: Chiếu sáng theo các ngõ rẽ trong thành phố
Hình 2.5.4: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 để đảm bảo tầm nhìn tốt hơn trong điều kiện tối Tuy nhiên, cần điều chỉnh độ sáng bên phía đối diện để tránh làm chói mắt các xe chạy ngược chiều và không gây ảnh hưởng đến những phương tiện vượt bên trái.
Hình 2.5.5: Trên đường xa lộ
Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ định vị toàn cầu, các nhà sản xuất đang xem xét việc tích 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 mà người lái đã chọn, bao gồm cả các ngã rẽ và cua vòng Khi kết hợp với tốc độ xe đang chạy, hệ thống điều khiển sẽ tự động điều chỉnh vùng chiếu sáng phù hợp với điều kiện địa hình, và sự thay đổi này sẽ diễn ra nhanh hay chậm tùy thuộc vào tốc độ của xe.
Việc sử dụng hệ thống định vị toàn cầu sẽ cho phép xe chiếu sáng chủ động hoàn toàn
