CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU pdf

2.3Hệ thống chiếu sáng là một tổ hợp gồm nhiều loại đèn có chức năng, bao gồm • Đèn kích thước trước và sau xe Side & Rear lamps • Đèn đầu Head lamps - Main driving lamps • Đèn sương m

CHƯƠNG 2

HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU

CHƯƠNG 2

HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU

• Hệ thống chiếu sáng – tín hiệu

– Nhìn thấy trong điều kiện tầm nhìn hạn chế

– Báo các tình huống dịch chuyển để mọi người xung quanh nhận biết

– Hiển thị các thông số hoạt động của các hệ

thống trên ôtô

2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại

Nhiệm vụ:

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:

 Hệ thống chiếu sáng theo Châu Âu.

 Hệ thống chiếu sáng theo Châu Mỹ.

2.2 Các chức năng và thông số cơ

bản

• Thông số cơ bản

Khoảng chiếu sáng xa từ 180 – 250m Khoảng chiếu sáng gần từ 50 – 75m.

Công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn:

Ở chế độ chiếu xa là 45 – 70W

Ở chế độ chiếu gần là 35 – 40W

2.3Hệ thống chiếu sáng là một tổ hợp gồm nhiều loại đèn có chức năng, bao gồm

• Đèn kích thước trước và sau xe (Side & Rear lamps)

• Đèn đầu (Head lamps - Main driving lamps)

• Đèn sương mù (Fog lamps)

• Đèn sương mù phía sau (Rear fog guard)

• Đèn lái phụ trợ (Auxiliary driving lamps)

• Đèn chớp pha (Headlamp flash switch)

• Đèn lùi (Reversing lamps)

• Đèn phanh (Brake lights)

• Đèn báo trên tableau

• Đèn báo đứt bóng (Lamp failure indicator)

2.1.3Cấu tạo bóng đèn

• Ánh sáng từ đèn phát ra là nhờ vào một dây tóc phát sáng hoặc có dòng điện đi xuyên qua ống thủy tinh có chứa loại khí đặt biệt bên trong

• Các loại bóng đèn huỳnh quang có ưu

điểm là nguồn sáng được phát tán đều ra trong khu vực lớn, tránh làm cho hành

khách bị mỏi mắt và tránh bị chói như ở đèn dây tóc

a.Cường độ ánh sáng

• Cường độ ánh sáng là năng lượng để

phát xạ ánh sáng ở một khoảng cách nhất định Năng lượng ánh sáng có liên quan đến nguồn sáng và cường độ ánh sáng

được đo bằng đơn vị c.d (candelas)

Trước kia, đơn vị c.p (candle power) cũng

được áp dụng:

1 c.d = 1 c.p

• 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 thì cường độ ánh sáng trên bề mặt mà ánh sáng phát ra sẽ giảm xuống bằng ¼ cường độ ánh sáng

ban đầu

Bóng đèn dây tóc

 Nếu cung cấp cho đèn một điện thế cao hơn,

chẳng bao lâu sẽ làm bốc hơi dây volfram, gây ra hiện tượng đen bóng đèn và đốt cháy cả dây tóc

 Cường độ ánh sáng tăng thêm khoảng 40% so

với đèn dây tóc thường bằng cách điền đầy vào bóng đèn một lượng khí trơ (argon) với áp suất tương đối nhỏ

 Khi hoạt động ở một điện áp định mức, nhiệt

độ dây tóc lên đến 2.300oC và tạo ra ánh sáng

trắng

c.Bĩng đèn halogen

Suốt quá trình hoạt động của bĩng đèn thường, sự bay hơi của dây tĩc tungsten là nguyên nhân làm vỏ thủy tinh bị đen làm giảm cường độ chiếu sáng Mặc dù cĩ thể giảm được quá trình này bằng cách đặt dây tĩc trong một bĩng thủy tinh cĩ thể tích lớn hơn Nhưng cường độ ánh sáng của bĩng đèn này bị giảm nhiều sau một thời

gian sử dụng

Vấn đề trên đã được khắc phục với sự ra đời của bĩng đèn halogen, bĩng Halogen

cĩ cơng suất và tuổi thọ cao hơn bĩng đèn thường Đây là loại đèn thế hệ mới cĩ

nhiều ưu điểm so với đèn thế hệ cũ như: Đèn halogen chứa khí halogen như iode hoặc brơm

