AFS là một hoạt động an toàn của hệ thống chiếu sáng, đểtăng cường khảnăng hiển thị
vào ban đêm bằng cách thay đổi sự phân bố ánh sáng theo con đường và điều kiện lái xe.
Trong mặt phẳng nằm ngang, chùm ánh sáng phía trước có khả năng xoay theo chiều ngang tuân theo góc lái và tốc độ xe. Trong mặt phẳng dọc chùm ánh sáng phía trước có thể xoay theo chiều dọc theo độ dốc của xe mà nhận được từ cảm biến thân xe và tốc độ
xe. Do sự phân bố ánh sáng tự động di chuyển tùy thuộc vào môi trường, phạm vi của các chùm tia thấp sẽđược mở rộng trong các con đường cong và ở ngã tư. Vì vậy, AFS
là hệ thống đèn pha tích cực nhất của hệ thống chiếu sáng có thể làm cho lái xe có cái
nhìn rõ ràng hơn khi lái xe vào ban đêm và có nhiều thời gian để đối phó với tình trạng
khẩn cấp. Qua đó sự an toàn được cải thiện rất nhiều.
Nghiên cứu này giới thiệu một nền tảng mô phỏng cơ điện tử được ứng dụng trong các xe ôtô hiện đại. Vì điều kiện không cho phép nên tác giả đề tài này chỉ sử dụng một chiếc đèn pha bên phải và chỉ mô phỏng phần xoay theo chiều ngang.
3 - Vành lái, 2 - ECU của đèn pha tích cực, 1 - Cụm đèn pha (cụm đèn pha bên phải), 4 - Cảm biến góc lái của vô lăng (cảm biến encoder), 5 - 5’ - Cặp bánh răng truyền động cho cảm biến góc lái, 6 - 6’ Cặp bánh răng truyền động giới hại góc lái của vô lăng, 7 - Thanh giới hạn số vòng quay của vô lăng, 8 - Lò xo hồi vị của vô lăng, 9 - 9’ - Dây xích.
- Cặp bánh răng truyền động giới hại góc lái của vô lăng số 6 - 6’, với tỷ số truền là 3,42 và được dẫn động bằng dây xích, bánh răng số 6’ được bắt chặt vào trục của vô lăng, bánh răng số 6 được bắt vào giá và được quay quanh trục của nó, trên bánh răng số 6 có gắn một dây thép số 7 và một lò xo số 8, dây thép một đầu được bắt vào con ốc trên giá, dây thép này chỉ cho bánh răng số 6 quay sang mỗi phía 3,44 vòng, còn lò xo thì một đầu được bắt vào giá và nó có nhiệm vụ hồi vị khi vô lăng quay ra khỏi vị trí cân bằng khi người lái bỏ tay khỏi vô lăng, dây xích số 9 để nối truyền động giữa hai bánh răng số 6’ và số 6. Dẫn động bằng dây xích để khi hai bánh răng truyển động không có độ trượt hoặc bị sai lệch.
Hình 3.6 Cặp bánh răng số 6’ – 6
Bánh răng số 6’ được bắt chặt vào trục của vành lái. Bánh răng số 6 được quay trơn trên trục của nó.
Dây thép số 7 một đầu quay quanh trục ở trên giá và một đầu truyển động trên con ốc gá trên bánh răng số 6.
Ló xo số 8 một đầu được bắt cố định trên gá và một đầu bắt vào bánh răng số 6
thông qua dây xích số 9’. Bánh răng số 5’ được bắt chặt trên trục của vô lăng, bánh răng số 5 được bắt chặt trên trục của cảm biến encoder. Bánh răng số 5 lớn hơn bánh răng số 5’ là 3,44 lần, kích thước bánh răng số 5 là 8,6 cm, bánh răng số 5’ là 2,5 cm. khoảng cách gữa hai tâm bánh răng số 5 và 5’ là 18 cm.
Hình 3.7 Cặp bánh răng số 5 - 5’
- Cảm biến encoder số 4, dùng để nhận biết chiều quay của vô lăng và góc quay của
vô lăng với loại Encoder EP50S8 – 1042 - 1F - P, là loại Encoder tuyệt đối.
Hình 3.8 Cảm biến Encoder
Phía trên đầu encoder được gắn với bánh răng để nhận chuyền động từ trục của vành lái.
Cảm biến Encoder là thiết bị cơ điện có thể phát hiện sự chuyển động hay vị trí của vật. Cảm Encoder sử dụng các cảm biến quang để sinh ra chuổi xung, từ đó có thể chuyển sang phát hiện sự chuyển động, vị trí hay hướng chuyển động của vật thể.
Hình 3.9 Sơ đồ hoạt động đĩa quang mã hóa
- Khi đĩa cảm biến quay sao cho ánh sáng từ đèn phát ra xuyên qua lỗ hoặc phản xạ vào phần tử nhận áng sáng và được tạo ra xung vuông. Loại này được ứng dụng trong các thời kỳ đầu nhưng do hạn chế các số lượng của lỗ trên đĩa kim loại đã giới hạn độ chính xác của nó nhưng khi có nhiều lỗ được khắc trên đĩa nó trở nên dễ vở trong quá trình hoạt động.
- Encoder với một bộ xung sẽ không có nhiều ứng dụng do nó không thể phát hiện được hướng quay của vật chuyển động. Hầu hết các Encoder mã hóa đều có bộ xung thứ hai lệch pha 900 so với bộ xung thứ nhất, và một xung xác định thời gian Encoder quay một vòng.
