(Cơ điện tử Việt Nam) Một trong những yếu tố quan trọng nhất trong việc giảm thiểu sự mệt mỏi của người lái xe và tăng độ an toàn khi lái xe ban đêm là cung cấp một trường nhìn được chiếu sáng tốt. Hệ thống chiếu sáng phía trước thích ứng (AFS) tối ưu hóa sự phân bổ ánh sáng từ đèn pha tùy theo tình huống lái xe. Tùy thuộc vào tốc độ xe và đầu vào đánh lái, hệ thống chiếu đèn pha chiếu sáng thấp theo hướng người lái xe dự định di chuyển. Kết hợp với đèn pha phóng điện, hệ thống chiếu sáng ở khoảng cách xa hơn và sáng hơn so với đèn pha halogen, cải thiện tầm nhìn của người lái và khả năng quan sát xung quanh các đường cong và giao lộ khi lái xe ban đêm. Kết hợp với chức năng tự động cân bằng, hệ thống cung cấp sự phân bổ ánh sáng ổn định mà không bị ảnh hưởng bởi vị trí của xe. Duy trì trục chiếu sáng, hệ thống giúp người điều khiển phương tiện đang đi tới không bị lóa mắt khi có nhiều người hoặc nhiều hành lý đè lên phía sau xe, hoặc khi xe thay đổi vị trí khi đi qua một đoạn đường xóc hoặc khi lái xe lên dốc.
Mục lục CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1 HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG PHÍA TRƯỚC THÍCH ỨNG (AFS) 1.2 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TÍN HIỆU TRÊN XE 2.1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG VÀ HỆ THỐNG ĐÈN TÍN HIỆU TRÊN XE 2.2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 2.2.1 Hệ thống đèn đầu: CHƯƠNG III: HỆ THỐNG ĐÈN THÔNG MINH 14 3.1 HỆ THỐNG ĐÈN LIẾC TĨNH 14 3.1.1 Giới thiệu hệ thống: 14 3.1.2 Nguyên lý điều khiển hệ thống đèn liếc tĩnh: 16 3.2 HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG GÓC CUA ĐỘNG 18 3.2.1 Giới thiệu hệ thống: 18 3.2.2 Nguyên lý điều khiển đèn chiếu sáng góc cua động: 20 3.2.3 Cơ sở tính tốn góc điều chỉnh vùng chiếu sáng: 22 3.3 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHỦ ĐỘNG 25 CHƯƠNG IV: MƠ HÌNH ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH (AFS) 27 4.1 Ý TƯỞNG THIẾT KẾ: 27 4.1.1 Ý tưởng hệ thống chiếu sáng đại: 27 4.1.2 Ý tưởng hệ thống chiếu sáng thông minh: 28 CÁC BỘ PHẬN CỦA MƠ HÌNH 31 SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI 33 4 Vận hành mơ hình 33 4.4.1 Hệ thống điều khiển chiếu sáng góc cua tĩnh (AFS) 33 4.4.2 Hệ thống điều khiển chiếu sáng góc cua động (AFS) 34 4.4.3 Hệ thống điều khiển chuyển đổi pha cốt 34 4.4.4 Mơ hình thực tế 34 CHƯƠNG V: TỔNG KẾT 34 Kết luận: 34 PHẦN PHỤ Error! Bookmark not defined CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1 HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG PHÍA TRƯỚC THÍCH ỨNG (AFS) Hệ thống chiếu sáng phía trước thích ứng (AFS- Adaptive Front-lighting System) phần hệ thống an tồn chủ động xe tơ tầm trung, mang đến tầm nhìn tối ưu cho người lái đêm điều kiện có tầm nhìn khác tham gia giao thông, cách điều chỉnh góc đèn pha cường độ đánh giá tốc độ tơ, góc vơ lăng, thời tiết tình trạng, tỷ lệ lệch nghiêng ô tô Một thiết bị chiếu sáng, cung cấp chùm tia với đặc điểm khác để tự động thích ứng với điều kiện sử dụng khác chùm nhúng (chùm qua) và, có, chùm (chùm dẫn động) với mức tối thiểu nội dung chức năng; hệ thống bao gồm "kiểm soát hệ thống", nhiều "nguồn cung cấp thiết bị vận hành ", có, và" đơn vị cài đặt "ở bên phải bên trái xe 1.2 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH Chiếc xe đời vào năm 1886, thời Thomas Edinson phát minh bóng đèn sợi đốt, nhiên bóng đèn sợi đốt lúc không sử dụng để chiếu sáng xe nguồn điện để thắp sáng bóng đèn Accu lại khơng đáp ứng dung lượng máy phát điện chiều cồng kềnh chưa ứng dụng xe Vì vào năm cuối kỷ 19 người ta muốn lái xe đường vào ban đêm phải mang theo đèn lồng, đèn măng sông, … đèn sử dụng để thắp sáng nhà Tuy nhiên đèn với ánh sáng leo lét đáp ứng chiếu sáng cho xe Vì nhà sản xuất xe nhà khoa học bắt tay nghiên cứu loại đèn có khả