CHƯƠNG 1 : LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐÈN XE
1910 – 1960)
4.3 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ
4.3.1 Thiết kế hệ thống chiếu sáng tín hiệu trên mơ hình
Hệ thống chiếu sáng - tín hiệu được thiết kế với đầy đủ chức năng:
- Chức năng đèn chiếu sáng với hệ thống đèn chiếu xa, hệ thống đèn chiếu gần. Trong đó hệ thống đèn chiếu gần được trang bị đèn xenon.
- Chức năng đèn tín hiệu.
Phần này chủ yếu xét các nguyên lý và hoạt động của:
- Sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng (pha - cốt – đi - DRL) trên mơ hình. - Sơ đồ mạch điện đèn báo rẽ.
4.3.1.1 Sơ đồ và hoạt động của mạch điện hệ thống chiếu sáng trên mơ hình
Sơ đồ mạch điện
Hình 4.16: Mạch điện hệ thống đèn trên mơ hình
Hoạt động của sơ đồ hệ thống đèn đầu, đèn đuôi
Bật công tắc máy IG Switch.
Khi công tắc Ligh Control Switch ở vị trí OFF, tất cả các đèn của hệ thống chiếu sáng đều tắt.
Khi cơng tắc chuyển sang vị trí Tail, chân GND của TAIL Relay được nối mát, đồng thời chân IN của TAIL Relay có tín hiệu kích ở mức cao (High) làm cho Relay này đóng nên đèn TAIL sáng.
Khi cơng tắc chuyển sang vị trí Head và cơng tắc Dimmer Switch ở vị trí LOW, chân GND của Tail Relay vẫn nối mát nên đèn Tail vẫn sáng, đồng thời chân H nối cũng nối mát và gửi tín hiệu về Arduino thông qua chân 7, Arduino điểu khiển chân 11 nối mát
làm chân IN của HEAD LO RELAY có tín hiệu kích ở mức thấp (Low) làm cho Relay này đóng nên đèn LOW sáng. Vì được nối chung với đèn LOW nên đèn hậu sẽ được sáng lên theo.
Khi cơng tắc chuyển sang vị trí Head và cơng tắc Dimmer Switch ở vị trí HIGH, chân GND của Tail Relay vẫn nối mát nên đèn Tail vẫn sáng, chân H vẫn nối mát nên đèn LOW vẫn sáng, đồng thời chân HU nối cũng nối mát và gửi tín hiệu về Arduino thông qua chân 6, Arduino điểu khiển chân 9 nối mát làm chân IN của HEAD HI RELAY có tín hiệu kích ở mức thấp (Low) làm cho Relay này đóng nên đèn HIGH sáng.
Khi công tắc Dimmer Switch chuyển sang vị trí FLASH, chân HF nối mát và gửi tín hiệu về Arduino thông qua chân 5, Arduino điểu khiển chân 10 nối mát làm chân IN của HEAD HI RELAY có tín hiệu kích ở mức thấp (Low) làm cho Relay này đóng nên đèn HIGH sáng.
Khi cơng tắc chuyển sang vị trí AUTO, chân A nối mát, đồng thời có tín hiệu trời tối từ cảm biến quang gửi về Arduino thông qua chân A0, Arduino sẽ điều khiển chân 12 nối mát làm chân IN của HEAD LO RELAY có tín hiệu kích ở mức thấp (Low) làm cho Relay này đóng nên đèn LOW sáng.
Mạch chạy ngày DRL: khi xe nổ máy và nhả phanh tay (được thay thế bằng 2 công tắc Brake Parking và Start Signal), có tín hiệu gửi về Arduino, khi đó Arduino sẽ điều khiển chân DRL ở mức cao (High) làm cho DRL Relay đóng nên đèn led DRL sáng.
4.3.1.2 Sơ đồ mạch điện và hoạt động đèn báo rẽ trên mơ hình
Hình 4.17: Mạch điện xi nhan trên mơ hình
Hoạt động: Chân B của bộ nháy flash được mắc trực tiếp vào công tắc máy,
chân E được nối xuống mass, vì vậy khi cơng tắc máy bật thì tín hiệu flash được đưa ra ở chân tín hiệu L, nếu bật cơng tắc xinhan trái thì sẽ có tín hiệu flash đến đèn báo rẽ trái ở phía trước và phía sau, tương tự bật xi nhan phải sẽ có tín hiệu flash đến đèn xi nhan phải ở phía trước và phía sau.
