Nghiên cứu hệ thống chiếu sáng trên xe ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN XE Ô TÔ NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn: Ths.Nguyễn Đỗ Minh Triết Sinh viên thực hiện: MSSV Lớp Đỗ Quốc Huy 1811250251 18DOTB4 Nguyễn Thanh Huy 1811250265 18DOTB4 Trần Phan Minh Hiếu 1811250215 18DOTB4 Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii NỘI DUNG TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix DANH SÁCH HÌNH ẢNH x DANH SÁCH CÁC BẢNG xiv LỜI MỞ ĐẦU xv Chương GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.1.1 Đặt vấn đề 1.1.2 Lý chọn đề tài 1.1.3 Ý nghĩa đề tài 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .2 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 1.6 KẾT CẤU BÀI BÁO CÁO Chương TỔNG QUAN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 2.1.1 Các cơng trình nghiên cứu công bố 2.1.2 Các thành cơng q trình nghiên cứu v 2.1.3 Một Số Hệ Thống Chiếu Sáng Thông Minh Hiện Nay 2.1.3.1 Công nghệ đèn LED thông minh Multibeam LED 2.1.3.2 Hệ thống đèn pha LASERLINGH 2.0 10 2.1.4 Tình hình nghiên cứu từ năm 2018 đến thời điểm 13 2.2 VẤN ĐỀ VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 13 2.2.1 Phát vấn đề 13 2.2.2 Phương pháp khắc phục 14 Chương TÌM HIỂU HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN Ô TÔ 16 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN TOYOTA VIOS 2013 16 3.1.1 Cấu tạo thơng số cầu chì 16 3.1.2 Cấu tạo bóng đèn 18 3.1.3 Sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng, tín hiệu xe Toyota Vios 21 3.1.3.1 Sơ đồ mạch điện nguyên lý hoạt động hệ thống chiếu gần chiếu xa .21 3.1.3.2 Sơ đồ mạch điện nguyên lý hoạt động đèn hậu .23 3.1.3.3 Sơ đồ mạch điện nguyên lý hoạt động đèn sương mù .24 3.1.3.4 Sơ đồ mạch điện nguyên lý hoạt động đèn xi nhan, khẩn cấp.25 3.1.3.5 Sơ đồ mạch điện nguyên lý hoạt động đèn phanh 26 3.2 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THÔNG MINH TRÊN CÁC DỊNG XE HIỆN 27 Chương TÍNH TỐN MƠ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 34 4.1 TÍNH TỐN HỆ THỐNG ĐIỆN 34 4.1.1 Công thức tính tốn chung 34 vi 4.1.2 Tính tốn chiều dài dây cơng suất bóng đèn 35 4.1.3 Tính tốn thơng số cịn lại, lựa chọn dây dẫn, cầu chì phù hợp cho đèn 37 4.1.3.1.Tính tốn thơng số đèn chiếu gần 37 4.1.3.2.Tính tốn thơng số đèn chiếu xa 38 4.1.3.3.Tính tốn thơng số đèn xi nhan 39 4.1.3.4 Tính tốn thơng số đèn kích thước 40 4.1.3.5 Tính tốn thông số đèn sương mù 41 4.1.3.6 Tính tốn thơng số đèn phanh 42 4.1.3.7 Tính tốn thông số đèn lùi đèn hậu 43 4.1.4 Tính tốn điện hệ thống sấy 44 4.2 TÍNH TỐN VẬT LIỆU, LINH KIỆN THIẾT BỊ CHO MƠ HÌNH .46 Chương THIẾT KẾ, MƠ PHỎNG VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 48 5.1 THIẾT KẾ MƠ HÌNH 48 5.1.1 Thiết kế phần khí 48 5.1.1.1 Thiết kế khung mơ hình 48 5.1.1.2 Thiết kế phận sấy 53 5.1.2 Thiết kế mô hệ thống chiếu sáng 55 5.1.2.1 Sơ đồ mạch điện nguyên lý hoạt động đèn