Nghiên cứu thiết kế chế tạo thử nghiệm bộ điều khiển đèn pha tích cực

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lâp – Tự – Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đề tài nghiên cứu riêng hướng dẫn PGS TS Hồ hữu Hải Đề tài thực Bộ môn ô tô xe chuyên dụng, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Kết trình bày luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình Học Viên Lê Ngọc Viện MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐÈN PHA TRÊN XE ÔTÔ 1.1 KHÁI QUÁT 1.2 CÁC LOẠI BÓNG ĐÈN ĐIỆN ĐÃ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ 1.2.1 Bóng đèn sợi đốt 1.2.2 Bóng đèn Halogen sử dụng phổ biến ô tô vào thời kỳ (1960 – 1990) .9 1.2.3 Bóng đèn Xenon 10 1.2.4 Bóng đèn LED 18 1.3 HỆ THỐNG ĐÈN PHA TÍCH CỰC (AFS) 21 1.3.1 Hệ thống đèn liếc tĩnh 22 1.3.2 Hệ thống đèn liếc động 23 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN PHA TÍCH CỰC (AFS) .34 2.1 ĐỘNG CƠ BƯỚC 34 2.1.1 Phân loại động bước 34 2.1.1.2 Động bước nam châm vĩnh cửu 35 2.1.2 Nguyên lý hoạt động động bước 36 2.1.3 Ưu nhược điểm động bước 37 2.1.4 Điều khiển động bước 38 2.1.5 Pha, cực góc bước 38 2.1.6 Công suất, đặc tính điện từ mô-men 39 2.1.7 Các chế độ điều khiển bước 39 2.2 HIỆU ỨNG HALL 41 2.3 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 43 2.3.1 Yêu cầu làm việc mạch điện điều khiển 43 2.3.2 Xây dựng sơ đồ nguyên lý mạch điện 44 2.3.3 Xây dựng mạch mô máy tính 48 2.3.4 Xây dựng thuật toán điều khiển 49 2.3.5 Viết chương trình điều khiển 51 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐÈN PHA TÍCH CỰC (AFS) 58 3.1 XÂY DỰNG MÔ HÌNH 58 3.2 CHẾ TẠO MÔ HÌNH 62 3.3 MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 68 3.4 NHẬN XÉT 75 KẾT LUẬN CHUNG 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống đèn pha tích cực giữ vai trò quan trọng việc đảm bảo an toàn chuyển động ô tô vào ban đêm Ô tô ngày có mật độ chuyển động trung bình đường cao nhiều so với trước đây, có hệ thống chiếu sáng tốt cho người lái xe có tầm nhìn thoải mái Vì xe ô tô hạng sang trang bị hệ thống đèn pha tích cực nhằm cải thiện tầm nhìn cho người lái xe xe chạy vào ban đêm thời tiết sấu Hệ thống đèn pha tích cực áp dụng rộng rãi nhiều hãng ô tô giới Nhờ tác động hệ thống điều khiển điện tử mà hệ thống đèn pha tích cực ngày phát triển hơn, đáp ứng nhanh chùm tia chiếu sáng động với chế độ làm việc chùm tia chiếu sáng Luận vân tiến hành nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm kiểm chứng mô hình thực chế độ: - Nghiên cứu tổng quan đèn pha; - Xây dựng thuật toán điều khiển đèn pha tích cực; - Mô đánh giá hệ thống đèn pha tích cực; Trong thời gian làm luận văn, tác giả có nhiều cố gắng tích cực chủ động học hỏi, vận dụng kiến thức học tìm hiểu kiến thức Dưới hướng dẫn trực tiếp PGS TS Hồ Hữu Hải thầy Bộ môn ô tô xe chuyên dụng, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đề tài hoàn thành mục tiêu nhiệm vụ đặt Tuy nhiên điều kiện có hạn, lại nghiên cứu đa ngành nên luận văn tránh khỏi sai sót Rất mong Thầy đóng góp ý kiến để luận văn hoàn thiện Hà Nội, ngày 27 tháng 03 năm 2012 Tác giả CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐÈN PHA TRÊN XE ÔTÔ 1.1 KHÁI QUÁT - Đèn pha ôtô thường lắp phía trước xe ôtô nói chung, mục đích chiếu sáng đường phía trước suốt thời gian mà tầm nhìn người lái xe bị giới hạn không gian như, trời tối, trời mưa Nếu đèn pha mà không đáp ứng tầm nhìn người lái xe thi tai nạn giao thông xẩy lúc Nhưng đèn pha ôtô sáng làm chói mắt phương tiện người ngược chiều điều