chiếu xa vùng chiếu rộng để lắp đặt xe Những loại đèn sợi đốt sử dụng phổ biến xe hơi: (thời kỳ 1910 – 1960) ▪ Đèn cốt (low - beam) ▪ Bóng đèn bilux- giảm chói mắt ▪ Đèn cốt không đối xứng- sáng bên phải Đèn halogen đời sử dụng phổ biến xe (thời kỳ 1960 – 1990) - Đèn pha chiếu ánh sáng từ thấu kính đèn xenon đời sử dụng phổ biến xe (thời kỳ 1990 – nay) Trong năm gần công nghệ đèn pha ôtô đời loại đèn pha sử dụng công nghệ đi-ốt phát quang LED Tuổi thọ lên tới 100 nghìn giờ, sử dụng với nguồn điện công suất nhỏ, hoạt động tốt điều kiện thời tiết, tiết kiệm điện ưu điểm đèn LED Đèn LED an toàn sử dụng có điện thấp (đèn LED volt), hiệu tiết kiệm lượng cao theo tính tốn thời gian sử dụng mức tiêu thụ điện gần 10 lần so với đèn thường, thân thiện môi trường trình phát sáng lượng nhiệt tỏa thấp Đèn LED (Light emitting diodes - đèn đi-ốt phát quang) trở nên phổ biến vai trò đèn pha đèn hậu CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TÍN HIỆU TRÊN XE 2.1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG VÀ HỆ THỐNG ĐÈN TÍN HIỆU TRÊN XE Phân loại loại đèn sử dụng xe gồm có loại đèn chiếu sáng đèn tín hiệu, thơng báo a Hệ thống đèn chiếu sáng tín hiệu bao gồm đèn xi nhan sử dụng báo rẽ báo nguy, đèn kích thước để báo kích thước xe, đèn phanh báo đạp phanh,… b Hệ thống đèn chiếu sáng: Bao gồm đèn đầu gồm đèn chiếu gần đèn chiếu xa sử dụng để chiếu sáng vào ban đêm đáp ứng khả quan sát cho người lái xe Các yêu cầu chiếu sáng đèn đầu như: Cường độ chiếu sáng, vùng chiếu sáng, góc chiếu sáng, giới hạn chiếu sáng nói rõ phần sau Ngoài chế độ flash đèn đầu dùng đèn báo tín hiệu cho người lái xe ngược chiều Bên cạnh cịn có đèn sương mù để chiếu sáng thời tiết có nhiều ương mù, … Hệ thống chiếu sáng tín hiệu có phận sau đây: Đèn đầu, đèn sương mù phía trước Cụm đèn phía sau, đèn sương mù phía sau Cơng tắc điều khiển đèn độ sáng: Công tắc đèn xi nhan, công tắc đèn sương mù phía trước phía sau Đèn xi nhan đèn báo nguy Công tắc đèn báo nguy hiểm Bộ nhấp nháy đèn xi nhan Cảm biến báo hư hỏng đèn Relay tổ hợp Cảm biến điều khiển đèn tự động 10 Cơng tắc điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu 11 Bộ chấp hành điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu 12 Đèn xe 13 Công tắc cửa 14 Đèn chiếu sáng khố điện Vị trí phận hệ thống chiếu sáng tín hiệu 2.2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 2.2.1 Hệ thống đèn đầu: Hệ thống đèn đầu hệ thống đèn chiếu sáng bản, hệ thống quan trọng hệ thống đèn xe, với nhiệm vụ đảm bảo điều kiện lái xe cho người điều khiển vào ban đêm, đảm bảo an tồn giao thơng Hệ thống đèn đầu phải có thơng số kỹ thuật theo tiêu chuẩn định, đảm bảo cường độ sáng lớn khơng làm chóa mắt người ngược chiều, công suất chiếu sáng chiếu gần 35 – 40W, chiếu xa từ 45 – 70W, chế độ chiếu gần vùng chiếu sáng từ 50 – 75m, chiếu xa từ 180 – 250m 2.2.1.1 Tổng quan loại bóng đèn đầu: a Bóng đèn dây tóc: Cấu tạo bóng đèn dây tóc gồm vỏ bóng đèn làm thủy tinh, bên có chứa dây điện trở volfram Dây volfram đặt vào mức điện áp định nung nóng lên đến nhiệt độ 23000C sinh luồng ánh sáng trắng Ở nhiệt độ thấp ánh sáng sinh yếu hơn, ngược lại cung cấp điện áp đặt vào hai đầu dây volfram lớn điện áp định mức, nhiệt độ điện trở volfram lớn làm cho dây volfram bốc nhanh gây tượng đen bóng đèn đốt cháy dây tóc, dây tóc bị đứt Trong bóng đèn người ta hút hết khơng khí để tạo mơi trường chân khơng hạn chế tượng oxy hóa dây điện trở volfram làm dây volfram dễ bị đốt cháy Để dây tóc bóng đèn đầu phát sáng nhiệt độ cao hơn, đặt vào bóng đèn điện áp cao hơn, người ta bơm vào bóng đèn khí trơ Argon với ápChương 2: Tổng quan hệ thống chiếu sáng – tín hiệu xe Trang 14 suất thấp Với cách cường độ chiếu sáng bóng đèn đầu tăng thêm khoảng 40% b Bóng đèn halogen: Với bóng đèn dây tóc q trình hoạt động để sinh ánh sáng dây điện