chiếu gần chiếu xa 55 5.1.2.2 Sơ đồ mạch điện nguyên lý hoạt động đèn xi nhan, hazard 56 5.1.2.3 Sơ đồ mạch điện, nguyên lý hoạt động đèn kích thước đèn sương mù 57 vii 5.1.2.4 Sơ đồ mạch điện nguyên lý hoạt động đèn phanh 57 5.1.2.5 Sơ đồ mạch điện nguyên lý hoạt động đèn lùi 58 5.1.2.6 Mô hệ thống chiếu sáng 58 5.1.3 Thiết kế mô phổng hệ thống sấy 61 5.1.3.1 Thiết kế sơ đồ mạch điện cho hệ thống sấy 61 5.1.3.2 Mô hệ thống sấy 65 5.2 XÂY DỰNG MƠ HÌNH .66 5.2.1 Công tác chuẩn bị 66 5.2.1.1 Dụng cụ thiết bị 66 5.2.1.2 Linh kiện, thiết bị điện cho hệ thống điện 68 5.2.2 Xây dựng lắp đặt mơ hình 73 5.3 HỒN THIỆN MƠ HÌNH 75 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 6.1 KẾT LUẬN 78 6.2 KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC 80 viii ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT W: Watt, đơn vị đo công suất dịng điện V: Vơn, đơn vị đo hiệu điện A: Ampe, đơn vị đo cường độ dòng điện m: Mét, đơn vị đo chiều dài mm: Milimét, đơn vị đo chiều dài HID: High Intensity Discharge LED: Light-Emitting Diode AHA: Adaptive Highbeam Assist GPS: Global Positioning System HUD: Head Up Display ECU: Electronic Control Unit ix DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1: Cụm đèn đầu LED Mercedes-benz E-class Hình 2: Cấu tạo đèn Multibeam LED Hình 3: Tính chóng chói tự động Hình 4: Tính nhận diện biển báo .8 Hình 5: Tính chiếu sáng theo đường cua Hình 6: Các khoảng chiếu sáng hệ thống đèn thông minh .9 Hình 7: Hệ thống đèn thơng minh chiếu sáng theo diều kiện thời tiết Hình 8: Cấu tạo đèn Laser .10 Hình 9: Nguyên lý phát sáng đèn laser 11 Hình 10: BMW M4 with laser LED headlights .12 Hình 11: BMW M4 with laser LED headlights .12 Hình 12: Đèn đầu xe bị hấp nước 14 Hình 1: Cấu tạo cầu chì 16 Hình 2: Cấu tạo bóng đèn loại dây tóc .18 Hình 3: Cấu tạo bóng đèn halogen .19 Hình 4: Sơ đồ mạch điện đèn chiếu sáng pha, cos Toyota vios 2013 21 Hình 5: Chế độ hoạt động cụm công tắt đèn chiếu sáng 22 Hình 6: Sơ đồ mạch điện đèn hậu .23 Hình 7: Sơ đồ mạch điện đèn sương mù .24 Hình 8: Sơ đồ mạch điện đèn xi nhan, khẩn cấp 25 Hình 9: Sơ đồ mạch điện đèn phanh 26 Hình 10: Sơ đồ mạch điện đèn chiếu gần, chiếu xa xe mercedes-Benz E250 .27 Hình 11: Sơ đồ mạch điện đèn xi nhan, hazard xe merceder-Benz E250 .29 x Hình 12: Sơ đồ mạch điện đèn sương mù xe Merceder-Benz E250 31 Hình 13: Sơ đồ mạch điện đèn lùi xe merceder-Benz E250 32 Hình 14: Sơ đồ mạch điện đèn phanh xe merceder-Benz E250 33 Hình 1: Sơ đồ dòng điện phụ tải mắc song song .34 Hình 2: Sơ đồ bố trí dây dẫn .35 Hình 3: Sơ đồ dòng điện đèn chiếu gần 37 Hình 4: Sơ đồ dòng điện đèn chiếu xa .38 Hình Sơ đồ dịng điện đèn xi nhan 39 Hình 6: Sơ đồ dịng điện đèn kích thước 40 Hình 7: Sơ đồ dịng điện đèn sương mù 41 Hình 8: Sơ đồ dòng điện đèn phanh 42 Hình 9: Sơ đồ dòng điện đèn lùi đèn hậu 43 Hình 10: Sơ đồ dòng điện phận sấy 45 Hình 1: Thiết kế chân trụ cho mơ hình .48 Hình 2: Thép hộp