Chuong 6. HE THONG CHIEU SANG VA TIN HIEU doc

Cấu tạo bóng đèn: Ánh sáng từ đèn phát ra là nhờ vào một dây tóc phát sáng hoặc có dòngđiện đi xuyên qua ống thủy tinh có chứa loại khí đặt biệt bên trong.. Phần lớn trên xe đều sử dụng

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU

Hệ thống chiếu sáng – tín hiệu trên ôtô là một phương tiện cần thiết giúp tàixế có thể nhìn thấy trong điều kiện tầm nhìn hạn chế, dùng để báo các tìnhhuống dịch chuyển để mọi người xung quanh nhận biết Ngoài chức năng trên,hệ thống chiếu sáng còn hiển thị các thông số hoạt động của các hệ thống trênôtô đến tài xế thông qua bảng tableau và soi sáng không gian trong xe

2.1 HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

2.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại

Nhiệm vụ:

Hệ thống chiếu sáng nhằm đảm bảo điều kiện làm việc cho người lái ôtônhất là vào ban đêm và bảo đảm an toàn giao thông

Yêu cầu:

Đèn chiếu sáng phải đáp ứng 2 yêu cầu:

- Có cường độ sáng lớn

- Không làm lóa mắt tài xế xe chạy ngược chiều

Phân Loại:

Theo đặc điểm của phân bố chùm ánh sáng người ta phân thành 2 loại hệthống chiếu sáng:

- Hệ thống chiếu sáng theo Châu Âu

- Hệ thống chiếu sáng theo Châu Mỹ

2.1.2 Các chức năng và thông số cơ bản

a Thông số cơ bản:

Khoảng chiếu sáng:

- 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 gần là 35 – 40W

b Chức năng:

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

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

Đèn đầu (Head lamps - Main driving lamps):

Dùng để chiếu sáng không gian phía trước xe giúp tài xế có thể nhìn thấytrong đêm tối hay trong điều kiện tầm nhìn hạn chế

Đèn sương mù (Fog lamps):

Trong điều kiện sương mù, nếu sử dụng đèn pha chính có thể tạo ra vùngánh sáng chói phía trước gây trở ngại cho các xe đối diện và người điđường Nếu sử dụng đèn sương mù sẽ giảm được tình trạng này Dòngcung cấp cho đèn sương mù thường được lấy sau relay đèn kích thước

Đèn sương mù phía sau (Rear fog guard):

Đèn này dùng để báo hiệu cho các xe phía sau nhận biết trong điều kiệntầm nhìn hạn chế Dòng cung cấp cho đèn này được lấy sau đèn cốt(Dipped beam) Một đèn báo được gắn vào tableau để báo hiệu cho tài xếkhi đèn sương mù phía sau hoạt động

Đèn lái phụ trợ (Auxiliary driving lamps):

Đèn này được nối với nhánh đèn pha chính, dùng để tăng cường độ chiếusáng khi bật đèn pha Nhưng khi có xe đối diện đến gần, đèn này phảiđược tắt thông qua một công tắc riêng để tránh gây lóa mắt tài xế xe chãyngược chiều

Đèn chớp pha (Headlamp flash switch):

Công tắc đèn chớp pha được sử dụng vào ban ngày để ra hiệu cho các xekhác mà không phải sử dụng đến công tắc đèn chính

Đèn lùi (Reversing lamps):

Đèn này được chiếu sáng khi xe gài số lùi nhằm báo hiệu cho các xe khácvà người đi đường

Đèn phanh (Brake lights):

Dùng để báo cho tài xế xe sau biết để giữ khoảng cách an toàn khi đạp

Dùng để hiển thị các thông số, tình trạng hoạt động của các hệ thống, bộphận trên xe và báo lỗi (hay báo nguy) khi các hệ thống trên xe hoạt độngkhông bình thường

Đèn báo đứt bóng (Lamp failure indicator):

Trên một số xe người ta lắp mạch báo cho tài xế biết khi có một bóng đènphía đuôi bị đứt hay sụt áp trên mạch điện làm đèn mờ Đèn báo này đượcđặt trên tableau và sáng lên khi có sự cố về mạch hay đèn

Hình 2.1: Sơ đồ mạch điện chiếu sáng trên ôtô

2.1.3 Cấu tạo bóng đèn:

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

Phần lớn trên xe đều sử dụng loại bóng đèn phát sáng bằng dây tóc,nhưng trên các phương tiện công cộng thường sử dụng loại bóng đènhuỳnh quang để chiếu sáng bên trong xe Các loại bóng đèn huỳnh quangcó ưu điểm là nguồn sáng được phát tán đều ra trong khu vực lớn, tránhlàm cho hành khách bị mỏi mắt và tránh bị chói như ở đèn dây tóc