gây nên tai nạn giao thông - Mọi người thấy tầm quan trọng chiếu sáng xe ôtô di chuyển bóng tối Sự đời đèn đồng thời với xe ôtô, đèn pha trãi qua 120 năm lịch sử từ đèn khổng lồ cổ lỗ Bi-Xenon hay LED ngày - Theo thông tin từ tờ báo công ty ôtô NISSAN đưa tin, khoảng 70% xe tai nạn đường xảy vào ban đêm cho người ảnh hưởng tầm nhìn người lái xe đèn pha không đáp ứng tầm nhìn - Khi xem xét hệ thống tầm nhìn ban đêm điều quan trọng cần ghi nhớ họ làm làm Hệ thống tầm nhìn cung cấp giới hạn lĩnh vực nhìn, luôn thích hợp cho việc sử dụng chùm tia chiếu sáng cao mà tầm nhìn bình thường Chỉ có số nơi chùm sáng cao không sử dụng vào ban đêm, hệ thống tầm nhìn ban đêm hỗ trợ người lái việc kiểm soát tình hình khả nguy hiểm Một nghiên cứu mở rộng khía cạnh hệ thống tầm nhìn ban đêm thực Viện nghiên cứu Đại học Michigan giao thông vận tải - Tháng năm 2005, DaimlerChrysler giới thiệu hệ thống hoạt động tầm nhìn ban đêm đặt tên hỗ trợ tầm nhìn ban đêm Khi chùm tia ánh sáng cao không sử dụng vào ban đêm, hệ thống cung cấp cho người lái xe nhìn thấy xa với chùm tia ánh sáng tốt Vì vậy, người bộ, người xe đạp trở ngại nhìn thấy sớm Ngoài ra, người lái xe có tầm nhìn tốt quãng đường phía trước Hộ trợ tầm nhìn ban đêm bao gồm thành phần sau: + Người lái xe kích hoạt hệ thống cách quay núm công tắc ánh sáng Hình 1.1 Công tắc hỗ trợ tầm nhìn ban đêm + Hai chùm tia đặc biệt đèn pha chiếu sáng đường phí trước tia hồng ngoại thấy Khi hệ thống tầm nhìn ban đêm kích hoạt, tự động xe tốc độ 15 km/giờ, hoạt động phanh tốc độ xe xuống 10 km/giờ + Một camera hồng ngoại nhạy cảm đặt bên kính chắn gió, ghi lại cảnh phía trước xe Một bảng điều khiển khuyếch tán ánh sáng bảo vệ máy ảnh chống lại phản xạ ánh sáng không liên quan + Một thiết bị điện tử xử lý hình ảnh từ máy ảnh chuyền vào hình trắng, đen trước tầm nhìn người lái xe Hổ trợ tầm nhìn ban đêm tương tự chức chùm tia xa, mà không làm chói mắt xe chạy ngược chiều Ngay đèn pha xe chạy ngược chiều sáng mờ bị khuất tầm nhìn Tầm nhìn tốt với hệ thống hỗ trợ hình người thử nghiệm ánh sáng đứng cạnh đường phía sau xe tới, phát từ khoảng cách trung bình 140 m với trợ giúp hệ thống tầm nhìn ban đêm, với chùm tia chiếu gần phát sớm khoảng 53 m so với chùm tia chiếu gần bình thường Hình 1.2 Hình hệ thống hỗ trợ tầm nhìn ban đêm Hình 1.3 Hình có hệ thống hỗ trợ tầm nhìn ban đêm 1.2 CÁC LOẠI BÓNG ĐÈN ĐIỆN ĐÃ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ 1.2.1 Bóng đèn sợi đốt Hình 1.4 Bóng đèn sợi đốt Với phát triển bóng đèn sợi đốt đời loại máy phát điện gọn nhẹ lắp đặt xe ôtô vào năm 1910 loại bóng đèn sợi đốt sử dụng để chiếu sáng xe ôtô Năm 1913, công ty điện Bosch, Đức, tiếp cận hợp lý vấn đề đưa sản phẩm ‘Bosch Light’ Đây hệ thống tích hợp đèn pha, máy phát điện chiều điều chỉnh để tránh gây phiền phức cho khách hàng mua phần tử rời rạc Tuy nhiên, xuất tranh cãi xung quanh đèn pha sử dụng điện đại đèn pha hệ cũ sử dụng gas Một giải pháp kết hợp đèn pha chạy nhiên liệu với đèn pha điện Các loại đèn pha tồn sau chiến tranh giới lần thứ Năm 1920, điện chiếm ưu không đèn pha mà công nghệ chế tạo xe 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 mức, nhiệt độ điện trở volfram lớn làm cho dây volfram bốc nhanh gây nên tượng đen bóng đèn đốt cháy dây tóc làm dây tóc bị đứt Trong bóng đèn người ta hút hết không khí để môi trường chân không hạn chế tượng oxy hóa dây điện trở volfram làm dây volfram dễ đốt cháy Để dây tóc bóng đén phát sáng nhiệt độ cao, đặt vào bóng đèn điện áp cao hơn, người ta bơm vào