trở volfram phải nung nóng lên đến 23000C điều làm dây tóc bay bị đốt cháy Sự bay dây tóc làm vỏ thủy tinh bị đen làm giảm cường độ chiếu sáng Dây điện trở bị đốt cháy làm giảm tuổi thọ bóng đèn Với đời bóng đèn halogen khắc phục tượng bay dây volfram làm đen bóng thủy tinh nâng cao tuổi thọ nhờ dây Volfram không bị bay Đèn halogen chứa khí halogen iode brơm, chất khí chất xúc tác cho trình thăng hoa dây volfram; khí halogen kết với volfram bay dạng khí thành iodur volfram, hỗn hợp khí khơng bám vào thủy tinh đèn dây tóc bình thường bị nung nóng đến nhiệt độ bay mà thăng hoa mang hỗn hợp iodur volfram trở vùng khí nhiệt độ cao xung quanh tim đèn (ở nhiệt độ cao 14500C) lúc tách lại thành chất: Volfram bám trở lại tim đèn phần tử khí halogen giải phóng trở dạng khí, tiếp tục nhiệt độ dây volfram lại nung nóng đến nhiệt độ bay tiếp tục kết hợp với halogen thăng hoa sau volfram lại trở lại tim đèn, q trình lặp lại liên tục Điều khơng ngăn chặn đổi màu bóng đèn mà cịn giữ cho tim đèn hoạt động điều kiện tốt thời gian dài Vỏ bóng đèn halogen làm từ thạch anh nhờ chịu nhiệt độ cao áp suất cao từ – bar, nhiệt độ vỏ bóng đèn halogen phải hoạt động nhiệt độ cao 2500C Ở nhiệt độ khí halogen bốc Sử dụng đèn halogen có cường độ sáng, tuổi thọ cao bóng đèn dây tóc thường dây tóc bóng đèn halogen chế tạo có đường kính nhỏ so với bóng đèn dây tóc điều chỉnh tiêu cự bóng đèn dễ dàng xác c Đèn Xenon: Nguyên lý hoạt động: Giống tượng sét phóng điện xảy tự nhiên trời mưa Những tia sét phóng điện đám mây tích điện bề mặt trái đất sinh luồng ánh sáng cường độ cao không trung, ý tưởng manh nha cho nhà chế tạo nảy ý tưởng sản xuất đèn Xenon sinh ánh sáng cường độ cao thay cho hệ đèn dây tóc halogen ngày trở nên già cỗi Năm 1992, nhà sản xuất bóng đèn xe hàng đầu giới Hella giới thiệu bóng đèn Xenon đầu tiên, sản xuất theo cơng nghệ phóng điện cường độ cao - High Intensity Discharge (HID) Đèn xenon lúc chủ yếu dùng cho chế độ đèn cốt, bóng đèn Xenon có chế độ khơng giống đèn sợi tóc có hai tim, chóa đèn dùng cho đèn xenon phải có chóa đèn pha chóa đèn cốt riêng biệt Năm 1999, đèn Bi – Xenon đời khắc phục khuyết điểm đèn Xenon, tạo ánh sáng pha cốt từ luồng ánh sáng, phát ánh sáng giống cho pha cốt Tiết kiệm lượng Cấu tạo: Đèn Xenon theo nguyên lý phóng điện cường độ cao hai cực để sinh luồng sáng khơng có dây điện trở volfram đèn sợi đốt đèn halogen, thay vào hai điện cực đặt ống huỳnh quang, ống huỳnh quang bên có chứa khí Xenon hồn tồn tinh khiết, thủy ngân muối kim loại halogen Khi đóng nguồn điện đặt vào hai đầu hai điện cực điện áp lớn điện áp đánh thủng (lớn 25000 V) xuất xảy tượng phóng điện cực hạt electron phóng va đập với nguyên tử kim loại đối diện giải phóng lượng tạo ánh sáng Sự phóng điện kích thích phân tử khí trơ Xenon lên mức lượng cao, sau bị kích thích phân tử khí Xenon giải phóng lượng để trở trạng thái bình thường, xạ ánh sáng theo định luật xạ điện từ Màu ánh sáng phát (hay bước sóng xạ) phụ thuộc vào mức độ chênh lệch lượng electron vào tính chất hóa học muối kim loại dùng bầu khí Xenon Vỏ đèn Xenon làm từ thủy tinh thạch anh chịu nhiệt độ áp suất cao Do phóng điện sinh luồng sáng xảy cực đèn Xenon đặt vào điện áo cao 25000 V nên để tạo điện cao vậy, hệ thống cần có khởi động (ignitor) Ngồi ra, để trì tia hồ quang, chấn lưu (ballast) cung cấp điện áp khoảng 85 V suốt trình đèn hoạt động, vừa xử lý đèn Xenon vừa làm nhiệm vụ tăng áp cho bóng đèn Các loại bóng đèn xenon: ▪ D2S: Là loại bóng dùng cho chóa đèn có màng chắn lóa (ký tự S lấy từ chữ shield - chắn) có thấu kính giúp gom ánh sáng khơng làm chói xe lưu thơng ngược chiều ▪ D2R: Là loại bóng có sẵn màng chắn dùng cho chóa đèn có mặt phản xạ (ký tự R lấy từ chữ reflector - vật phản xạ) Có lớp màu đen, để ngăn ánh sáng trực tiếp làm chói mắt xe ngược chiều ▪ D1S: Là loại bóng dùng