Thiết kế và xây dựng hệ thống đèn pha thích ứng trên xe mô hình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐÈN PHA THÍCH ỨNG TRÊN XE MƠ HÌNH GVHD: Th.S NGUYỄN THÀNH TUN SVTH : NGUYỄN MINH QUÂN NGUYÊN CÔNG TUẤN SKL010720 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐÈN PHA THÍCH ỨNG TRÊN XE MƠ HÌNH GVHD: ThS Nguyễn Thành Tuyên SVTH: Nguyễn Minh Quân 19145295 Nguyễn Công Tuấn 19145333 Khóa: 2019 Ngành CNKT Ơ Tơ Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** - Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Minh Quân: Nguyễn Công Tuấn: 19145295 SĐT: 0333247311 19145333 SĐT: 0329248740 Hội đồng: Hội đồng: Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Lớp: 19145CL2B Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thành Tuyên I Tên đề tài: Thiết kế xây dựng hệ thống đèn pha thích ứng xe mơ hình II Nội dung thực hiện: Tổng quan Cơ sở lý thuyết Tính tốn thiết kế thử nghiệm mơ hình Kết luận hướng phát triển III Trình bày sản phẩm: 01 thuyết minh đồ án Mơ hình đèn chiếu sáng xe mơ hình IV Thời gian thực hiện: Ngày giao đề tài: 16/02/2023 TRƯỞNG NGÀNH Ngày nộp đề tài: 01/07/2023 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2023 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: Nguyễn Minh Quân: Nguyễn Công Tuấn: 19145295 SĐT: 0333247311 Hội đồng: 19145333 SĐT: 0329248740 Hội đồng: Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Tên đề tài: Thiết kế xây dựng hệ thống đèn pha thích ứng xe mơ hình Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thành Tuyên NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho báo cáo hay không? Đánh giá phân loại: Điểm: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) iii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: Nguyễn Minh Quân: 19145295 SĐT: 0333247311 Hội đồng: Nguyễn Công Tuấn: 19145333 SĐT: 0329248740 Hội đồng: Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Tên đề tài: Thiết kế xây dựng hệ thống đèn pha thích ứng xe mơ hình Giáo viên phản biện: ThS Nguyễn Trọng Thức NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho báo cáo hay không? Đánh giá phân loại: Điểm: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iv LỜI CẢM ƠN Trải qua khoảng thời gian dài học tập, nghiên cứu rèn luyện mái trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, chúng em ln nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ giảng dạy tận tình từ Q thầy cơ, gia đình bạn bè Qua đó, chúng em học hỏi, đúc kết cho thân nhiều kiến thức bổ ích tích lũy kinh nghiệm quý giá để làm hành trang bước vào sống Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh tạo cho chúng em môi trường học tập lành mạnh với đầy đủ điều kiện sở vật chất nguồn tài liệu dồi để thuận tiện cho việc nghiên cứu, giúp chúng em thỏa sức đam mê học tập phát triển thân mặt kiến thức lẫn người Giảng viên hướng dẫn - ThS Nguyễn Thành Tuyên, chúng em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ tận tình từ thầy, thầy ln đồng hành chúng em vượt qua khó khăn thử thách từ lúc nhận nhiệm vụ đến hoàn thành đồ án tốt nghiệp Bên cạnh đó, chúng em học hỏi nhiều kiến thức, kỹ làm việc, khả tư giải vấn đề kinh nghiệm, trải nghiệm quý giá từ thầy Quý thầy cô giảng dạy trường, đặc biệt thầy phụ trách môn điện, động khung gầm ngành công nghệ kỹ thuật ô tô Các thầy truyền đạt cho chúng em kiến thức tảng, cốt yếu ngành ô tô, dạy cho chúng em có nhìn rõ nét sâu sắc tơ Cuối cùng, nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến gia đình ln bên cạnh, ủng hộ động viên, hậu phương vững để chúng em tự tin bước đường học tập lúc hoàn thành đồ án Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn đến bạn học đồng hành, giúp đỡ lẫn suốt năm học vừa qua Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn v TÓM TẮT Hiện để đảm bảo an tồn giảm tai nạn giao thơng nhiều hãng xe giới phát minh nhiều công nghệ đèn pha Hai công nghệ mà sử dụng nhiều công nghệ chiếu xa, chiếu gần tự động cơng nghệ đèn liếc theo góc quay vơ lăng Do để hiểu cơng nghệ nhóm em chọn đề tài “ Thiết kế xây dựng hệ thống đèn pha thích ứng xe mơ hình” Trong đề tài nhóm em tập trung nghiên cứu cơng nghệ đèn pha tơ nay, từ có nhìn rộng hiểu để thiết kế tính tốn lắp đặt xe mơ hình Đối với hệ thống đèn liếc theo góc đánh lái vơ lăng, chúng em thu thập tín hiệu từ vơ lăng encoder xoay, sau nhận tín hiệu encoder xuất tín hiệu tới Arduino Uno để xử lý sau điều khiển motor servo liếc theo cơng thức lập trình Đối với hệ thống chiếu xa chiếu gần tự động chúng em sử dụng ngơn ngữ lập trình Python thư viện OpenCV để lập trình xử lý ảnh thu từ camera Ở hệ thống chúng em sử dụng Raspberry Pi 4B để xử lý xuất hình để người lái xe theo