bóng đèn khí Argon với áp suất thấp Với cách cường độ chiếu sáng bóng đèn tăng thêm khoảng 40% Đèn pha ôtô sử dụng loại sợi đốt có tuổi thọ thấp, cường độ ánh sáng thấp so với loại đèn khác công suất, tiêu tốn nhiều điện nên xe ôtô người ta sử dụng - Đèn chiếu gần (low - beam) đời thời kỳ này: Lái xe đêm bị ảnh hưởng vấn đề cũ gây chói mắt xe ngược chiều Các kỹ sư cố gắng nhiều năm giải vấn đề cách sử dụng thiết bị chống lóa mắt tìm phương pháp lắp đặt đèn pha Hai đèn chiếu riêng biệt với hai chùm ánh sáng mang lại hiệu cao hơn, đèn chiếu xa chiếu gần - Bóng đèn bilux – giải pháp tất một: Năm 1924, chuyên gia đèn Osram đưa giải pháp kỹ thuật nhằm giảm chói mắt cho xe ngược chiều dùng bóng đèn có hai sợi đốt, kết hợp chùm tia chiếu gần xa gương phản xạ Thay phải dùng nguồn sáng với hai chóa đèn riêng biệt cho chế độ chiếu xa chiếu gần - Đèn chiếu gần không đối xứng - sáng phía bên phải: Năm 1957, đèn chiếu gần không đối xứng xuất Loại đèn có cường độ sáng cao phía bên tay phải, nơi hay có người xe đạp mà lái xe thường khó phát đêm Và quyền đức thức công nhận việc sử dụng đèn chiếu gần không đối xứng ô tô 1.2.2 Bóng đèn Halogen sử dụng phổ biến ô tô vào thời kỳ (1960 – 1990) Hình 1.5 Bóng đèn Halogen Ngành công nghiệp ô tô chứng kiến xâm nhập chiếm ưu đèn sử dụng khí Halogen (gồm khí Flo, Clo) Một ưu điểm lớn công nghệ hiệu chiếu sáng tuổi thọ làm việc cao Trong đó, đèn sợi đốt thông thường, kim loại bốc từ sợi đốt tập trung bề mặt làm xám đen Khí Halogen có tác dụng làm hạn chế bốc kim loại từ sợi đốt làm cho bóng đèn trở nên sáng Ngoài giúp đốt nóng sợi đốt cách mạnh mẽ cho nguồn ánh sáng tốt Công nghệ đèn pha Halogen làm cho sợi đốt Vonfram sản xuất ánh sáng hiệu đèn sợi đốt bình thường, bóng đèn Halogen sử dụng xe ôtô H1, giới thiệu vào năm 1962 tập đoàn bóng đèn Châu Âu nhà sản xuất đèn pha Bóng đèn có sợi đốt tiêu thụ điện H1 (55 watt - 12 volt tạo 1550 lumen (lm)) H2 (55 watt - 12 vôn tạo 1820 lumen), H3 (55 watt - 12 vôn tạo 1450 lumen) Đèn pha ôtô sử dụng loại bóng đèn Halogen, hầu hết đèn pha ôtô sử dụng đèn Halogen có số ưu điểm, tuổi thọ bóng đèn Halogen cao bóng đèn sợi đốt, bóng đèn Halogen vào khoảng 1.000 chiếu sáng, giá thành thấp, có kích thước khác nhau, hiệu suất chiếu sáng cao Tuy nhiên đèn halogen có số nhược điểm, lãng phí lượng phải dùng điện để đốt nóng sợi dây tóc lên đến khoảng 2.5000C bóng đèn hỏng gây ô nhiễm cho môi trường bóng đèn có chứa chất khí halogen 1.2.3 Bóng đèn Xenon Hình 1.6 Bộ đèn xenon tăng áp Năm 1991 đèn pha Xenon đời Nguồn sáng đèn gồm khí Xenon lượng nhỏ muối kim loại Bằng cách sử dụng tăng áp (Ballast) tạo sung ngắn với điện áp lên đến 28.000 volt, đèn Xenon sử dụng từ năm 1995 bắt đầu thay bong đèn sợi đốt HID viết tắt cụm từ xả khí cường độ cao, thuật ngữ đề cập đến hồ quang điện tạo ánh sáng Các đèn thường biết đèn xả khí, tạo nhiều ánh sáng mức tiêu thụ lương so với bong đèn Vonfram bình thường Vonfram - Halogen Bởi vì, tăng lượng ánh sáng có bong HID so với bóng đèn Halogen đèn HID sản sinh hình chùm nhỏ rọt đèn Halogen, đèn pha Xenon sản sinh chùm tia mạnh mẽ Trên ôtô đèn HID thường gọi ‘đèn pha Xenon’, chúng có chứa chất 10 thông qua dây xích số 9’ Bánh số 5’ bắt chặt trục vô lăng, bánh số bắt chặt trục cảm biến encoder Bánh số lớn bánh số 5’ 3,44 lần, kích thước bánh số 8,6 cm, bánh số 5’ 2,5 cm khoảng cách gữa hai tâm bánh số 5’ 18 cm Hình 3.7 Cặp bánh số - 5’ - Cảm biến encoder số 4, dùng để nhận biết chiều quay vô lăng góc quay vô lăng với loại Encoder EP50S8 – 1042 - 1F - P, loại