cho chóa đèn có màng chắn lóa có thấu kính giúp gom nhiều ánh sáng (được tích hợp khởi động) ▪ D1R: Là loại bóng có sẵn màng chắn dùng cho chóa đèn có mặt phản xạ Có lớp màu đen, để ngăn ánh sáng trực tiếp làm chói mắt xe ngược chiều (được tích hợp khởi động) Mạch nguyên lya hoạt động đèn xenon Sơ đồ khối hệ thống đèn xenon Mạch điền khiển đèn đầu xenon Hoạt động ECU điều khiển đèn: ECU điều khiển đèn (bộ Ballast) điều khiển điện tử trung tâm bóng đèn phóng điện cao áp, Ballast thực việc điều khiển tối ưu dịng điện cung cấp cho bóng đèn để đảm bảo cường độ đèn phát sáng liên tục, ổn định Cung cấp dòng khởi động với cường độ điện áp cao, đảm bảo đèn khởi động nhanh Bộ Ballast cịn trang bị chức an tồn để ngăn chặn ảnh hưởng điện áp cao - Hoạt động chức an toàn ECU điều khiển đèn: ECU điều khiển đèn xác định sai hỏng xảy kích hoạt chức an toàn theo điều kiện sau + Tự ngắt điện áp đặt vào ballast không nằm khoảng điện áp hoạt động (9 - 16V), tự đóng trở lại điện áp hoạt động điều chỉnh lại nằm vùng điện áp hoạt động + Tự động ngắt điện điện áp sai đèn cao áp nhấp nháy.Nếu xảy tượng trước tiên phải kiểm tra hư hỏng đường dây cầu chì sau thay đèn cao áp khơng sáng phải thay Ballast + Ngắt điện khơng có bóng đèn hay bóng đèn cao áp cháy: Nếu khơng có bóng đèn hay đèn cao áp cháy mạch điện khơng khép kín, Ballast nhận biết tự động ngắt điện 2.2.1.2 Cấu tạo chóa đèn: Chức gương phản chiếu định hướng lại tia sáng, tia sáng phát từ bóng đèn sau phản xạ qua chóa đèn tạo chùm tia sáng song song đưa tia sáng xa từ đầu xe, nhờ mà đèn chiếu sáng khoảng cách lên đến 300m Gương phản chiếu thường có hình dạng parabol, bề mặt đánh bóng tráng gương (sơn lên lớp vật liệu phản xạ bạc hay nhôm) Để chùm tia phản xạ sau qua chóa đèn chùm tia song song dây tóc đèn phải đặt vị trí xác tiêu điểm chóa đèn Nếu tim đèn đặt vị trí ngồi tiêu điểm làm tia sáng lệch hướng, làm lóa mắt người điều khiển xe ngược chiều Trên loại xe đời ngày thường sử dụng loại chóa đèn có hình chữ nhật, loại chóa đèn bố trí gương phản chiếu theo phương ngang, có tác dụng tăng vùng sáng theo chiều rộng giảm vùng sáng phía gây lóa mắt người xe ngược chiều Chóa đèn hình chữ nhật 10 vùng chiếu sáng tốc độ đáp ứng, đưa tín hiệu điều chỉnh motor servor theo góc xác định bên trái phải tuỳ theo góc cua Với tính tốn phù hợp dựa giá trị tốc độ tức thời, Đèn liếc động có tốc độ liếc nhanh hay chậm hồn tồn thích ứng với tốc độ xe chạy, ôm cua nhanh, đèn liếc nhanh, chạy chậm đèn liếc chậm, nhờ đó, người lái, nguồn sáng ln ln gắn chặt với xe, cố định hài hòa 3.2.3 Cơ sở tính tốn góc điều chỉnh vùng chiếu sáng: Tính tốn hiệu chiếu sáng sử dụng hệ thống chiếu sáng góc cua động xe cung đường có bán kính cong R: Ở hình minh họa phía trên, ta thấy với xe khơng có trang bị hệ thống chiếu sáng góc cua động vùng chiếu sáng vùng sáng trắng hình vẽ, vùng chiếu sáng thích hợp xe chạy thẳng theo phương ngang xe, cịn với cung đường có bán kính cong R hình chiếu sáng khoảng cách 30m, với khoảng quan sát người lái không kịp phản ứng xử lý chướng ngại vật Nhờ hệ thống chiếu sáng góc cua động, tự nhận biết bán kính cong cung đường, điều chỉnh vùng chiếu sáng bóng đèn góc γ, góc γ tương đương với góc δ hợp tiếp tuyến cung đường với phương ngang xe Nhờ tầm quan sát người lái tăng thêm 25m hình (55m so với 30m) Với tầm quan sát tăng thêm 25m người lái xe 22 có thêm 1,5s để quan sát xử lý chướng ngại vật lúc xe chạy với tốc độ 60km/h Tính tốn góc điều chỉnh vùng chiếu sáng xe cung đường có bán kính cong R: Như nói, điều chỉnh góc chiếu sáng để nhắm đến mục đích cho vùng chiếu sáng bám theo cung đường xe chạy chiếu sáng khoảng quan sát an toàn người lái (khoảng cách đủ để ngưới điều khiển xe nhận biết chướng ngại vật phản ứng kịp thời, đảm bảo an tồn) Việc điều chỉnh góc chiếu sáng tuỳ thuộc vào bán kính cong cung