Dây tóc tim cốt Thạch anh

Dây tóc tim pha

Phần xe

Bóng đèn halogen

Các chất khí này tạo ra một quá trình hoá học khép kín: Iode kết hợp với vonfram (hay Tungsten) bay hơi ở dạng khí thành iodur vonfram, hổn hợp khí này không bám vào vỏ thủy tinh như bóng đèn thường mà thay vào đó

sự chuyển động đối lưu sẽ mang hổn hợp này trở về vùng khí nhiệt độ cao xung quanh tim đèn (ở nhiệt độ cao trên 1450 0C) thì nó sẽ tách thành 2 chất: vonfram bám trở lại tim đèn và các phần tử khí halogen được giải phóng trở về dạng khí Quá trình tái tạo này không chỉ ngăn chặn sự đổi màu bóng đèn mà còn giữ cho tim đèn luôn hoạt động ở điều kiện tốt trong một thời gian dài

Bóng đèn halogen phải được chế tạo để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn

2500 o C Ở nhiệt độ này khí halogen mới bốc hơi Người ta sử dụng phần lớn thủy tinh thạch anh để làm bóng vì loại vật liệu này chịu được nhiệt độ

và áp suất rất cao (khoảng 5 đến 7 bar) cao hơn thủy tinh bình thường làm cho dây tóc đèn sáng hơn và tuổi thọ cao hơn bóng đèn thường

Thêm vào đó, một ưu điểm của bóng halogen là chỉ cần một tim đèn nhỏ hơn so với bóng thường Điều này cho phép điều chỉnh tiêu diểm chính xác hơn so với bóng bình thường

Iode kết hợp với vonfram

(hay Tungsten)

dạng khí thành iodur vonfram

vonfram bám trở lại tim đèn

khí halogen được giải phóng trở về dạng khí

sự chuyển động đối lưu sẽ mang hổn hợp này trở về vùng khí nhiệt độ cao xung quanh tim đèn (ở nhiệt độ cao trên 1450 0C)

TÓM TẮC NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Gương Phản Chiếu

 Chức năng của gương phản chiếu là định

hướng lại các tia sáng Một gương phản chiếu tốt sẽ tạo ra sự phản xạ, đưa tia sáng đi rất xa

ngược chiều

Chóa đèn hình chữ nhật

GƯƠNG PHẢN CHIẾU PHỤ

GƯƠNG PHẢN CHIẾU CHÍNH

VỊ TRÍ BÓNG ĐÈN

Cách bố trí tim đèn

Đèn hệ Châu Âu

Tim cốt

Tim pha

Ánh sáng cốt

Ánh sáng pha

Đèn hệ Châu Âu

thẳng được bố trí phía trước tiêu cự, hơi cao hơn trục quang học và song song trục quang học, bên dưới có miếng phản chiếu nhỏ ngăn không cho các chùm ánh sáng phản chiếu làm loá mắt người đi xe ngược chiều Dây tóc ánh sáng gần có công suất nhỏ hơn dây tóc ánh

sáng xa khoảng 30-40% Hiện nay miếng phản chiếu nhỏ bị cắt phần bên trái một góc 150, nên phía phải của đường được chiếu sáng rộng và

xa hơn phía trái

Đèn hệ Châu Âu

• Hình dạng đèn thuộc hệ Châu Âu thường

có hình tròn, hình chữ nhật hoặc hình có 4 cạnh Các đèn này thường có in số “2”

trên kính Đặt trưng của đèn kiểu Châu Âu

là có thể thay đổi được loại bóng đèn và thay đổi cả các loại thấu kính khác nhau

phù hợp với đường viền ngoài của xe

Đèn hệ Châu Âu

Section 2

Bifocal section 1

At focal

Đối với hệ này thì hai dây tóc ánh sáng xa và gần có hình dạng giống nhau và bố trí ngay tại tiêu cự của chóa, dây tóc ánh sáng xa được đặt tại tiêu điểm của chóa, dây tóc ánh sáng gần nằm lệch phía trên mặt phẳng trục quang học để cường độ chùm tia sáng phản chiếu xuống dưới mạnh hơn Đèn kiểu Châu Mỹ dạng hình tròn, kiểu bịt kín