vng 30*30*1.2(mm) 49 Hình 3: Khung dùng để lắp đặt thiết bị điện 50 Hình 4: Khung mơ hình lắp đặt hồn chình với đế vng góc với chân trụ .51 Hình 5: Khung mơ hình xếp gọn .51 Hình 6: Bố trí vị trí chi tiết khung mơ hình (hướng nhìn từ phía dưới) .52 Hình 7: Thiết kế hộp chứa .53 Hình 8: Hình 3D hộp chứa 53 Hình 9: Bố trí chi tiết phận sấy 54 Hình 10: Sơ đồ mạch điện đèn chiếu sáng .55 Hình 11: Sơ đồ mạch điện đèn xi nhan hazard 56 xi Hình 12: Sơ đồ mạch điện đèn kích thước đèn sương mù .57 Hình 13: Sơ đồ mạch điện đèn phanh 57 Hình 14: Sơ đồ mạch điện đèn lùi 58 Hình 15: Mơ mạch điện đèn chiếu gần, chiếu xa, sương mù, kích thước, đèn phanh, đèn lùi 59 Hình 16: Arduino Nano 61 Hình 17: Sơ đồ chân Arduino Nano 62 Hình 18: Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động hệ thống sấy 63 Hình 19: Sơ đồ mạch điện hút ẩm cho cụm đèn chiếu sáng 64 Hình 20: Mô điều khiển hệ thống sấy 65 Hình 21: Đồng hồ đo điện 66 Hình 22: Bộ khoang pin 67 Hình 23: Kềm mũi 67 Hình 24: Một số dụng cụ khác 68 Hình 25: Cụm đèn trước .69 Hình 26: Cụm cơng tắc tổ hợp 69 Hình 27: Cụm đèn hậu 70 Hình 28: Relay 70 Hình 29: Dây quấn giữ dây điện 71 Hình 30: Dây điện .71 Hình 31: Nút nhấn hazad 72 Hình 32: Mơ tơ hút/bơm khơng khí quạt gió 72 Hình 33: Mạch điều khiển .73 Hình 34: Hàn thép khung mơ hình .73 Hình 35: Lắp alu vào khung 74 Hình 36: Xác định vị trí chi tiết khung 74 xii Hình 37: Lắp đặt chi tiết dây điện 75 Hình 38: Hồn thành nối dây điện cho hệ thống 75 Hình 39: Mơ hình hồn thiện (nhìn từ phía trên) 76 Hình 40: Mơ hình hồn thiện (nhìn từ phía trước) .76 xiii Sử dụng kiềm cho việc cắt dây, tách vỏ dây dẫn, dùng để giữ chắn chi tiết cần gia cơng Hình 24: Một số dụng cụ khác (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Một số dụng cụ khác như: tua vít, dao rọc, mỏ lết, kéo, bật lửa, mỏ hàn chì, … giúp việc gia cơng lắp ráp thuận lợi 5.2.1.2 Linh kiện, thiết bị điện cho hệ thống điện Sau lên ý tưởng thiết kế, liệt kê linh kiện cần thiết, nhóm thống lựa chọn linh kiện, thiết bị như: + Cụm đèn pha + Cụm đèn hậu + đèn sương mù + Công tắt tổ hợp + Nút nhấn + Công tắc nguồn ON/OFF + Relay chân chân + Công tắt hazard 68 + Dây điện loại lỗi phi 0.75mm + Dây quấn cố định dây điện + Và số phụ kiện khác Hình 25: Cụm đèn trước (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Cụm đèn trước sử dụng cho mơ hình cụm đèn xe Toyota vios đời 2013, cụm đèn gồm các đèn như: đèn chiếu xa, đèn chiếu gần, đèn kích thước đèn xi nhan Hình 26: Cụm cơng tắc tổ hợp (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) 69 Cơng tắc tổ hợp với đầy đủ chức bật tắt đèn đèn như: đèn chiếu xa, đèn chiếu gần, đèn kích thước, đèn sương mù, đèn xi nhan trái phải, chế độ flash Hình 27: Cụm đèn hậu (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Cụm đèn hậu lựa chọn cụm đèn suzuki chỗ với đầy đủ chức đèn như: đèn xi nhan, đèn hậu, đèn phanh đèn lùi Lựa chọn cụm đèn hậu có kích