dõi Từ nghiên cứu tính tốn lập trình điều khiển hồn thành, chúng em tiến hành đo vẽ mô lại khung xe mơ hình phần mềm Inventor để có nhìn tổng qt thực tế Sau tiến hành gia cơng chi tiết, lắp lên xe mơ hình vận hành cho hệ thống hoạt động Từ có đánh giá nhận xét khách quan làm cịn hạn chế đưa cải tiến để phát triển hệ thống đèn pha xe ô tô Với khoảng tháng nghiên cứu đề tài nhóm chúng em cố gắng nhận giúp đỡ giáo viên hướng dẫn, chúng em hoàn thành nhiệm vụ đặt hiểu rõ hệ thống mà chúng em làm vi ABSTRACT Currently, to ensure safety and reduce traffic accidents, many car manufacturers around the world have invented various headlight technologies Two technologies that are widely used nowadays are automatic high beam and adaptive cornering lights based on steering angle Therefore, to have a better understanding of these technologies, our group has chosen the topic "Design and Construction of an Adaptive Headlight System on a Scale Model Car" for our research In this project, we focused on studying the current headlight technologies in automobiles, which provided us with a broader perspective and better understanding to design and calculate the installation on a scale model car For the adaptive cornering light system based on the steering wheel angle, we collected signals from the steering wheel using an encoder After receiving the signals, the encoder transmitted them to an Arduino UNO for processing, and then controlled the servo motor to adjust the lights based on a pre-programmed formula As for the automatic high beam and low beam system, we utilized the Python programming language and the OpenCV library to program image processing using the data obtained from a camera In this system, we used a Raspberry Pi for processing and outputting the images to a display for the driver to monitor Based on the completed research, programming, and control calculations, we proceeded to measure and redraw the simulated framework of the scale model car using Inventor software, aiming for a more comprehensive and realistic view Subsequently, we manufactured the components and installed them on the scale model car, then operated the system This allowed us to make more objective evaluations and observations about what we had achieved, identify any limitations, and propose improvements for further development of the automotive headlight system After approximately five months of researching this topic, our group made efforts and received guidance from our instructor, which enabled us to successfully accomplish the set tasks and gain a deeper understanding of the system we worked on vii MỤC LỤC TRANG BÌA PHỤ Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv LỜI CẢM ƠN v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH xiii Chương TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp tiếp cận 1.6 Tình hình nghiên cứu 1.6.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước .4 1.6.1.1 Công nghệ đèn pha thích ứng Adaptive Front Lighting System (AFS) .4 1.6.1.2 Công nghệ đèn pha tự động Auto High Beam (AHB) 1.6.1.3 Công nghệ đèn pha thông minh Digital Light 11 1.6.2 Tình hình nghiên cứu nước 15 Chương 17 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17 2.1 Khái quát hệ thống chiếu sáng ô tô 17 2.2 Lịch sử phát triển hệ thống đèn cho ô tô 20 2.2.1 Đèn xe trước giai đoạn sử dụng đèn điện 20 2.2.2 Đèn sợ đốt .21 2.2.3 Đèn halogen 22 2.2.4 Đèn xenon .23 2.2.5 Đèn led 25 2.2.6 Đèn laser 27 2.3 Giới thiệu số sơ đồ mạch điện hệ thống đèn đầu 29 viii 2.3.1 Sơ đồ mạch điện đèn đầu Toyota Corolla 2004 29 2.3.2 Sơ đồ hệ thống đèn pha thích ứng AFS xe Mazda CX-5 2018 .33 2.3.3 Hệ thống đèn pha tự động AHB xe Lexus Rx 450h 37 2.4 Giới thiệu phần mềm .40 2.4.1 Phần mềm Arduino IDE 40 2.4.2 Phần mềm Inventor 41 2.4.2.1 Giới thiệu phần mềm Inventor .41 2.4.2.2 Tính thiết kế 3D 42 2.4.3 Ngôn ngữ Python 43 2.5 Tổng quan phần cứng 46 2.5.1 Arduino Uno 46 2.5.2 Đèn 49 2.5.3 Motor Servo MG996R 50 2.5.4 Module Encoder 51 2.5.5 Module giảm áp LM2596 52 2.5.6 Module relay 5V 52 2.5.7 Module relay 12V 53 2.5.8 LCD module I2C 54 2.5.9 Công tắc tổ hợp .54 2.5.10 Camera 56 2.5.11 Bộ Raspberry Pi 4B .57 2.5.11.1 Board mạch Raspberry Pi 4B .57 2.5.11.2 Nguồn Raspberry Pi 4B .58 2.5.12 Màn hình .60 Chương 61 TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ THỬ NGHIỆM MƠ HÌNH 61 3.1 Tính tốn góc xoay đèn liếc .61 3.2 Xác định độ sáng đèn cần lắp đặt xe 66 3.2.1 Xác định mục tiêu chiếu sáng 66 3.2.2 Áp dụng cơng thức tính tốn hiệu suất đèn 66 3.3 Xác định độ cao đèn cần lắp đặt xe 67 3.4 Lựa chọn phương án thiết kế khung đèn .67 3.4.1 Các tiêu chí để thiết kế khung đèn 67 ix