Hiện nay hệ Châu Mỹ còn sử dụng hệ chiếu sáng 4 đèn pha, hai đèn phía trong (chiếu xa) lắp bóng đèn một dây tóc công suất 37,5W ở vị trí trên tiêu cự của chóa,

hai đèn phía ngoài lắp bóng đèn hai dây tóc, dây tóc chiếu sáng xa có công suất 35,7W nằm tại tiêu cự của chóa, dây tóc chiếu sáng gần 50W lắp ngoài tiêu cự của chóa Như vậy khi bật ánh sáng xa thì 4 đèn sáng với công suất 150W, khi chiếu gần thì công suất là 100W

Nguyên lý cơ bản htcs

Các bộ phận

Một số sơ đồ mạch điều khiển hệ thống chiếu sáng

Headlight Control Relay

A12 A14

Dimmer Switch Fuse TAIL Taillight

Headlight

LO

LO

HI HI

Hight Beam Indicator Light

Taillight Control Relay

A3

HF EL

H T

1 1’

HU HL ED

HIGH

LOW TAIL

Sơ đồ công tắc điều khiển đèn TOYOTA HIACE

Rơle đèn đầu

OFF TAIL HEAD

1

FLASH

LOW HIGH

Accu OFF

TAIL HEAD

HF HU HL ED

Giắc đèn pha cốt

Đèn báo pha Đèn đầu

LO HI

HI LO Fuse HEAD(LH)

Fuse HEAD(RH)

H1 T2

Giắc đèn đầu

Thấu kính đèn

• Thấu kính của đèn là một khối gồm nhiều hình lăng trụ có tác dụng uốn

cong và phân chia tia sáng chiếu ra từ đèn theo đúng hướng mong muốn Việc thiết kế thấu kính nhằm mục đích thỏa mãn cả hai vị trí chiếu sáng gần

và xa Yêu cầu của đèn pha chính là ánh sáng phát ra phải đi xuyên qua một khoảng cách xa trong khi đèn pha gần chỉ phát ra tia sáng ở mức độ thấp hơn và phát tán tia sáng ở gần phía trước đầu xe

Cấu trúc đèn đầu loại cũ và mới

đồ công tắc điều khiển đèn sương mù

1

3 2

Rơle đèn sương mù Fuse ECU

Fuse Tail

T EL H

OFF TAIL HEAD

Switch

Đèn sương mù 4

Fog Fog’

OFF ON

Tail Light 2

Giắc đèn sương mù Rơle đèn kích thước

Mạch nâng hạ và tự động bật đèn đầu

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Khi nâng đèn

Đèn nâng khi công tắc điều khiển đèn từ vị trí TAIL chuyển sang HEAD hoặc công tắt chớp pha (Flash) được bật Lúc này , cực dương accu được đưa về mạch điều khiển điện tử qua chân L1, L2 làm cho cổng AND ở mức cao kết quả là :Tr3 dẫn  Tr2 ngắt Tr1

mở nên có dòng điện đi từ : + Accu  cầu chì  công tắc Tr1  A

E sang D Lúc này có dòng từ :+ accu  cầu chì  D  F  động

cơ điện  mass Làm môtơ quay và đèn được nâng lên Khi nâng lên hoàn toàn thì công tắc hạn chế chuyển từ B sang C chuẩn bị cho hành trình sau Các tiếp điểm 1,2 của relay 1,2 trở về vị trí cũ

Hoặc công tắt HOLD chuyển về ON Có dòng trực tiếp qua công tắc

và HOLD và relay , làm relay đóng lại và đèn được nâng lên

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Khi hạ đèn

Đèn hạ từ công tắc TAIL sang OFF , dương accu không còn đưa đến mạch điều khiển làm cổng OR ở mức thấp Kết quả

là :Tr4 khoá Tr5 dẫn Lúc này , dòng điện sẽ đi từ :+ accu

 công tắc HOLD  Tr5  C  A  cuộn dây relay 1,2  mass Tiếp điểm relay 1,2 đóng  động cơ điện hoạt động

 đèn đầu được hạ xuống Khi đèn được hạ xuống hoàn toàn , công tắc hạn chế chuyển từ C  B.