thước nhỏ gọn, giá thành rẻ mà đảm bảo chức chiếu sáng Hình 28: Relay (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) 70 Relay sử dụng loại relay linh kiện đảm bảo chức hoạt động tốt Loại relay có giá thành rẻ relay hãng dễ dàng tìm kiếm cửa hàng phụ tùng Mơ hình sử dụng loại relay chính, relay chân relay chân Hình 29: Dây quấn giữ dây điện (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Dây quấn dây điện chọn loại dây quấn màu trắng trong, có đường kính 10mm, dùng để bảo vệ dây điện, cố định dây điện thành cụm, tăng tính thẩm mỹ cho mơ hình Hình 30: Dây điện 71 (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Dây điện chọn làm mơ hình loại dây điện đơn, lõi nhiều sợi có đường kính dây 1mm 1.5mm, gồm màu: đỏ, xanh, vàng, đen, trắng Việc sử dụng nhiều màu dây giúp dễ dàng nhận biết nhiện vụ dây đường cụm Hình 31: Nút nhấn hazad (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Nút nhấn hazard mua nút nhấn hazard hàng cũ hãng Toyota Nút nhấn có chân dùng để bật đèn báo nguy Hình 32: Mơ tơ hút/bơm khơng khí quạt gió (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) 72 Motor bơm có thiết kế nhỏ gọn phù hợp lắp đặt vị trí hẹp, có chức làm khơ khơng khí bên cụm đèn đầu Hình 33: Mạch điều khiển (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Mạch điều khiển lắp đặt từ linh kiện như: Arduino Nano, hình LCD, cảm biến độ ẩm, module relay Có chức phát độ ẩm điều khiển đóng, tắt sấy 5.2.2 Xây dựng lắp đặt mơ hình Hình 34: Hàn thép khung mơ hình (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) 73 Vì dụng cụ máy móc khơng đầy đủ kỹ hàn thép chưa có, khung mơ hình gia cơng cửa hàng khí dựa kích thước thiết kế sẵn phần mềm SolidWork Hình 35: Lắp alu vào khung (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Sau gia cơng xong phần khung thép, bắt đầu đo lại lần để cắt ghép alu cho vừa vặn nhất, sử dụng máy khoang pin vít cá 1cm để cố định alu vào khung thép Hình 36: Xác định vị trí chi tiết khung (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) 74 Dựa sơ đồ bố trí chi tiết thiết kế AutoCad, bắt đầu xác định vị trí chi tiết alu khoang đục vị trí cần thiết Hình 37: Lắp đặt chi tiết dây điện (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Lắp đặt cố định chi tiết lên khung nối dây điện cho hệ thống 5.3 HỒN THIỆN MƠ HÌNH Hình 38: Hồn thành nối dây điện cho hệ thống (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) 75 Dây điện nối chắn vào chi tiết, đảm bảo khơng có rò rỉ hở mạch Đường dây thiết kế tối ưu để dễ dàng nhìn thấy sửa chữa (nếu có trục trặc), dây dẫn bọc lớp dây quấn, giúp dây dẫn gọn gàng tăng tính thẩm mỹ Hình 39: Mơ hình hồn thiện (nhìn từ phía trên) (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) Hình 40: Mơ hình hồn thiện (nhìn từ phía trước) (Nguồn: chụp từ sản phẩm ĐATN nhóm) 76 Sau q trình cố gắng làm việc, mơ hình hồn thành hoạt động tốt, chức hệ thống chiếu sáng mô tả đầy