Đ e øn s ư ơ n g m u ø t r ư ơ ùc - p h a ûi ( F r o n t f o g - r ig h t )

Đ e øn k í c h t h u ơ ùc s a u - t r a ùi ( R e a r - l e f t )

Đ e øn k í c h t h u ơ ùc t r ư ơ ùc - t r a ùi ( S li d e - le f t )

B a ùo đ e øn s ư ơ n g m u ø s a u ( R e a r fo g w a r n in g )

Đ e øn k íc h t h ư ơ ùc t r ư ơ ùc - p h a ûi ( S l id e - r i g h t )

Đ e øn k íc h t h ư ơ ùc s a u - p h a ûi ( R e a r - r ig h t )

Đ e øn b a ûn g s o á ( N u m b e r p l a t e )

Đ e øn p h u ï t r a ùi ( A u x i li a r y - l e f t )

Đ e øn p h u ï p h a ûi ( A u x i li a r y - r i g h t )

Cường độ ánh sáng là năng lượng để phát xạ ánh sáng ở một khoảng cáchnhất 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

Tổng các hạt ánh sáng rơi trên 1 bề mặt được gọi độ chiếu sáng, cường độ

của ánh sáng được đo bằng đơn vị lux (hoặc metre-candles) Một bề mặt chiếu sáng có cường độ 1lux (hay 1 metre-candles) khi 1 bóng đèn có cường độ 1 c.d đặt cách 1m từ màn chắn thẳng đứng Khi gia tăng khoảng

cách chiếu sáng thì cường độ chiếu sáng cũng giảm theo Cường độ chiếusáng tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn sáng Điều nàycó nghĩa là khi khoảng cách chiếu sáng tăng gấp đôi thì cường độ ánhsáng trên bề mặt mà ánh sáng phát ra sẽ giảm xuống bằng ¼ cường độánh sáng ban đầu Vì vậy, nếu cần một ánh sáng có cường độ lớn nhất nhưlúc ban đầu thì năng lượng cung cấp cho đèn phải tăng lên gấp 4 lần

b Đèn dây tóc:

Vỏ đèn làm bằng thủy tinh, bên trong chứa 1 dây điện trở làm bằngvolfram Dây volfram được nối với hai dây dẫn để cung cấp dòng điệnđến Hai dây dẫn này được gắn chặt vào nắp đậy bằng đồng hay nhôm.Bên trong bóng đèn là môi trường chân không với mục đích loại bỏ khôngkhí để tránh oxy hoá và làm bốc hơi dây tóc (oxy trong không khí tácdụng với volfram ở nhiệt độ cao gây ra hiện tượng đen bóng đèn và saumột thời gian rất ngắn, dây tóc sẽ bị đứt)

Hình 2 2: Bóng đèn loại dây tóc

Khi hoạt động ở một điện áp định mức, nhiệt độ dây tóc lên đến 2.300oCvà tạo ra ánh sáng trắng Nếu cung cấp cho đèn một điện áp thấp hơn định

Dây tóc của bóng đèn công suất lớn (như đèn đầu) được chế tạo để hoạtđộng ở nhiệt độ cao hơn Cường độ ánh sáng tăng thêm khoảng 40% sovới đèn dây tóc thường bằng cách điền đầy vào bóng đèn một lượng khítrơ (argon) với áp suất tương đối nhỏ.

c Bóng đèn halogen:

Suốt quá trình hoạt động của bóng đèn thường, sự bay hơi của dây tóctungsten là nguyên nhân làm vỏ thủy tinh bị đen làm giảm cường độ chiếusáng Mặc dù có thể giảm được quá trình này bằng cách đặt dây tóc trongmột bóng thủy tinh có thể tích lớn hơn Nhưng cường độ ánh sáng củabóng đèn này bị giảm nhiều sau một thời gian sử dụng

Hình 2 3 : Bóng đèn halogen

Vấn đề trên đã được khắc phục với sự ra đời của bóng đèn halogen, bóngHalogen có công suất và tuổi thọ cao hơn bóng đèn thường Đây là loạiđèn thế hệ mới có nhiều ưu điểm so với đèn thế hệ cũ như: Đèn halogenchứa khí halogen như iode hoặc brôm Các chất khí này tạo ra một quátrình 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 thủytinh như bóng đèn thường mà thay vào đó sự chuyển động đối lưu sẽ manghổn hợp này trở về vùng khí nhiệt độ cao xung quanh tim đèn (ở nhiệt độcao trên 1450 0C) thì nó sẽ tách thành 2 chất: vonfram bám trở lại tim đènvà các phần tử khí halogen được giải phóng trở về dạng khí Quá trình táitạo này không chỉ ngăn chặn sự đổi màu bóng đèn mà còn giữ cho tim đènluôn 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