Khi công tắc HOLD từ ON về OFF và công tắc điều khiển đèn

ở OFF, không có dương accu cấp cho chân L1,L2 nên đèn cũng được hạ xuống

Mạch mở đèn đầu tự động

Mạch nâng hạ đèn đầu với cổng NOR

Mạch tự động mở đèn dùng IC555

Mô phỏng tụ

TRANSISTOR

Mạch cổng NOT

Mạch cổng OR

Mạch cổng NOR

Mạch cổng AND

Mạch cổng NAND

HỆ THỐNG TÍN HIỆU

1.Hệ thống còi và chuông nhạc

16 Tụ điện

17 Trụ đứng của tiếp điểm

18.Đầu bắt dây còi 19.Núm còi

20 Điện trở phụ

Rơle còi

Nút còi

Accu Còi

Chuông nhạc

V E

+

C 2

C

1 R 1 R

3

R 2

R 4

Coâng taéc T

2

Hệ thống báo rẽ và báo nguy

Công tắc đèn báo rẽ Vị trí công tắc đèn báo nguy

Bộ tạo nháy kiểu cơ - điện

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

L 2 C

L

Tiếp điểm đĩng (đèn báo rẽ sáng)

Công tắc máy

Accu

Công tắc báo rẽ

R

L 1

L 2 C

L

Khi cơng tắc báo rẽ bật sang phải hoặc sang trái

dịng điện từ accu đến tiếp điểm, qua cuộn L1 đến cơng tắc báo rẽ sau đĩ đến các đèn báo rẽ Khi dịng điện dịng điện chạy qua cuộn L1, ngay thời điểm đĩ trên cuộn L1 sinh ra một từ trường làm tiếp điểm mở

Khi tiếp điểm mở

Công tắc máy

L

Khi tiếp điểm mở

tụ điện bắt đầu phĩng điện vào cuộn L2 vào L1, đến khi tụ phĩng hết điện, từ trường sinh ra trên hai cuộn giữ tiếp điểm mở Dịng điện phĩng ra từ tụ điện và dịng điện từ accu (chạy qua điện trở) đến các bĩng đèn báo rẽ, nhưng do dịng điện quá nhỏ đèn khơng sáng

Khi tụ điện phóng hết điện

L 2 C

L

Bộ tạo nháy kiểu cơ - bán dẫn

Một rơle nhỏ để làm các đèn báo rẽ nháy và một mạch transitor để đóng ngắt rơle theo một tần số định trước được kết hợp thành bộ tạo nháy kiểu bán

transitor

Rơ le

Tụ điện

Transistor

Bộ tạo nháy kiểu cơ - bán dẫn

LB

E

T

2

Cuộn dây relay

T

3

C

1

Bộ tạo nháy (flasher)

OFF

Công tắc đèn báo nguy

Cầu chì HAZ/HORT Cầu chì TURN

Công tắc đèn rẽ

Công tắc máy

Acuu

ON

transistor

Mạch báo rẽ dùng IC 555

0 V

Q Q

SET

CLR

S R 6

3 5

8 7

1 2

_

Sơ đồ mạch chớp dùng IC

555

1 2

3 4

5 6

7 8 R1

R2

C1 C

R4

R

L Relay

T 1

T 2 D

R3

Mạch báo rẽ kiểu vi mạch

SW B

L

E R1

D3 T1

D1 : Dập xung sức điện động tự cảm của cuộn dây W, bảo vệ T2D2 : Dập xung âm

D3 : Ngăn dòng ngược

D4 : Giảm dòng rò

Mạch tín hiệu kiểu điện từ

IGNITION SW

f

Một số sơ đồ hệ thống tín hiệu trên xe TOYOTA

BATTERY

FUSE BOX IGNITION SW

ACC

IG 1 ST1

HARN -HORN

TURN

OFF ON

INDICATOR LIGHT

Một số sơ đồ hệ thống tín hiệu trên xe TOYOTA

Fuse HAZ-HORN

Turn Signal Flasher

(RH) Turn Signal Light

(LH)

Turn Indicator Light

(RH) (LH)