đường xe chạy, xe chạy đường thẳng bán kính cong cung đường lúc vơ cùng, nên góc điều chỉnh 00 Xe chạy cung đường có bán kính cong nhỏ góc điều chỉnh vùng chiếu sáng phải lớn Nhờ cảm biến lực ly tâm bố trí xe, kèm với hệ thống đèn liếc động nên xác định bán kính cong cung đường cách dễ dàng Dựa quan hệ giá trị lực ly tâm với bán kính cong cung đường vận tốc xe chạy lúc Từ bán kính cong cung đường xác định giá trị góc quay vịng xe sau: 23 Theo tính tốn thiết kế Ơ tơ, để xe quay vịng khơng trượt bánh xe phải có tâm quay vịng (tâm O, hình vẽ phía dưới) thoả mãn biểu thức quan hệ góc quay vịng bánh xe: cotg β – cotg α = B/L Bán kính quay vịng R xe bán kính cung đường xe chạy Vậy với bán kính cong cung đường quan hệ hình học ta hồn tồn xác định giá trị góc quay vịng α, β bánh xe theo điều kiện xe quay vịng khơng trượt biết chiều dài sở bề rộng xe : tgα = 𝐿 𝑅+ 𝐵 ; tgβ = 𝐿 𝑅− 𝐵 Việc điều chỉnh góc chiếu sáng lấy tín hiệu theo góc quay vịng β bánh xe phía bên Góc quay vịng β bánh xe bên tuỳ theo góc đánh lái nằm khoảng (0; 330) xe du lịch Hệ thống đèn liếc động kích hoạt góc quay vịng β bánh xe bên lớn 50, góc điều chỉnh vùng chiếu sáng thay đổi theo giá trị góc β Khi góc góc quay vịng β bánh xe bên đạt giá trị 200 góc điều chỉnh vùng chiếu sáng lớn Như hồn tồn xác định giá trị điều chỉnh góc chiếu sáng biết bán kính cong cung đường Điều chỉnh góc chiếu sáng theo tốc độ xe: Để người quan sát ln có từ - 4s để quan sát xử lý chướng ngại vật ứng với tốc độ xe chạy nhanh đèn “liếc” nhanh hơn, xe chạy chậm đèn “liếc” chậm hơn, tức phải thay đổi tốc độ quay motor servor theo dải tốc độ xe Việc tính tốn tốc độ điều chỉnh tính tốn dựa khả đáp ứng tốc độ motor servor 24 3.3 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHỦ ĐỘNG Hệ thống chiếu sáng chủ động (adaptive front lighting system – AFS) nằm lĩnh vực an toàn chủ động quan tâm trọng nghiên cứu, ứng dụng nhằm cải thiện mức độ thân thiện, an toàn tăng tính tiện ích cho người lái xe Giảm thiểu tối đa khả rủi ro mà người điều khiển xe gặp phải lí khách quan quan sát hạn chế vào ban đêm, giúp người lái xe căng thẳng lái xe ban đêm phải quan sát tập trung cao độ liên tục Đối với hệ thống chiếu sáng góc cua nay, người ta bố trí hệ thơng đèn chiếu sáng góc cua tĩnh đèn chiếu sáng góc cua động, hệ thống bổ khuyết cho nhau, hệ thống đèn liếc tĩnh đáp ứng tốt đòi hỏi vùng chiếu sáng xe rẽ trái phải, hệ thống đèn liếc động đáp ứng tốt vùng chiếu sáng xe ôm cua cách uyển chuyển, linh động Trong khái niệm hệ thống chiếu sáng chủ động không đơn thay đổi vùng chiếu sáng chủ động theo góc cua Các nhà sản xuất hướng tới chiếu sáng chủ động phải tương thích, điều chỉnh luồng sáng theo điều kiện đường xá, khơng góc cua, mà không gian xe chạy Nhờ việc sử dụng hệ thống thấu kính thay đổi dịch chuyển tâm sáng từ nguồn tới thấu kính xếp hệ thống chắn sáng, nguồn sáng ơtơ cịn điều chỉnh gần xa, tỏa rộng hay thu hẹp, tăng hay giảm cường độ sáng, việc điều khiển chế độ chiếu sáng dựa tín hiệu tốc độ, góc lái, tải trọng… mà cảm biến đưa mạch điều khiển, mạch điều khiển xư lý thơng 25 tin phát tín hiệu điều khiển cấu chấp hành theo chương trình lập trình sẵn Dưới chế độ xe chạy điều kiện địa hình đường xá khác nhau: - Trong điều kiện xe chạy đường nông thôn: Mặc dù mật độ phương tiện giao thông không đông đúc tình trạng đường xá xấu khơng có hệ thống chiếu sáng giao thơng nên hệ thống chiếu sáng chủ động - AFS điều chỉnh luồng ánh sáng mở rộng hai bên, cường độ sáng tương đối lớn Sử dụng không sử dung hệ thống AFS nông thôn - Trong điều kiện xe chạy thành phố, mật độ xe đông đúc, khoảng cách thành phần giao thông gần nhau, nhiều cua hẹp, gãy khúc, hệ thống AFS điều chỉnh ánh sáng ngồi việc chuyển hướng cịn phải hạ thấp, mở rộng hai bên, cường độ sáng vừa phải : - Khi xe chạy xa lộ: Lúc xe có tốc độ cao đèn phải hoạt