Encoder tuyệt đối Hình 3.8 Cảm biến Encoder Phía đầu encoder gắn với bánh để nhận chuyền động từ trục vành lái Cảm biến Encoder thiết bị điện phát chuyển động hay vị trí vật Cảm Encoder sử dụng cảm biến quang để sinh chuổi xung, từ chuyển sang phát chuyển động, vị trí hay hướng chuyển động vật thể 64 Hình 3.9 Sơ đồ hoạt động đĩa quang mã hóa - Khi đĩa cảm biến quay cho ánh sáng từ đèn phát xuyên qua lỗ phản xạ vào phần tử nhận sáng tạo xung vuông Loại ứng dụng thời kỳ đầu hạn chế số lượng lỗ đĩa kim loại giới hạn độ xác có nhiều lỗ khắc đĩa trở nên dễ trình hoạt động - Encoder với xung nhiều ứng dụng phát hướng quay vật chuyển động Hầu hết Encoder mã hóa có xung thứ hai lệch pha 900 so với xung thứ nhất, xung xác định thời gian Encoder quay vòng Hình 3.10 Dạng sóng Encoder hai xung Khi hai xung ngược pha phát hướng quay trục 65 thay đổi vị trí pha tương đối xung thứ xung thứ hai Xung thứ gọi xung A, xung thứ hai gọi xung B Nguồn sáng thứ ba sử dụng để phát xung đơn bào quay vòng Thông thường cảm biến quang tốc độ kèm theo khả xử lý sườn xung tín hiệu sở cho phép tăng số lượng vạch đếm vòng đĩa lên bốn lần Chuỗi xung A B đưa tới cửa vào khâu đếm tiến, biết số xung chu kỳ, ta tìm tốc độ quay động n (vòng/phút) = Tn chu kỳ điều chỉnh tốc độ, chu kỳ đếm xung tinh giây N0 số xung vòng, gọi độ phân giải cảm biến tốc độ N số xung thời gian Tn - Một nhược điểm đĩa mã hóa tương đối xảy nguồn số đếm bị điều có nghĩa cấu dừng hoạt động vào buổi tối hay bảo trì Encoder xác định xác vị trí cấu bật nguồn trở lại lại Đĩa mã hóa tuyệt đối thiết kế để khắc phục điều Nó thiết kế để xác định vị trí vật cách xác Hình 3.11 mô tả hình dạng đĩa mã hóa tuyệt dối Từ hình nhận thấy loại Encoder có đoạn suốt đoạn chắn sáng giống đĩa mã hóa, đĩa Encoder tuyệt đối sử dụng nhiều vòng phân đoạn theo hình đồng tâm Các vòng tròn đồng tâm đĩa dần di chuyển bên Vòng bên có số phân đoạn suốt chắn sáng gấp đôi bên Vòng đầu tiên, vùng có đoạn suốt đoạn chắn sáng Vòng thứ hai bên có hai đoạn chắn sáng hai đoạn suốt, vòng thứ ba có bốn đoạn cho loại Nếu encoder có 10 vòng, vòng có 512 phân đoạn suốt chắn sáng, có 16 vòng số vòng tối đa 32.767 phân đoạn Loại Encoder có nguồn sáng thu cho vòng Điều có nghĩa Encoder có 10 vòng có 10 nguồn sáng thu, có 16 vòng có 16 66 nguồn sáng thu Từ thấy số lỗ đĩa tăng theo quan hệ 2n, với n số rãnh Ngoài việc khắc phục nhược điểm đĩa mã hóa tương đối encoder tuyệt đối có ưu điểm giảm tốc xuống cho encoder quay đủ vòng suốt chiều dài cấu A B Hinh 3.11 Đĩa mã hóa tuyệt đối A trường hợp rảnh B Trường hợp 12 rảnh Để nâng cao độ phân giải phép đo tốc độ có phương pháp; - Một tăng số lỗ rãnh, có đĩa mã hóa nhiều rãnh, rãnh có số lỗ tăng dần theo quan hệ 2n, n số rãnh - Hai phân phối điểm xung đo thời gian Bên cạnh việc đếm xung ta đo khoảng thời gian, ví dụ tdo (hình dưới) Giữa hai xườn xung lân cận thời điểm bắt đầu kết thúc chu kỳ T cách đồng thời đếm chuỗi phụ có tần số cố định Trường hợp có công thức; n= Đạo hàm riêng n với dn = = tdo = Tn dN0 - Nếu xung đếm phụ có độ phân giải thời gian d( ) = 50ns n = 3000 vòng/phút ta xác định độ phân giải dn = 0.15 vòng/phút tạo điều kiện ổn định tốc độ n với độ xác cao Phương pháp đo thời gian phối hợp đếm xung có độ phân giải không phụ thuộc vào tần số xung phụ đo thời gian Nhiều cảm biến quang 67 không cấp tín hiệu A, B có dạng chữ nhật mà có dạng hình sin - Hai tín hiệu A, B đưa qua mạch trigơ để tái tạo lại hình chữ nhật sau sử dụng tín hiệu đo tốc độ bình thường có kèm theo khả nhân bốn Trong