đủ hồn chỉnh mơ hình bao gồm: đèn chiếu xa, đèn chiếu gần, đèn xi nhan, hazard, đèn sương mù, đèn lùi, đèn hậu, đèn phanh, đèn kích thước, đèn flash Chức sây hoạt động tốt phát huy tác dụng sấy hiệu quả, sấy lập trình độ ẩm bên cụm đèn vượt 95%, hệ thống sấy hoạt động sấy đến độ ẩm đạt 80% ngưng sấy Chạy thử mơ hình, hệ thống sấy làm việc độ ẩm từ 98% mức 79% vòng 10’ Cho thấy hệ thống sấy làm việc hiệu Việc lập trình từ độ ẩm 95% giúp cụm đèn ln khơ thống Phịng trừ khả bị hấp nước 77 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 KẾT LUẬN Sau tháng tiến hành tìm hiểu thi cơng xây dựng mơ hình thực tế với cố gắng nỗ lực nhóm với giúp đỡ nhiệt tình Thầy hướng dẫn, Thầy môn, đề tài: “Nghiên cứu hệ thống chiếu sáng ô tô” Với kết đạt như: - Xây dựng hoàn thành phần sở lý thuyết hệ thống chiếu sáng – tín hiệu tơ - Hồn thiện mơ hình mơ tả ngun lý hoạt động hệ thống thực tế xe - Hoàn thành thiết kế, thi công phận hút ẩm cho cụm đèn đầu - Thực đầy đủ file vẽ, thiết kế, mô phần mềm AutoCad, SolidWork, Proteus - Củng cố lại kiến thức chuyên ngành phần hệ thống chiếu sáng – tín hiệu 6.2 KIẾN NGHỊ Để hoàn thiện đồ án cách hoàn chỉnh đầy đủ cần nhiều kiến thức nhiều mảng, nhiều lĩnh vực khác Mặc dù nhóm cố gắng nghiên cứu, tìm tịi cơng nghệ mới, giải pháp Nhưng giới hạn thời gian, kiến thức kinh nghiệm nên đồ án chưa hoàn thành yêu cầu mong muốn Trong q trình làm có nhiều thiết sót chúng em cần lời đánh giá, nhận xét từ quý thầy cô báo cáo, đưa cho chúng em lời khuyên để cố gắng khắc phục phát triển báo cáo tốt 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo sách Nguyễn Văn Chất Giáo trình trang bị điện ô tô Hà Nội: Giáo dục Việt Nam, 2006, chương số tr142-158 Nguyễn Văn Nhanh, Nguyễn Văn Bản Giáo trình hệ thống điện, điện tử tơ Hồ Chí Minh: HUTECH, 2017 Phạm Hùng Kim Khánh, Giáo trình vi xử lý, Tp.HCM, Hutech, 2006 Tài liệu tham khảo từ Internet TOYOTA TIS 2018 26/07/2019 https://axeoto.com/threads/toyota-tis2018.1611.html Mr Sơn, Các tài liệu điện ô tô tổng hợp Toyota (tiếng anh), 20/08/2020, https://hocdienoto.com/tai-lieu/tai-lieu-toyota/cac-tai-lieu-toyota-tieng-anh/ Carmin, Sơ đồ mạch điện ô tô, https://play.google.com/store/apps/details?id=com.min.car&hl=vi&gl=US 79 PHỤ LỤC  Code nạp Arduino điều khiển hệ thống sấy #include // Kết nối I2C #include #include // Thư viện LCD + kết nối I2C => Để thị LCD LiquidCrystal lcd(2, 4, 8, 9, 10,11 ); int // rs en d4 d5 d6 d7 rl=12; #define DHTPIN // what pin we're connected to #define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302) DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); int nd,da; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(3,OUTPUT); // rw pinMode(rl,OUTPUT); digitalWrite(3,LOW); // luon muc thap digitalWrite(rl,LOW); dht.begin(); lcd.begin(16,2);// lcd.init(); 80 } void loop() { hienthi(); da = dht.readHumidity(); if(da>95) { digitalWrite(rl,HIGH); } else if(da