động chế độ khác: chiếu xa yêu cầu tầm nhìn xa hơn, mạnh xe chạy 26 không gain tối hơn, phải hạ tầm sáng bên phía đối diện để khơng làm chói xe chạy ngược chiều, không ảnh hưởng người vượt bên trái Ngày với phát triển kỹ thuật định vị tồn cầu, nhà sản xuất tính tới việc kết hợp hệ thống định vị với hệ thống chiếu sáng, tức là: hệ thống định vị với đồ chi tiết cài đặt xác định xác tình trạng cung đường người lái chọn, bao gồm ngã rẽ hay cua vòng, kết hợp với tốc độ xe chạy, hệ thống điều khiển thay đổi, đáp ứng vùng chiếu sáng tùy theo điều kiện địa hình thay đổi nhanh chậm tùy theo tốc độ xe Việc sử dụng hệ thống định vị toàn cầu cho phép xe chiếu sáng chủ động hồn tồn CHƯƠNG IV: MƠ HÌNH ĐÈN CHIẾU SÁNG THƠNG MINH (AFS) 4.1 Ý TƯỞNG THIẾT KẾ: 4.1.1 Ý tưởng hệ thống chiếu sáng đại: Đáp ứng mơ hình mơ lại chức hệ thống chiếu sáng ô tô, bao gồm: - Chức chiếu sáng góc cua tĩnh: sử dụng đèn led phụ để chiếu sáng xe vào cua - Chức chiếu sáng góc cua động: sử dụng động Servo để xoay chóa đèn, điều khiển trung tâm điều khiển tự động qua việc xử lý tín hiệu từ cảm biến góc đánh lái cảm biến tốc độ 27 - Chức chuyển pha cốt tự động nhờ xử lý tín hiệu từ biến 4.1.2 Ý tưởng hệ thống chiếu sáng thông minh: 4.1.2.1 Ý tưởng thiết kế hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh: Ý tưởng ban đầu hệ thống góc cua tĩnh mơ hình thiết kế với chế độ hoạt động hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh Trên mơ hình bên cạnh đèn led bố trí thêm led phụ để chiếu sáng bổ sung cho đèn xe vào cua Hai led chiếu điều khiển điều khiển trung tâm, dựa theo tín hiệu cảm biến tốc độ, cảm biến góc lái, tín hiệu bật đèn xi nhan đưa có chế độ hoạt động theo tiêu chuẩn đèn liếc tĩnh sử dụng thực tế Các chế độ minh hoạ hình vẽ sau: Hình a đèn chiếu sáng góc cua tắt xe thẳng Hình b đèn chiếu sáng góc cua bật lên đèn xi nhan 28 Hình c đèn chiếu sáng góc cua bật lên cung đường cong Hình d đèn chiếu sáng góc cua bật lên xe lùi điều kiện sương mù Nguyên lý, chức năng, hoạt động hệ thống đèn liếc tĩnh thực tế trình bày kỹ chương đề tài phần “Hệ thống đèn liếc tĩnh” - Dựa tiêu chuẩn nhóm làm đề tài đưa ý tưởng thiết kế hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh mơ hình, là: + Hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh thiết kế kích hoạt có tín hiệu đèn xi nhan bật + Đèn chiếu sáng góc cua bật cảm biến tốc độ đưa điều khiển trung tâm cho thấy xe chạy với tốc độ 40km/h, cảm biến góc lái cho thấy xe vào cua với góc cua xe lớn 120 điều đảm bảo cho thấy xe chạy tốc độ chậm để chuẩn bị vào cua, đèn chiếu phụ xe vào cua bên trái sáng xe vào cua bên trái ngược lại đèn bên phải sáng xe vào cua bên phải - Để thực ý tưởng này, board mạch điều khiển trung tâm sử dụng board arduino, xử lý thơng tin tín hiệu góc lái, tốc độ, đèn xi nhan 4.1.2.2 Ý tưởng thiết kế hệ thống góc cua động: Trên thực tế cấu tạo hệ thống đèn liếc động đa dạng, phổ biến hệ thống đèn liếc động thay đổi góc chiếu sáng đèn pha nhờ tượng khúc xạ ánh sáng, bên chố đèn bố trí chắn phía trước bóng đèn, với chắn khác nhau, luồng ánh sáng qua chắn có góc khúc xạ khác nhau, thay đổi vùng chiếu sáng theo góc đánh lái Để xoay chắn, người ta sử dụng động Servo, điều khiển trung tâm điều khiển tự động qua việc xử lý tín hiệu từ cảm biến góc đánh lái cảm biến tốc độ Cấu tạo đèn liếc phức tạp có giá thành khơng rẻ nên nắp dòng xe hạng sang 29 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động đèn liếc động giới thiệu kỹ chương Nếu hệ thống chiếu sáng góc cua động mơ hình thiết kế theo phương án này, phải trang bị đèn liếc động chuyên dụng mua với giá thị trường khoảng 1000 $ khó tự thết kế đèn có bố trí chắn ánh sáng bên choá, động servo xoay chố đèn cấu dẫn động khác Vì mơ hình chọn hướng thiết kế hệ thống chiếu sáng góc cua động cho đạt mục đích: “thay đổi vùng chiếu sáng