xung có khả đọc giá trị sin, cos Bằng cách xác định α = arctg ta thực nội suy vị trí thân xung chữ nhật, nhờ nâng cao độ phân giải phép đo - Trong đề tài dùng Encoder loại EP50S8 – 1024 – 1F – P Nó loại Encoder tuyệt đối, có độ xác cao phù hợp với mô hình sau loại thông số cảm biến Encoder loại EP50S8 có 1024 xung/1vòng, mã cốt đầu BCD Hình 3.12 Sơ đồ mạch kết nối đầu encoder loại NPN 3.3 MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG Hình 3.13 Tại vị trí trung gian (xe thẳng) Tại thời điểm vô lăng để vị trí ban đầu tức 00, dấu vô lăng trùng với dấu cố định mô hình, dấu đèn trùng với dấu chia độ đánh 68 dấu chấp hành điều khiển motor bước lúc 00 Ở chấp hành điều khiển motor bước chia độ vạch cách 50, lấy tâm trục đèn tâm để chia độ Trên mô hình vành lái có chia độ lấy tâm tâm trục vành lái vạch cách 50 Bánh số có điểm thẳng hàng lúc bánh số vị trí ban đầu Lúc tương ứng với xe chạy thẳng, cụm đèn pha chiếu thẳng phía trước - Khi xoay vành lái từ 00 đế 60 sang bên phải theo chiều mũi tên, cảm biến góc lái quay lệch góc 1,750, Encoder đọc tín hiệu biết vô lăng quay sang phải lúc Encoder gửi tín hiệu cho AFS ECU lúc motor bước không xoay cụm đèn pha đèn pha không xoay - Tiếp tục quay vành lái từ 60 đến góc 150 sang phải Góc Encoder lúc quay từ 1,750 đến 4,380, Encoder gửi tín hiệu vị trí tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước cụm đèn pha xoay đèn từ 00 đến 50 Hình 3.14 Vành lái quay sang phải từ góc 60 đến 150 - Tiếp tục quay vành lái từ góc 150 đến 300 sang phải theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 4,380 đến 8,770, lúc Encoder gữi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gữi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha lệch góc từ 50 đến 7,50 sang phải theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái sang phải góc từ 300 đến 600 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 8,770 đến 17,540, lúc Encoder gửi tín hiệu đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha lệch sang phải 69 góc từ 7,50 đến 100 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái sang phải góc từ 600 đến 1200 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 17,540 đến 35,080, lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha lệch góc từ 100 đến 12,50 sang phải - Tiếp tục quay vành lái sang phải góc từ 1200 đến 1500 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 35,080 đến 43,860, lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 12,5 đến 150 sang phải - Tiếp tục quay vành lái sang phải góc từ 1500 đến 1650 theo chiều tên, Encoder xoay góc từ 43,860 đến 48,250, lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước để xoay đèn pha góc từ 150 đến 17,50 sang phải - Tiếp tục quay vành lái sang phải góc từ 1650 đến 1800 theo chiều tên, Encoder xoay góc từ 48,250 đến 52,630, lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước để xoay đèn pha góc từ 17,50 đến 200 sang phải Hình 3.15 Vành lái quay sang phải từ góc 1650 đến 1800 - Tiếp tục quay vành lái sang phải từ 1800 hết vòng, tức vành lái quay 3600 so với vị trí ban đầu, Encoder xoay 105,260 so với vị trí ban đầu, lúc muốn quay vành lái thêm không có dây thép số 70 giới hạn số vòng quay vành lái Lúc Encoder gửi tín hiệu đến AFS ECU AFS ECU không gửi tín hiệu đến motor bươc đèn pha, góc đèn pha gửa vị trí 200 - Khi vành lái quay sang phải hết vòng quay trả vành lái lại từ 3600 đến 2400, góc Encoder quay lại từ 105,260 đến 70,170, Encoder gửi tín hiệu đến AFS ECU AFS ECU không gửi tín hiệu