4.3.2 Thiết kế hệ thống chiếu sáng góc cua động
Sơ đồ mạch điện điều khiển hệ thống đèn liếc động
Hình 4.18: Sơ đồ nguyên lý điều khiển motor RC Servo xoay chố đèn trên mơ hình
Để điều khiển đèn liếc động bộ điều khiển trung tâm phải nhận được các tín hiệu từ cảm biến góc cua và tín hiệu đèn đầu để từ đó xác định góc điều chỉnh vùng chiếu sáng, đưa tín hiệu điều chỉnh motor servo theo các góc xác định về các bên trái hoặc phải tuỳ theo góc cua.
Nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển xoay choá đèn
Hệ thống chiếu sáng góc cua động trên mơ hình được thiết kế hoạt động khi có tín hiệu đèn cốt đang bật và có góc quay vơ lăng lớn hơn 1/3 vịng.
Như đã trình bày ở phần “cơ sở tính tốn góc điều chỉnh vùng chiếu sáng góc cua động” ở chương 2, khơng khó để nhận biết bán kính cong của cung đường xe đang chạy và tính tốn ra góc 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 Arduino, nhờ biến trở này ta có thể dễ dàng xác định được góc quay của
Vơ lăng trên mơ hình giả sử được thiết kế đánh lái hết cỡ mỗi bên được 2 vòng ứng với bánh xe quay vòng bên trong quay được một góc β = 320 (gần với góc 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 góc β lớn hơn 50 (góc β0), tương đương với xe du lịch chạy trên cung đường có bán kính cong nhỏ hơn 40 m. Góc điều chỉnh vùng chiếu sáng được tính tốn từ sự thay đổi của góc β, khi góc β lớn hơn 200 thì góc xoay chố đèn là lớn nhất (góc điều chỉnh vùng chiếu sáng = β - β0). Với mỗi góc β có thể tính được tương ứng với mỗi góc 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 có thể tính tốn biết được cần xoay chố đèn đi một góc bao nhiêu độ.
4.3.4 Thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu và tự động chuyển Pha- Cốt 4.3.4.1 Thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu 4.3.4.1 Thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu
Hình 4.19: Mạch điện nguyên lý cảm biến bật đèn đầu
Chế độ này chỉ hoạt động khi cơng tắc ở vị trí Auto. Khi cơng tắc ở vị trí Auto chân GND của chế độ sáng tự động được nối mát nhưng đèn Pha- Cốt không sáng, đồng thời chân A gửi tín hiệu về Arduino thơng qua chân 8. Trên mơ hình được bố
trí một cảm biến ánh sáng, khi quang trở dẫn là lúc ánh sáng môi trường xung quanh không đáp ứng đủ điều kiện cho người điều khiển xe quan sát. Nếu lúc này tín hiệu điện áp gửi về cho Arduino lớn hơn khoảng 4V thì Arduino sẽ điểu khiển chân 12 nối mát làm chân IN của HEAD LO RELAY có tín hiệu kích ở mức thấp (Low) làm cho Relay này đóng nên đèn LOW sáng. Vì được nối chung với đèn LOW nên đèn hậu sẽ được sáng lên theo. Khi cảm biến ánh sáng thấy rằng ánh sáng môi trường đã đảm bảo điều kiện lái xe, Arduino sẽ ngừng cấp mát cho chân 12 và đèn LOW tự động sẽ được ngắt.
4.3.4.2 Thiết kế hệ thống tự động chuyển Pha – Cốt
Việc điều khiển sự hoạt động của chế độ này cũng phụ thuộc vào cảm biến ánh sáng.
Hình 4.20: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống tự động chuyển pha – cốt
Hoạt động của hệ thống: Hệ thống hoạt động khi đèn đầu của xe đang ở chế độ đèn pha. Khi có xe đi ngược chiều rọi ánh sáng vào cảm biến ánh sáng, tín hiệu điện
khoảng 1V thì Arduino sẽ ngưng cấp mát cho chân 9 của Head Hi Relay làm đèn pha tắt. Khi khơng có ánh sáng ngược chiều dọi vào cảm biến nữa thì hệ thống lại tự động chuyển chế độ chiếu sáng trở lại chế độ đèn pha.
4.3.5 Thi cơng mơ hình 4.3.5.1 Khung mơ hình 4.3.5.1 Khung mơ hình
Khung giá đỡ là bộ phận đầu tiên được thiết, được thiết kế đơn giản và gọn nhất có thể.