đèn cốt theo góc đánh lái vôlăng” Để thay đổi vùng chiếu sáng đèn cốt theo góc chiếu sáng vơ lăng, đề tài chọn giải pháp thiết kế board mạch điều khiển động servo xoay choá đèn cốt dựa tín hiệu cảm biến góc xoay vơ lăng, cảm biến tốc độ 4.1.2.3 Ý tưởng thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu hệ thống tự động chuyển Pha – Cốt: Trên mơ hình ngồi việc thiết kế hệ thống chiếu sáng chủ động đáp ứng theo góc cua cịn trang bị thêm hệ thống bật đèn tự động hệ thống tự động chuyển Pha – Cốt a Ý tưởng thiết kế hệ thống tự động chuyển pha - cốt: Khi xa lộ đường vắng thường bật đèn đầu chế độ đèn pha, sử dụng đèn chiếu xa gây khó chịu, làm lố mắt, hạn chế khả quan sát tài xế xe ngược chiều người ta thường phải chuyển chế độ đèn pha chế độ đèn cốt có xe ngược chiều để đảm bảo an toàn thể thái độ lịch đường Nhằm tăng khả quan sát cho người 30 đối diện, tăng độ an toàn, giảm thao tác tăng tính tiện ích giúp người điều khiển xe tập trung vào việc lái xe, hệ thống chuyển đổi pha – cốt đời Việc nhận biết có xe ngược chiều để thay đổi chế độ pha – cốt nhờ cảm biến ánh sáng đặt phía trước đầu xe, có xe ngược chiều rọi ánh sáng vào cảm biến ánh sáng, tín hiệu điện áp từ cảm biến ánh sáng đưa mạch điều khiển, mạch điều khiển đóng relay tự động chuyển pha – cốt Trên mơ hình bố trí cảm biến ánh sáng phía trước, sử dụng mạch điều khiển để đóng ngắt relay tự động chuyển pha – cốt Các bước thiết kế hoạt động hệ thống mơ hình nói rõ phần sau CÁC BỘ PHẬN CỦA MƠ HÌNH • Mơ hình hệ thống bao gồm: - Khung mơ hình - Cụm vơ lăng (biến trở) - xử lý điều khiển board Adruino UNO 31 - phận thu tín hiệu (cảm biến) -bộ chấp hành - đèn led pha - cốt 32 - Cụm đèn xi nhan phía trước đèn phụ… SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI 4 Vận hành mơ hình Hoạt động hệ thống tương đối đơn giản, công tắc điều khiển chiếu sáng đèn đầu 4.4.1 Hệ thống điều khiển chiếu sáng góc cua tĩnh (AFS) Đèn góc cua tĩnh hoạt động dựa tín hiệu cảm biến góc lái, cảm biến tốc độ tín hiệu đèn xi nhan trái, phải Nguyên lý hoạt động hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh mơ sau: - Đèn liếc tĩnh kích hoạt có tín hiêu đèn xi nhan bật, tín hiệu tốc độ cho thấy xe chạy với tốc độ 40 Km/h, cảm biến góc lái cho thấy góc vơlăng quay 1/3 vịng trở lên (ứng với cung đường có bán kính cua vịng nhỏ 40 m vơ lăng mơ hình thiết kế đánh lái hết cỡ phía vịng ứng với góc quay vịng β bánh dẫn hướng bên khoảng 32o) - Đèn xi nhan bên sáng đèn chiếu sáng góc cua tĩnh bên sáng Bộ điều khiển trung tâm thực chất board mạch điều khiển relay (board adruino) có nhiệm vụ đóng, mở relay điều khiển đèn chiếu sáng góc cua linh kiện khác, lập trình sẵn để xử lý thơng tin tín hiệu cảm biến đưa xuất tín hiệu điều khiển relay điều khiển đèn chiếu sáng góc cua Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua xe sử dụng cảm biến lực ly tâm để xác định góc cua xe, xe cua vịng xuất lực ly tâm, góc cua gấp lực ly tâm xuất lớn, nhờ xác định bán kính cong cung đường xe chạy Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh kích hoạt đèn cốt bật, Tín hiệu tốc độ 40 Km/h góc đánh lái lớn 20o Giống hệ thống đèn liếc tĩnh thực tế, hệ thống đèn chiếu sáng góc cua mơ hình kích hoạt 33 có tín hiệu đèn bật, tín hiệu tốc độ cho thấy “xe chạy” 40 Km/h góc đánh lái đủ lớn 4.4.2 Hệ thống điều khiển chiếu sáng góc cua động (AFS) Nguyên lý hoạt động đèn góc cua động -Tín hiệu tốc độ tín hiệu góc đánh lái đưa cho mạch điều khiển trung tâm xử lý tín hiệu kích hoạt servo quay chóa đèn -Tín hiệu tốc độ xe hệ thống góc cua động dùng để điều chỉnh độ nhanh chậm servo -Tín hiệu cảm biến góc lái để điều chỉnh góc quay servo 4.4.3 Hệ thống điều khiển chuyển đổi pha cốt Nguyên lý hoạt động hệ thống chuyển đổi pha cốt -Đèn sử dụng đèn led đèn góc cua động, bóng đèn có chức pha cốt -Cảm biến ánh sáng nhận tín