đến motor, đèn pha vị trí 200 - Tiếp tục quay vành lái góc từ 2400 đến 2100, Encoder quay góc từ 70,170 đến 61,40, lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng cho AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 200 đến 150 - Tiếp tục quay vành lái góc từ 2100 đến 1800 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 61,40 đến 52,630 lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 150 đến 12,50 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái góc từ 1800 đến 1500 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 52,630 đến 43,860 lúc Encoder gửi tín hiệu tướng ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 12,50 đến 100 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái góc từ 1500 đến 1200 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 43,860 đến 35,090, lúc cảm biến Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha mốt góc từ 100 đến 7,50 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái góc từ 1200 đến 900 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 35,090 đến 26,310, lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 7,50 đến 50 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái góc từ 900 đến 600 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 26,310 đến 17,540, lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 50 71 đến 00 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái góc từ 600 đến 00 theo chiều mũi tên, encoder xoay góc từ 17,540 đến 00, lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU không gữi tín hiệu đến motor bước để xoay đèn pha, đèn pha 00 giống xe chạy thẳng, đèn pha chiếu phía trước - Khi xoay vành lái từ 00 đế 60 sang bên trái theo chiều mũi tên, góc Encoder quay lệch góc từ 00 đến 1,750, Encoder đọc tín hiệu biết vành lái quay sang trái lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng cho AFS ECU lúc AFS ECU không gữi tín hiệu đến motor, motor bước không xoay đèn pha, đèn pha chiếu thẳng - Tiếp tục quay vành lái sang trái góc từ 60 đến 300 theo chiều mũi tên, thi Encoder xoay góc từ 1,750 đến 8,770, lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng cho AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đên motor bước xoay đèn pha góc từ 00 đến 2,50 theo chiều mũi tên Hình 3.16 Vành lái quay sang trái góc từ 60 đến 300 - Tiếp tục quay vành lái sang trái góc từ 300 đến 600 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 8,770 đến 17,540 lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 2,50 đến 50 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái sang trái góc từ 600 đến 900 theo chiều mũi tên, 72 Encoder xoay góc từ 17,540 đến 26,310 lúc encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 50 đến 7,50 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái sang trái góc từ 900 đến 1200 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 26,310 đến 35,080 lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 7,50 đến 100 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái sang trái góc từ 1200 đến 1500 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 35,080 đến 43,860 lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 100 đến 12,50 theo chiều mũi tên Hình 3.17 Vành lái quay sang trái góc từ 1200 đến 1500 - Tiếp tục quay vành lái sang trái từ 1500 đến 3600, tức vành lái quay hết vòng đèn pha 12,50 Và đèn pha xoay quay đến giới hạn Vành lái quay có giới hạn số vòng vành lái - Khi vành lái quay sang trái hết vòng, quay trả vành lái lai từ 3600 đến 