Kết cấu khung được làm bằng sắt chữ V. Kích thước: + Chiều cao 80 cm.
+ Chiều rộng 100 cm. + Chiều dài 120 cm.
4.3.5.2 Hệ thống đèn đầu
Hệ thống đèn đầu của mơ hình bao gồm:
- Cụm đèn đầu gồm đèn pha, đèn cốt, đèn xi nhan trước, đèn chạy ban ngày.
Hình 4.22: Cụm đèn đầu nhìn từ phía trước
- Đèn cốt của mơ hình được trang bị đèn Xenon
- Bố trí động cơ servo xoay chố đèn cốt trên mơ hình:
Động cơ Servo xoay chố đèn Cơ cấu dẫn động
Hình 4.24: Bố trí Servo xoay chố đèn trên mơ hình
4.3.5.3 Hệ thống đèn đuôi
Hệ thống đèn đi của mơ hình bao gồm: - Cụm đèn đi.
- Cụm đèn xinhan phía sau.
Hình 4.25: Bố trí hệ thống đèn hậu trên mơ hình
4.3.5.4 Cụm cơng tắc và hộp điều khiển đèn
Hình 4.26: Cụm cơng tắc điều khiển trên mơ hình
Mơ hình cơ bản của hệ thống
PHẦN C: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ KẾT LUẬN: KẾT LUẬN:
Sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu, tìm hướng thiết kế khả thi, lập kế hoạch và tiến hành thiết kế, chế tạo. Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của thầy GVHD Nguyễn Văn Thình, đề tài “Nghiên cứu lý thuyết, thiết kế- chế tạo mơ
hình hệ thống chiếu sáng chiếu sáng thơng minh trên ơ tơ” đã được hồn thành đúng
thời hạn và đạt được các yêu cầu, nhiệm vụ đặt ra.
Cơ bản đề tài đã đạt được những kết quả sau: Thiết kế, chế tạo mơ hình:
- Thiết kế chế tạo mơ hình chiếu sáng – tín hiệu cơ bản: hệ thống chiếu sáng thơng minh trước hết là một hệ thống chiếu sáng hiện đại, vì vậy mơ hình được thiết kế với khá đầy đủ cơ cấu, bộ phận, chức năng của một hệ thống chiếu sáng – tín hiệu hiện đại. - Thiết kế hệ thống chiếu sáng chủ động theo góc lái: Trong thực tế, hệ thống chiếu sáng chủ động được chia làm hai loại: hệ thống đèn liếc tĩnh và hệ thống đèn liếc động, mỗi loại có những ưu, nhược điểm khác nhau. Tuy nhiên do điều kiện kinh tế hạn hẹp nên trên mơ hình chỉ thiết kế hệ thống chiếu sáng đèn liếc động: có ưu điểm thay đổi góc chiếu sáng linh hoạt khi xe chạy trên các cung đường cong, nhưng nhược điểm là góc chiếu sáng thay đổi ít, chỉ 150 mỗi bên.
- Thiết kế hệ thống bật đèn tự động và hệ thống thay đổi chế độ Pha – Cốt:
+ Hệ thống tự động bật đèn đầu nhận biết ánh sáng môi trường xung quanh và tự động bật đèn đầu nếu nhận thấy không đủ điều kiện ánh sáng cho việc điều khiển xe.
+ Hệ thống chuyển đổi Pha –Cốt: Khi đi trên đường xa lộ, nếu chúng ta bật chế độ đèn pha có thể làm chố mắt người đi ngược chiều, hệ thống chuyển đổi pha – cốt nhận biết có xe đi ngược chiều và chuyển chế độ đèn đầu từ pha về cốt.
Biên soạn Đề tài lý thuyết
Vì tổng quan về hệ thống chiếu sáng- tín hiệu trên ơ tơ đã được trình bày khá đầy đủ trong giáo trình Thực tập Điện ơ tơ 2. Nên đề tài lý thuyết này chỉ hệ thống lại lịch sử phát triển của đèn xe, giới thiệu một số hệ thống chiếu sáng mới, các mạch điện trên các dịng xe hiện hành. Trình bày ý tưởng thiết kế hệ thống chiếu sáng thơng minh trên mơ hình, các bước thiết kế mơ hình, trình bày giải thuật điều khiển và hoạt động của hệ thống chiếu sáng thông minh trên mơ hình.