250oC Ở nhiệt độ này khí halogen mới bốc hơi Người ta sử dụng phầnlớn thủy tinh thạch anh để làm bóng vì loại vật liệu này chịu được nhiệt

Dây tóc tim cốt Thạch anh

Dây tóc tim pha Phần xe

độ và áp suất rất cao (khoảng 5 đến 7 bar) cao hơn thủy tinh bình thườnglàm 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 nhỏhơn so với bóng thường Điều này cho phép điều chỉnh tiêu diểm chínhxác hơn so với bóng bình thường

d Gương phản chiếu (chóa đèn):

Chức năng của gương phản chiếu là định hướng lại các tia sáng Mộtgương phản chiếu tốt sẽ tạo ra sự phản xạ, đưa tia sáng đi rất xa từ phíađầu xe

Bình thường, gương phản chiếu có hình dạng parabol, bề mặt được đượcđánh bóng và sơn lên một lớp vật liệu phản xạ như bạc (hay nhôm) Đểtạo ra sự chiếu sáng tốt, dây tóc đèn phải được đặt ở vị trí chính xác ngaytiêu điểm của gương nhằm tạo ra các tia sáng song song Nếu tim đèn đặt

ở các vị trí ngoài tiêu điểm sẽ làm tia sáng đi trệch hướng, có thể làm lóamắt người điều khiển xe đối diện

Đa số các loại xe đời mới thường sử dụng chóa đèn có hình chữ nhật, loạichóa đèn này bố trí gương phản chiếu theo phương ngang có tác dụng tăngvùng sáng theo chiều rộng và giảm vùng sáng phía trên gây lóa mắt người

đi xe ngược chiều

Hình 2 4: Chóa đèn hình chữ nhật

Cách bố trí tim đèn được chia làm 3 loại: loại tim đèn đặt trước tiêu cự,loại tim đèn đặt ngay tiêu cự và tim đèn đặt sau tiêu cự (Hình 1 5)

Gương phản chiếu phụ

Gương phản chiếu chính

Vị trí bóng đèn

Hình 2 5: Cách bố trí tim đèn

Đèn chiếu sáng hiện nay có 2 hệ là: Hệ Châu Âu và hệ Châu Mỹ

Hình 2 6: Đèn hệ Châu Âu

Dây tóc ánh sáng gần (đèn cốt) gồm có dạng thẳng được bố trí phía trướctiêu cự, hơi cao hơn trục quang học và song song trục quang học, bên dướicó miếng phản chiếu nhỏ ngăn không cho các chùm ánh sáng phản chiếulàm loá mắt người đi xe ngược chiều Dây tóc ánh sáng gần có công suấtnhỏ hơn dây tóc ánh sáng xa khoảng 30-40% Hiện nay miếng phản chiếunhỏ bị cắt phần bên trái một góc 150, nên phía phải của đường được chiếusáng rộng và xa hơn phía trái

Hình dạng đèn thuộc hệ Châu Âu thường có hình tròn, hình chữ nhật hoặchình có 4 cạnh Các đèn này thường có in số “2” trên kính Đặt trưng củađèn kiểu Châu Âu là có thể thay đổi được loại bóng đèn và thay đổi cảcác loại thấu kính khác nhau phù hợp với đường viền ngoài của xe

Ánh sáng pha Gương phản

chiếu

Dây tóc tim pha Dây tóc tim cốt

Phần xe

Hình 2 7: Đèn hệ Châu Mỹ

Đối với hệ này thì hai dây tóc ánh sáng xa và gần có hình dạng giốngnhau và bố trí ngay tại tiêu cự của chóa, dây tóc ánh sáng xa được đặt tạitiêu điểm của chóa, dây tóc ánh sáng gần nằm lệch phía trên mặt phẳngtrục quang học để cường độ chùm tia sáng phản chiếu xuống dưới mạnhhơn