2400, góc Encoder quay lại từ 105,260 đến 70,170, Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU không gửi tín hiệu đến motor, đèn pha vị trí 12,50 - Tiếp tục quay vành lái lại từ bên trái góc từ 2400 đến 2100 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 70,170 đến 61,40, lúc Encoder gửi tín hiệu 73 tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 12,50 đến 100 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái từ bên trái lại góc từ 2100 đến 1800 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 61,40 đến 52,630, lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 100 đến 7,50 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái từ bên trái lại góc từ 1800 đến 1500 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 52,630 đến 43,860, lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 7,50 đến 50 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái từ bên trái lại góc từ 1500 đến 1200 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 43,860 đến 35,090, lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 50 đến 2,50 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái từ bên trái lại góc từ 1200 đến 900 theo chiều mũi tên, Encoder xoay góc từ 35,090 đến 26,320, lúc Encoder gửi tín hiệu tương ứng đến AFS ECU AFS ECU gửi tín hiệu đến motor bước xoay đèn pha góc từ 2,50 đến 00 theo chiều mũi tên - Tiếp tục quay vành lái từ 900 đến 00 Encoder xoay từ 26,320, lúc Encoder gửi tín hiệu cho AFS ECU AFS ECU không gửi tín hiệu đến motor bước, đèn pha vị trí 00 Lúc đèn pha chiếu thẳng phí trước - Biểu đồ quay vành lái đèn pha 74 Hình 3.18 Đồ thị quan hệ góc vành lái đèn pha βvl-p - Góc quay vành lái bên phải, βđ-p - Góc quay đèn bên phải βvl-t - Góc quay vành lái bên trái, βđ-t - góc quay đèn bên trái - A đường cong đồ thị vành lái quay sang bên phải theo chiều tín, B đường cong đồ thị vành lái quay lại từ bên phải - C đường thẳng tiếp tuyến vành lái quay sang bên trái, D đường thẳng tiếp tuyến đồ thị vành lái quay lại từ bên trái - Trên đồ thị có hai đường cong A, B hai đường thẳng tiếp tuyến D, C khác mô hình sử dụng cụm đèn bên phải nên quay vành lái sang phải đèn xoay sang phải nhiều quay vành lái sang trái Khi quay vành lái sang phải đèn pha bên phải xoay hết sang phải nhiều đèn pha bên trái lúc xe rẽ sang phải người lái cần quan sát bên phải nhiều hơn, đèn bên trái xoay sang phải để phụ trờ thêm ánh sáng ngược lại 3.4 NHẬN XÉT - Kết thử nghiệm phương pháp mô mô hình thực tế hệ thống đèn pha thông minh cho kết tốt, quay vành lái sang phí đèn pha quay theo - Quá trình quay vành lái ban đầu đèn pha xoay góc tương ứng đáp ứng với yêu cầu đề tài đạt 75 - Đề tài tiến hành thí nghiệm điều khiển cụm đèn pha với dãy thông số góc vành lái cụm đèn pha thay đổi khoảng nhỏ cho kết tốt 76 KẾT LUẬN CHUNG Qua nội dung trình bày trên, tác giả luận văn hoàn thành mục tiêu nội dung nghiên cứu đặt ra, cụ thể là: Phân tích chọn mô hình hệ thống đèn pha tích cực để tiến hành nghiên cứu Khảo sát đặc tính làm việc hệ thống đèn pha tích cực Trên sở tính toán lý thuyết thí nghiệm đo đạc mô hình thực nghiệm, tác giả đề xuất phương pháp điều khiển hệ thống đèn pha tích cực: điều khiển tối ưu hệ thống chiếu sáng phía trước Những ưu điểm phương pháp đảm bảo trì tốt hệ thống tầm nhìn cho người lái xe vào ban đêm, trì nguồn ánh sáng phía trước động xe vào cua, thuật toán điều khiển cho phép tăng tần số điều khiển cụm đèn pha, sở thuật toán tiến hành tổ hợp chế tạo điều khiển điện tử điều khiển hệ thống đèn pha xe tham