Hình 3.10 Dạng sóng ra Encoder hai bộ xung
thay đổi vị trí pha tương đối giữa bộ xung thứ nhất và bộ xung thứ hai. Xung thứ nhất gọi là xung A, và xung thứ hai gọi là xung B. Nguồn sáng thứ ba sử dụng để phát hiện xung đơn bào đã quay một vòng.
Thông thường các bộ cảm biến quang tốc độ còn kèm theo khả năng xử lý sườn các xung tín hiệu và trên cơ sở đó cho phép tăng số lượng vạch đếm trong một vòng đĩa lên bốn lần. Chuỗi xung A hoặc B được đưa tới cửa vào của khâu đếm tiến, biết số xung trên một chu kỳ, ta tìm được tốc độ quay của động cơ.
n (vòng/phút) =
Tn là chu kỳ điều chỉnh tốc độ, ở đây là chu kỳ đếm xung tinh bằng giây.
N0 số xung trong một vòng, còn gọi là độ phân giải của bộ cảm biến tốc độ. N số xung trong thời gian Tn.
- Một trong những nhược điểm chính của đĩa mã hóa tương đối là nếu xảy ra mất nguồn số đếm sẽ bị mất. điều này có nghĩa là khi cơ cấu dừng hoạt động vào buổi tối hay khi bảo trì Encoder sẽ không thể xác định chính xác vị trí của cơ cấu khi bật nguồn trở lại lại.
Đĩa mã hóa tuyệt đối được thiết kế để khắc phục điều đó. Nó được thiết kế để luôn xác định được vị trí vật một cách chính xác. Hình 3.11 mô tả hình dạng của đĩa mã hóa tuyệt dối. Từ hình trên có thể nhận thấy loại Encoder này có các đoạn trong suốt và các đoạn chắn sáng giống như đĩa mã hóa, nhưng đĩa Encoder tuyệt đối sử dụng nhiều vòng phân đoạn này theo hình đồng tâm. Các vòng tròn đồng tâm này bắt đầu từ giữa đĩa và dần di chuyển ra bên ngoài. Vòng bên ngoài có số các phân đoạn trong suốt và chắn sáng gấp đôi bên trong. Vòng đầu tiên, vùng trong cùng nhất có một đoạn trong suốt và một đoạn chắn sáng. Vòng thứ hai bên ngoài có hai đoạn chắn sáng và hai đoạn trong suốt, và vòng thứ ba có bốn đoạn cho mỗi loại. Nếu encoder có 10 vòng, vòng ngoài cùng của nó có 512 phân đoạn trong suốt và chắn sáng, nếu có 16 vòng số vòng tối đa của nó sẽ là 32.767 phân đoạn.
Loại Encoder này có nguồn sáng và bộ thu cho mỗi vòng. Điều này có nghĩa rằng nếu Encoder có 10 vòng sẽ có 10 bộ nguồn sáng và thu, nếu có 16 vòng sẽ có 16 bộ
nguồn sáng và thu. Từ đó có thể thấy số lỗ trên đĩa tăng theo quan hệ 2n, với n là số rãnh. Ngoài việc khắc phục nhược điểm của đĩa mã hóa tương đối encoder tuyệt đối còn có ưu điểm là nó có thể giảm tốc xuống sao cho encoder quay đủ một vòng suốt chiều dài của cơ cấu.
A B
Hinh 3.11 Đĩa mã hóa tuyệt đối
A trường hợp 4 rảnh. B Trường hợp 12 rảnh. Để nâng cao độ phân giải của phép đo tốc độ thì có 2 phương pháp;
- Một là tăng số lỗ trong một rãnh, thì có đĩa mã hóa trong nhiều rãnh, mỗi rãnh có số lỗ tăng dần theo quan hệ 2n, n là số rãnh.
- Hai là phân phối điểm xung và đo thời gian. Bên cạnh việc đếm xung ở trên ta còn đo khoảng thời gian, ví dụ tdo trên (hình dưới). Giữa hai xườn xung lân cận thời điểm bắt đầu và kết thúc chu kỳ T bằng cách đồng thời đếm một chuỗi phụ có tần số cố định.
Trường hợp này có công thức;
n = = Đạo hàm riêng của n với = tdo Tn được
dn = dN0
- Nếu xung đếm phụ có độ phân giải thời gian d( ) = 50ns khi n = 3000 vòng/phút ta xác định được độ phân giải là dn = 0.15 vòng/phút tạo điều kiện ổn định tốc độ n với độ chính xác rất 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 bộ cảm biến quang
không cấp tín hiệu A, B có dạng chữ nhật mà có dạng hình sin.
- Hai tín hiệu A, B được đưa qua mạch trigơ để tái tạo lại hình chữ nhật sau đó sử dụng như tín hiệu đo tốc độ bình thường có kèm theo khả năng nhân bốn.
Trong mỗi xung có khả năng đọc các giá trị sin, cos. Bằng cách xác định α = arctg ta thực hiện nội suy vị trí trong bản thân của một xung chữ nhật, nhờ đó nâng cao độ phân giải của phép đo.
- Trong đề tài này dùng Encoder loại EP50S8 – 1024 – 1F – P. Nó là loại Encoder tuyệt đối, có độ chính xác cao và phù hợp với mô hình và sau đây là các loại thông số của cảm biến này.
Encoder loại EP50S8 có 1024 xung/1vòng, mã cốt đầu ra là BCD.
Hình 3.12 Sơ đồ mạch kết nối đầu ra của encoder loại NPN