Red Hazard Indicator Light

A8

A 5

A 1

Công tắc báo nguy - TOYOTA

fLASHER

G1 G2 G3 G4 G5 G6

B E

Battery

Hệ thống báo sự cố hệ thống đèn tín hiệu

+

IG Taillight Relay

Brake Switch

Sơ đồ đấu dây hộp báo hư bóng xe Toyota

Mạch báo hư công tắc lưỡi gà

Reed switch close

Lamp not illuminated

Warning lamp

Main beam right

Ignition switch

Magnetic fields oppose reed switch open

Mạch báo hư đèn đuôi

< 1

Khuếch đại không đảo

Theo qui luật phân áp

V+ = V

-Vout=Vin

Khi RG tiến tới vô cùng

Suy luận

1 Cường độ dòng điện qua bóng đèn nhỏ hơn giá trị chuẩn định trước Đèn báo sáng

2 IC1 khuếch đại không đảo, IC2 so sánh

3 Khi một trong hai bóng đèn bị đứt, điện áp tại chân ngõ vào dương của IC1

Giảm đi nhiều

4 Khi hai bóng đèn bị đứt, điện áp tại chân ngõ vào dương của IC1 Xấp xỉ bằng điện áp nguồn

5 Khi hai dây tóc bóng đèn bị nối tắt (chập mạch), điện áp tại chân ngõ vào

dương của IC1 Tăng ít nhất là 1.5 lần trong 1s

6 Khi hai bóng đèn bị đứt, điện áp tại chân ngõ vào dương của IC1 so với ngõ vào âm của IC1 Bằng nhau

7 hai bóng đèn có thông số 12V – 35W Nếu giá trị R2 giảm xuống gấp ba lần thì

hệ thống Khi bị đứt một bóng thì hệ thống không báo được

MẠCH FIPFLOP CƠ BẢN

NGUYÊN LÝ

MẠCH ĐƠN ỔN

Nguyên lý hoạt động

 Mạch được thiết kế sao cho ở chế độ T1 tắt và T2 dẫn bão hòa Nguồn VBB phân cực nghịch mối nối BE của T1 , do đó T1 tắt khi chưa có tác động bên ngoài Còn T2 dẫn bão hòa nhờ cực B của nó được cấp điện thế dương từ nguồn VCC.

 Ta thấy T2 dẫn bảo hòa vì các giá trị R1 và RC2 được chọn để thỏa mãn điều kiện I β B > Icbh

 Do vậy ở trạng thái bền thì Vr = VCE2bh = 0

 Do ghép trực tiếp với T2 qua R3 nên VB1 = VCE2bh < VBE1

 Khi T2 dẫn bão hòa thì tụ C nạp điện qua RC1 và qua mối nối BE2, giá trị

gần đạt đến là vC = VCC - VBE2 VCC ≈

 Khi kích một xung dương vào vv cực nền của T1 , làm T1 đổi trạng thái tự tắt sang dẫn bão hòa Lúc này thì tụ C phóng điện qua mối nối CE của T1, sự phóng điện này làm phân cực nghịch mối nối BE của T2, do đó T2 tắt Dòng cực thu của T2 là IC2 giảm xuống bằng 0 Toàn bộ dòng qua RC2 sẽ chạy hết vào cực nền của T1 để duy trì trạng thái bão hòa của T1 Đây là trạng thái không bền của mạch.

 Thật vậy, ngay sau khi tụ C xả điện xong thì nó được nạp điện lại qua R1 vàCE1 Với thời hằng là R1C Điện thế cực nền của T2 lúc này tăng dần do cực dương của tụ C đặt vào nó và khi đạt giá trị lớn hơn V thì T2 bắt đầu dẫn γ

lại Trong lúc này, cùng với sự tăng của dòng IC2 (do dòng IB2 tăng dần), điện

áp vr giảm xuống gần bằng không, tức điện thế tại cực nền của T1 bằng không, làm T1 tắt Như vậy mạch đã trở về trạng thái ban đầu với T1 tắt và T2 bão hòa vr = VCE2bh Trong khoảng thời gian ngắn, tụ C sẽ nạp trở lại từ nguồn VCC thông qua R1 và mối nối BE của T2 đang dẫn để có điện áp xấp xỉ bằng Vcc Mạch chờ đợi xung kích mới.

Mạch bất ổn dùng Transistor