giao thông vào ban đêm, hướng trình nội địa hóa ngành ôtô Việt Nam Đề tài thiết kế chế tạo mô hình thực nghiệm hệ thống đèn pha tích cực Mô hình cho phép tiến hành thử nghiệm thuật toán điều khiển, khảo sát đặc tính làm việc hệ thống đèn pha tích cực Đề tài thiết kế chế tạo điều khiển sở sử dụng vi điều khiển đại có khả lập trình cho phép thử nghiệm với nhiều thuật toán điều khiển khác nhau, nâng cấp, phát triển thuật toán Trong trình nghiên cứu, tác giả thử nghiệm thuật toán điều khiển xoay cụm đèn pha theo góc vành lái Hướng phát triển đền tài kiến nghị: Hoàn thiện thuật toán điều khiển sở ứng dụng phương pháp điều khiển cụm đèn pha Hoàn thiện hệ thống đèn pha tích cực với chùm tia chiếu sáng xa, gần theo tốc độ xe, hệ thống đèn pha tích cực tự bật sáng xe vào xương mù hày vào buổi tối theo cảm biến ánh sáng Với định hướng phát triển đắn, đền tài nghiên cứu phát triển để tiến tới chế thử điều khiển tiến hành thử nghiệm xe thực tế 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO Michael J Flannagan, Michael Sivak, Eric C Traube, Masami Aoki (1995), Effects of foreground illumination, wet pavement and driver age on detection distance The University of Michigan Transportation Research Institute Ann Arbor, Michigan 48109-2150 USA Aleksanteri Ekrias, Marjukka Eloholma, Liisa Halonen (2008), An advanced approach to road lighting design, measurements and calculations, Helsinki University of Technology Gunnar D Jenssen, Kristian Sakshaug, Terje Moen, Behavioural Adaptation to Adaptive Front Lighting Systems (AFS): A Six Day Driving Simulator Study Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) McLaughlin, S., Hankey, J., Green, C and Larsen, M (2003) Discomfort glare ratings of swiveling HID headlamps USG No 3774 General Motors North America (NA) Yi-Feng Su, Chia-Tseng Chen, and Hsueh-Lung Liao (2009) Study of Integrated Vehicle Image System Including LDW, FCW, and AFS World Academy of Science, Engineering and Technology Stephan Völker (2006) Luminance as criterion to evaluate disability and discomfort glare University of Paderborn Farber, E., Gallagher, V., and Cassel, A (1971) “Interaction between fixed and vehicular illumination systems—Phase I Report,” FHWA Contract No FH11-7599, U.S Department of Transportation, Federal Highway Administration, Washington, DC Bryan, W E (1962) “Lenses for night driving.” Highway Research Board Bulletin No 336, National Academy of Sciences, Washington, DC, pg 104 Federal Register (1997) “Federal motor vehicle safety standards; lamps, reflective devices and associated equipment.” 49 CFR Part 571, National Highway Traffic Safety Administration, Washington, DC Vol 62 10 Nitzburg, M., Seifert, R., Knoblauch, R., and Turner, D (1998) “A safety evaluation of UVA vehicle headlights.” Report No FHWA-RD-99-079, Center for Applied Research, Turner Fairbank Highway Research Center, McLean, VA Available at http://www.tfhrc.gov/library/UVA/introset.htm 78 ... thực chế độ: - Nghiên cứu tổng quan đèn pha; - Xây dựng thuật toán điều khiển đèn pha tích cực; - Mô đánh giá hệ thống đèn pha tích cực; Trong thời gian làm luận văn, tác giả có nhiều cố gắng tích. .. tĩnh 22 1.3.2 Hệ thống đèn liếc động 23 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN PHA TÍCH CỰC (AFS) .34 2.1 ĐỘNG CƠ BƯỚC 34 2.1.1 Phân loại... giải pháp kết hợp đèn pha chạy nhiên liệu với đèn pha điện Các loại đèn pha tồn sau chiến tranh giới lần thứ Năm 1920, điện chiếm ưu không đèn pha mà công nghệ chế tạo xe Cấu tạo bóng đèn dây tóc