hiệu từ xe phía trước tới, kích hoạt đèn sang chức cốt, hệ thống delay 5s sau tự động bật sang đèn pha -Đây hệ thống tự động, người lái sử dụng chức tay 4.4.4 Mô hình thực tế CHƯƠNG V: TỔNG KẾT Kết luận: Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu, tìm hướng thiết kế khả thi, lập kế hoạch tiến hành thiết kế, chế tạo Cuối đề tài “Thiết kế, Chế tạo mơ hình hệ thống chiếu sáng đèn thơng minh” hồn thành thời hạn giao Cơ đề tài đạt kết sau: ● Thiết kế, chế tạo mơ hình: - Thiết kế chế tạo mơ hình chiếu sáng – tín hiệu bản: hệ thống chiếu sáng thông minh trước hết hệ thống chiếu sáng đại, mơ hình thiết kế mơ lại hầu hết chức thực tế - Thiết kế hệ thống chiếu sáng chủ động theo góc lái: Trong thực tế, hệ thống chiếu sáng chủ động chia làm hai loại: hệ thống đèn liếc tĩnh hệ thống đèn liếc động, loại có ưu, nhược điểm khác Trên mơ hình thiết kế với hệ thống hoạt động đồng thời bổ khuyết cho nhau: + Hệ thống chiếu sáng đèn liếc tĩnh: có ưu điểm xe rẽ trái rẽ phải, 34 nhờ góc chiếu sáng rộng, nhược điểm linh hoạt, chiếu sáng cố định + Hệ thống chiếu sáng đèn liếc động: có ưu điểm thay đổi góc chiếu sáng linh hoạt xe chạy cung đường cong, nhược điểm góc chiếu sáng thay đổi ít, 150 bên Vì với kết hợp hai hệ thống đèn liếc động tĩnh, hệ thống chiếu sáng chủ động theo góc bẻ lái mơ hình có phối hợp nhuần nhuyễn linh hoạt - Thiết kế hệ thống bật đèn tự động hệ thống thay đổi chế độ Pha – Cốt: + Hệ thống tự động bật đèn đầu nhận biết ánh sáng môi trường xung quanh tự động bật đèn đầu nhận thấy không đủ điều kiện ánh sáng cho việc điều khiển xe + Hệ thống chuyển đổi Pha –Cốt: Khi đường xa lộ, bật chế độ đèn pha làm chố mắt người ngược chiều, hệ thống chuyển đổi pha – cốt nhận biết có xe ngược chiều chuyển chế độ đèn đầu từ pha cốt ● Biên soạn Đề tài lý thuyết: Đề tài lý thuyết hệ thống lại lịch sử phát triển, tổng quát nguyên lý, hoạt động hệ thống chiếu sáng – tín hiệu xe Giới thiệu hệ thống chiếu sáng chủ động theo góc lái nguyên lý điều khiển Trình bày ý tưởng thiết kế hệ thống chiếu sáng thông minh mô hình, bước thiết kế mơ hình, trình bày giải thuật điều khiển, hoạt động hệ thống chiếu sáng thơng minh mơ hình Thuận lợi khó khăn: Trong q trình thực đề tài nhóm làm đề tài gặp phải khó khăn thuận lợi sau: - Đối tượng nghiên cứu đề tài “Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống đèn thơng minh” lấy ý tưởng từ hệ thống chiếu sáng chủ động xe thực tế nên việc định hướng, tìm phương án thiết kế dễ dàng nhờ tham khảo, nghiên cứu hoạt động cấu tạo hệ thống thực tiễn nguồn tài liệu liên quan Khó khăn: bên cạnh thuận lợi đáng kể trên, đề tài gặp không khó khăn: - Đề tài thiết kế theo hướng mơ hệ thống chiếu sáng chủ động theo góc cua thực tế, thiết kế mơ hình khác với thực tế xe, tín hiệu điều khiển hệ thống chiếu sáng chủ động theo góc lái ngồi thực tế dựa tín hiệu từ hoạt động cua vịng thực xe, tín hiệu lực ly tâm xuất xe cua vòng, tốc độ xe Để giải khó khăn đặt nhiệm vụ phải tìm phương án giả tín hiệu điều khiển 35 - Vì tình hình dịch bệnh diễn biến phức tạp,các thành viên nhóm khơng thể gặp cung thực mơ hình, việc mua trang thiết bị gặp nhiều khó khăn hạn chế lại 36 ... hệ thống chiếu sáng tín hiệu 2.2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 2.2.1 Hệ thống đèn đầu: Hệ thống đèn đầu hệ thống đèn chiếu sáng bản, hệ thống quan trọng hệ thống đèn xe, với nhiệm vụ đảm bảo điều... bóng đèn đầu g mass, đèn pha sáng, đồng thời đèn báo pha táp - lô hoạt động chế độ bật đèn pha 13 CHƯƠNG III: HỆ THỐNG ĐÈN THÔNG MINH 3.1 HỆ THỐNG ĐÈN LIẾC TĨNH 3.1.1 Giới thiệu hệ thống: Hệ thống. ..CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1 HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG PHÍA TRƯỚC THÍCH ỨNG (AFS) Hệ thống chiếu sáng phía trước thích ứng (AFS- Adaptive Front-lighting System) phần hệ thống an toàn chủ động