b. Ý tưởng thiết kế hệ thống tự động chuyển pha cốt:
4.2.3.2Thiết kế hệ thống chiếu sáng gĩc cua động:
a. Thiết kế cơ cấu chấp hành:
Việc chọn phương án thiết kế hệ thống chiếu sáng gĩc cua động ở đề tài đã được trình bày ở phần 4.1.2.2 – Ý tưởng thiết kế hệ thống chiếu sáng gĩc cua động.
- Chố đèn cốt được cắt rời ra khỏi bộ đèn đầu, và được xoay bởi một đơng cơ servo:
Hình 4.32. Cắt rời chố đèn cốt
Hình 4.32: Chố đèn cốt xoay về bên phải Hình 4.33: Chố đèn cốt xoay về
bên trái khi vơ lăng đánh về bên phải khi vơ lăng đánh về bên trái
- Bố trí động cơ servo xoay chố đèn cốt trên mơ hình:
Động cơ Servo xoay chố đèn cơ cấu dẫn động
Hình 4.34: Bố trí Servo xoay chố đèn trên mơ hình
b. Nguyên lý điều khiển:
• Tính tốn gĩc xoay chố đèn theo gĩc xoay vơ lăng:
Hệ thống chiếu sáng gĩc cua động trên mơ hình được thiết kế hoạt động khi cĩ tín hiệu đèn cốt đang bật và cĩ gĩc quay vơ lăng lớn hơn 1/3 vịng.
Như đã trình bày ở phần “cơ sở tính tốn gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng gĩc cua động” ở chương 3, khơng khĩ để nhận biết bán kính cong của cung đường xe đang chạy và tính tốn ra gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng. Trên mơ hình khơng trang bị cảm biến lực ly tâm như thực tế để xác định bán kính cong của cung đường mà sử dụng một biến trở đưa tín hiệu điện áp về bộ chuyển đổi tín hiệu xung số ADC của vi điều khiển AVR, nhờ biến trở này ta cĩ thể dễ dàng xác định được gĩc quay của vơ lăng.
Vơ lăng trên mơ hình được thiết kế đánh lái hết cỡ mỗi bên được 2 vịng ứng với bánh xe quay vịng bên trong quay được một gĩc β = 320 (gần với gĩc quay vịng lớn nhất thực tế của các xe du lịch).
Hệ thống đèn liếc động được kích hoạt khi vơ lăng quay được hơn 1/3 vịng tức là ứng với gĩc β lớn hơn 50 (gĩc β0), tương đương với xe du lịch chạy trên cung đường cĩ bán kính cong nhỏ hơn 40 m. Gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng được tính tốn từ sự thay đổi của gĩc β, khi gĩc β lớn hơn 200 thì gĩc xoay chố đèn là lớn nhất (gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng = β - β0). Với mỗi gĩc β cĩ thể tính được tương ứng với mỗi gĩc quay của vơ lăng (vơ lăng đánh lái hết cỡ tương đương với βmax), vì vậy thơng qua tín hiệu điện áp từ biến trở đưa về bộ chuyển đổi ADC ta cĩ thể tính tốn biết được cần xoay chố đèn đi một gĩc bao nhiêu độ.
• Điều khiển chố đèn cũng tức là điều khiển động cơ Servo. Ta xét cấu tạo và nguyên lý điều khiển của một motor Servo:
Trên mơ hình sử dụng Servo loại RC Servo là loại sử dụng vơn kế để xác định vị trí gĩc quay. Về cấu tạo, động cơ RC Servo chỉ cĩ 3 dây, bao gồm: một dây dương, một dây nối mass, một dây điều khiển.RC Servo cũng là loại điều khiển hồi tiếp vịng kín nhưng nĩ khơng sử dụng encoder để xác định vị trí vịng quay như động cơ Servo thường gặp, động cơ RC Servo cĩ cấu tạo cơ bản như sau
Bao gồm:
+ 1. Động cơ DC. + 2. Mạch điều khiển. + 3. Biến trở.
+ 4. Bánh răng hộp số.
Vai trị của biển trở trong động cơ RC Servo cĩ vai trị như một cầu phân áp, khi trục động cơ RC Servo quay làm xoay biển trở, qua đĩ làm thay đổi giá trị tín hiệu điện áp mà biến trở đưa ra.
Hình 4.36: Khi biến trở xoay làm cho tín hiệu điện áp thay đổi thừ 0v- 5v
Về nguyên lý điều khiển, động cơ RC Servo xác định vị trí cần quay tới nhờ độ rộng xung mà ta đưa tới dây điều khiển của động cơ..
Mạch điều khiển của RC Servo cĩ chức năng so sánh độ rộng xung điều khiển với tín hiệu điện áp mà biến trở đưa về, Nếu cĩ sự khác biệt (cĩ sai số), nĩ sẽ tự động điều chỉnh vị trí của động cơ lại cho đúng, quá trình tự động điều chỉnh này được diễn ra khép kín đến khi vị trí của động cơ được xác định chính xác (khi sai số giữa độ rộng xung mà vi điều khiển đưa tới với tín hiệu điện áp của biến trở đưa về bằng 0). Vì vậy được gọi là điều khiển hồi tiếp khép kín.
Hình 4.37: Điều xung động cơ RC Servo
Dựa trên nguyên lý này ta thiết kế mạch điều khiển động cơ RC Servo xoay chố đèn trên mơ hình:
Hình 4.38: Sơ đồ nguyên lý điều khiển motor RC Servo
xoay chố đèn thiết kế trên mơ hình
Về hệ thống điều khiển của hệ thống đèn liếc động tương tự như hệ thống đèn liếc tĩnh, bộ điều khiển trung tâm nhận các tín hiệu từ cảm biến gĩc cua và cảm biến tốc độ, phân tích các giá trị gĩc cua và gia tốc đánh lái để xác định gĩc cua gấp hay khơng, phân tích tốc độ xe đang chạy để từ đĩ xác định gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng, đưa tín
T H EL HF HU HL FLASH LOW HI OFF TAIL HEAD C O N T R O L U N IT SERVO XOAY ĐÈN A14 A12 A2 A13
relay ĐÈN ĐẦU relay ĐÈN PHA - CỐT
cảm biến tốc độ cảm biến góc lái SERVO XOAY ĐÈN HI B a lla st LOW LOW + tín hiệu đèn đầu relay ĐÈN ĐUÔI
hiệu điều chỉnh motor servo theo các gĩc xác định về các bên trái hoặc phải tuỳ theo gĩc cua.
Nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển xoay chố đèn như sau:
- Hệ thống xoay chố đèn chỉ được kích hoạt khi cĩ tín hiệu đèn cốt được bật. Khi tín hiệu điện áp từ biến trở đưa về mạch điều khiển cho thấy vơ lăng được xoay với gĩc quay lớn hơn 1/3 vịng, thì motor servo xoay chố đèn cốt được kích hoạt. Từ tín hiệu điện áp đưa về mạch điều khiển sẽ biết được gĩc xoay của vơ lăng tương ứng với gĩc quay vịng β của xe, từ đĩ đưa ra tín hiệu xung để điều khiển motor RC Servo xoay chố đèn với giá trị gĩc xoay thay đổi tương ứng với gĩc β.
- Việc điều khiển motor RC Servo với tốc độ quay bao nhiêu là tuỳ thuộc vào tín hiệu tốc độ lúc đĩ đưa về mạch điều khiển, nếu tín hiệu từ cảm biến tốc độ cho thấy, mạch điều khiển sẽ điều xung cĩ độ rộng tuỳ thuộc vào tín hiệu tốc độ quay của động cơ.