Đèn kiểu Châu Mỹ luôn luôn có dạng hình tròn, đèn đuợc ché tạo theokiểu bịt kín và kiểu đèn pha luôn có nét hài hòa về hình dạng bên ngoài Hiện nay hệ Châu Mỹ còn sử dụng hệ chiếu sáng 4 đèn pha, hai đèn phíatrong (chiếu xa) lắp bóng đèn một dây tóc công suất 37,5W ở vị trí trêntiêu cự của chóa, hai đèn phía ngoài lắp bóng đèn hai dây tóc, dây tócchiếu sáng xa có công suất 35,7W nằm tại tiêu cự của chóa, dây tóc chiếusáng 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

e Thấu kính đèn:

Thấu kính của đèn là một khối gồm nhiều hình lăng trụ có tác dụng uốncong 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 sánggần và xa Yêu cầu của đèn pha chính là ánh sáng phát ra phải đi xuyênqua một khoảng cách xa trong khi đèn pha gần chỉ phát ra tia sáng ở mứcđộ thấp hơn và phát tán tia sáng ở gần phía trước đầu xe

Hình 2 8: Cấu trúc đèn đầu loại cũ và mới

Vùng sáng phía trước đèn đầu được phân bố theo quy luật như hình vẽ sau:

Hình 2 9:Đồ thị cường độ sáng trên mặt đường

Hiện nay, hình dạng chụp đèn trên các xe đời mới rất đa dạng, phong phú,mang tính thẩm mỹ và được cải tiến nhiều nhằm tăng cường độ sáng, khoảngcách chiếu sáng

Hình 2 10: Hình dạng đèn đầu trên các loại xe đời mới

2.1.4 Một số sơ đồ mạch điều khiển hệ thống chiếu sáng

a Sơ đồ công tắc điều khiển đèn loại dương chờ:

Hình 2.11: Sơ đồ công tắc điều khiển đèn TOYOTA HIACE

Hoạt động:

Khi bậc công tắc LCS (Light Control Switch) ở vị trí Tail: Dòng điện đi từ:

 accu  W1  A2  A11  mass, cho dòng từ:  accu  cọc 4’, 3’  cầu chì đèn  mass, đèn đờmi sáng lên

Khi bậc công tắc sang vị trí HEAD thì mạch đèn đờmi vẫn sáng bìnhthường, đồng thời có dòng từ:  accu  W2  A13  A11  mass, rơle đóng 2tiếp điểm 3 và 4 lúc đó có dòng từ:  accu  4’, 3’  cầu chì  đèn phahoặc cốt, nếu công tắc đảo pha ở vị trí HU, đèn pha sáng lên Nếu côngtắc đảo pha ở vị trí HL đèn cốt sáng lên

Khi bậc FLASH:  accu  W2  A14  A12  A9  mass, đèn pha sáng lên Dođó đèn flash không phụ thuộc vào vị trí bậc của công tắc LCS

Đối với loại âm chờ ở công tắc thì đèn báo pha được nối với tim đèn cốt.Lúc này do công suất của bóng đèn rất nhỏ (< 5W) nên tim đèn cốt đóngvai trò dây dẫn để đèn báo pha sáng lên trong lúc mở đèn pha

Ta có thể dùng rơle 5 chân để thay cho công tắc chuyển đổi pha cốt, nếuvậy thì công tắc sẽ bền hơn vì lúc này dòng qua công tắc là rất bé phảiqua cuộn dây của rơle

b Sơ đồ công tắc điều khiển đèn loại âm chờ:

Hình 2 12: Sơ đồ công tắc điều khiển đèn TOYOTA HIACE

Trong trường hợp này ta thấy công tắc vẫn làm việc như một công tắcbình thường nhưng cách đấu dây hoàn toàn khác, chỉ có một dây nối từchân số 5 của rơle đến chân công tắc, nguyên lý làm việc như sau:

Khi bậc công tắc LCS ở vị trí HEAD đèn đờmi sáng, đồng thời có dòng: accu  W2  A13 A11  mass, rơle đóng 2 tiếp điểm 3 và 4 lúc đó có dòngtừ:  accu 4, 3  W3  A12 Nếu công tắc chuyển pha ở vị trí HL thì dòngqua cuộn dây không về mass được nên dòng điện đi qua tiếp điểm thườngđóng 4, 5 (của Dimmer Relay)  cầu chì  tim đèn cốt  mass, đèn cốt sánglên Nếu công tắc đảo pha ở vị trí HU thì dòng qua cuộn W3  A12  mass,hút tiếp điểm 4 tiếp xúc với tiếp điểm 3, dòng qua tiếp điểm 4, 3  cầu chì

 tim đèn pha  mass, đèn pha sáng lên Lúc này đèn báo pha sáng, dođược mắc song song với đèn pha

c Sơ đồ công tắc điều khiển đèn dùng công tắc LCS loại rời:

Loại dương chờ:

Rơle đèn đầu

OFF TAIL HEAD

1

FLASH LOW HIGH

Rơle đèn pha cốt

Đèn báo pha Accu

Hình 2 13: Sơ đồ công tắc điều khiển đèn loại dương chờ

Trường hợp dùng công tắc LCS rời thì công tắc này không nối mass,không cần dùng rơle để hạn chế dòng vì bản thân công tắc chịu được dòngqua nó Hoạt động như sau:

Khi bật công tắc LCS ở vị trí TAIL thì dòng điện đi từ:  accu  cầu chì 

T1  T2  đèn đờmi  mass, đèn đờmi sáng

Khi bật công tắc ở vị trí HEAD thì đèn đờmi vẫn sáng bình thường Nhưnglúc này có dòng:  accu  cầu chì đèn pha cốt  H1  H2  tim đèn pha cốt,lúc này nếu công tắc chuyển đổi pha ở vị trí HU thì đèn pha sáng, đồngthời đèn báo pha sáng, nếu công tắc chuyển đổi pha ở vị trí HL thì đèn cốtsáng

Loại âm chờ:

FuseTAIL

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

Hình 2 14: Sơ đồ công tắc điều khiển đèn loại âm chờ

d Sơ đồ công tắc điều khiển đèn sương mù:

Nhìn chung, xe hơi được sản xuất ở những nơi có sương mù nên dù đã xâmnhập vào thị trường Châu Á nhưng những hệ thống này vẫn còn mặc dùrất ít khi được dùng

Hình 2 15: Sơ đồ công tắc điều khiển đèn sương mù

Trong sơ đồ đấu dây thì đèn sương mù được kết nối với hệ thống đèn đờmi

FuseTAIL

Batery

OFF TAIL HEAD

H2

Light Control Switch Tailight

1

FLASH LOW HIGH

Dimmer Switch

Hi-Beam Indicator Light

Rơle đèn sương mù Fuse ECU

Fuse Tail

T EL H OFF

TAIL HEAD

Accu

1 A2

A11

Light Control Switch

Đèn sương mù 4

Fog Fog’

OFF ON

Tail Light

2

Giắc đèn sương mù Rơle đèn kích thước

Khi bật công tắc sang vị trí Tail thì cọc A2 sẽ được nối mass cho dòng từ:

 accu  rơle đèn Taillight  cuộn rơle đèn sương mù cuộn dây  mass,làm tiếp điểm đóng lại cho dòng đi từ:  accu  rơle đèn sương mù công tắc đèn sương mù và nằm chờ tại đây, khi bật công tắc đèn sương mùthì có dòng qua đèn  mass, đèn sương mù sáng lên

2.2 HỆ THỐNG TÍN HIỆU

2.2.1 Hệ thống còi và chuông nhạc

Còi và chuông nhạc được xếp vào hệ thống tín hiệu vì các tín hiệu âmthanh do còi và chuông nhạc phát ra nhằm mục đích chủ yếu là để đảmbảo an toàn giao thông và một vài mục đích khác

a Còi điện:

Hình 2 16: Cấu tạo còi

1 Loa còi 2 Khung thép 3 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:  Accu  cuộn dây tiếp điểm KK’

 công tắc còi mass, cuộn dây từ hóa lõi thép, hút lõi thép kéo theotrục điều khiển màng rung làm tiếp điểm KK’ mở ra  dòng qua cuộndây mất  màng rung đẩy lõi thép lên  KK’ đóng lại Do đó, lại códòng qua cuộn dây lõi thép đi xuống Sự đóng mở của tiếp điểm làm trụcmàng rung dao động với tần số 250 – 400 Hz  màng rung tác động vàokhông khí, phát ra tiếng kêu

Tụ điện hoặc điện trở được mắc song song tiếp điểm KK’ để bảo vệ tiếpđiểm khỏi bị cháy khi dòng điện trong cuộn dây bị ngắt (C = 0,14 –0,17F)

Rơle còi:

Trường hợp mắc nhiều còi thì dòng điện qua công tắc còi rất lớn (15 –25A) nên dễ làm hỏng công tắc còi Do đó rơle còi được sử dụng dùng đểgiảm dòng điện qua công tắc (khoảng 0,1A khi sử dụng rơle còi)

Hình 2 17: Rơ le còi

Khi nhấn nút còi:  Accu  nút còi  cuộn dây mass, từ hóa lõi thép húttiếp điểm đóng lại:  Accu  cầu chì  khung từ  lõi thép  tiếpđiểm  còi  mass, còi phát tiếng kêu