KIẾN NGHỊ:
Do thời gian có hạn, kiến thức hạn chế và nhiều yếu tố khách quan khác nên nhóm chỉ có thể hồn thành đề tài về những phần cơ bản chưa thể phát triển thêm. Mong trong tương lai mơ hình sẽ được hồn thiện và phát triển hơn, để cho sinh viên dễ dàng tiếp cận hơn trong thời gian học tập.
Mở rộng tích hợp mơ hình cùng với một vài hệ thống điện thân xe khác giúp cho các mơ hình hệ thống thực tập điện thân xe hồn thiện hơn.
Với nền công nghiệp ơ tơ Việt Nam cịn non trẻ nhưng đầy tiềm năng, cùng với sự phát triển không ngừng của phương tiện giao thông. Hẳn đang rất cần một nguồn nhân lực to lớn có trình độ kỹ thuật cao. Vì vậy, kính mong Nhà nước và các trường Đại Học cần có chính sách phù hợp trong công tác đầu tư phát triển phương tiện và thiết bị dạy học để đáp ứng nhu cầu thiết thực này.
PHỤ LỤC
CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
#include <Servo.h> Servo myservo; int button3 = 0; int button5 = 0; int button4 = 0; int button6 = 0; int button7 = 0; int button8 = 0; int vol = 0; int btro = 0; //////////////////////// void setup() { myservo.attach(13); pinMode(2, OUTPUT); pinMode(9, OUTPUT); pinMode(10, OUTPUT); pinMode(11, OUTPUT); pinMode(12, OUTPUT); pinMode(13, OUTPUT); ////////////////////////// pinMode(3, INPUT); pinMode(4, INPUT); pinMode(5, INPUT); pinMode(6, INPUT); pinMode(7, INPUT); pinMode(8, INPUT); digitalWrite(9, HIGH);
digitalWrite(10, HIGH); digitalWrite(11, HIGH); digitalWrite(12, HIGH); myservo.write(160); delay(500); } void loop() { button3 = digitalRead(3); button4 = digitalRead(4); button5 = digitalRead(5); button6 = digitalRead(6); button7 = digitalRead(7); button8 = digitalRead(8); vol = analogRead(A0); btro = analogRead(A1); ///////////////////////////
if (button3 == LOW && button4 == LOW ) { digitalWrite(2, HIGH); } else { digitalWrite(2, LOW); } /////////////////////////// if (button6 == LOW) { digitalWrite(11, LOW); myservo.write(160); if (btro < 400){ myservo.write (175); } else if (btro > 800 ){
myservo.write (145); } else { myservo.write(160); } } else { digitalWrite(11, HIGH); myservo.write(160); } /////////////////////////
if (button6 == LOW && button7 == LOW ) { if (vol < 300){ digitalWrite(9, HIGH); } else digitalWrite(9, LOW); } else { digitalWrite(9, HIGH); } /////////////////////////// if (button8 == LOW) { digitalWrite(10, LOW); } else { digitalWrite(10, HIGH); } /////////////////////////
if (button5 == LOW && vol > 800 ) { digitalWrite(12, LOW);
} else {
digitalWrite(12, HIGH); }
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện thân xe và điều khiển tự động trên Ơ tơ, ĐH SPKT TP. HCM, 2007 [2] http://arduino.vn/ [3] http://www.electronicdesign.com/components/led-pixel-light-revolutionizes- automotive-front-lighting [4] https://www.revbase.com/BBBMotor/Wd [5] https://www.audi-technology-portal.de/en/electrics-electronics/lighting- technology/matrix-led-headlights [6] https://tinhte.vn/threads/ces-2015-bmw-trinh-dien-he-thong-den-pha-laserlight-2-0- va-den-hau-oled-tren-m4-iconic-lights.2412026/ [7] http://www.mercedes- benz.com.vn/content/vietnam/mpc/mpc_vietnam_website/vi/home_mpc/passengercars/ho me/passengercars_world/innovation/news/multibeam_led.html [8] https://www.danhgiaxe.com/mercedes-gioi-thieu-multibeam-led-hieu-qua-tuong- duong-voi-cong-nghe-laser-cua-bmw-6511 [9] http://www.hella.com/hella-com/index.html [10] http://www.halcyon.net/en/the-halcyon-brand/frequently-asked-questions/lighting- system/what-is-the-difference-between-hid-and-led-lighting [11] https://carmanuals2.com/get/mazda-6-2015-owner-s-manual-30314 [12] http://www.cadillac.com/owners/auto-owners-manuals.html